반암동 광상은 구리를 비롯한 여러 값진 금속 또는 광물의 중요한 원천입니다. 반암동 광상은 거대한 매장량, 낮은 등급 및 얕은 매장 깊이 때문에 일반적으로 대규모 기계화 노천굴 방식을 사용하여 채굴됩니다.
반암동 광상을 찾아내는 효율적인 방법으로는 휴대용 X선 분석이 있습니다. 이 게시물에서는 휴대용 X선 분석 도구가 이렇게 귀중한 자원을 채굴하고 숨겨진 구리 광석을 추출하는 데 필요한 단서를 엔지니어들에게 어떻게 제공하는지 방식에 대해 알아봅니다.
반암동 광상이란?
반암동 광상은 일종의 열수광상입니다. 반암동 광상의 특징은 다음과 같습니다.
- 광물화가 일시적이며, 공간적으로는 중성-산성 반암체와 연관됨
- 형성에 있어서 화산 쇄설 활동과 어느 정도 본질적으로 연관됨
- 특정한 변질 및 광물화 분포가 특징
- 광석은 산점상 광맥에 위치
반암동 광석 형성 시기와 그 이후의 산물인 점토 광물은 구리 광석 광상을 발견하고, 탐사하고, 추출하는 데 중요한 단서입니다.
점토 광물 테스트를 위한 휴대용 X선 분석 방법
현장 엔지니어들은 다양한 휴대용 X선 분석 도구를 사용하여 점토 광물로부터 실시간으로 지질학적 정보를 수집합니다. 예를 들어, 포켓용 X선 형광(XRF) 분석기는 화학 원소를 식별할 수 있고, 휴대용 X선 회절(XRD) 분석기는 원소의 광물학적 정보를 보여줄 수 있습니다. 이 즉석 데이터는 지질학자들이 현장에서 더 빠르고 정확한 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 다음 예시를 들어 보겠습니다.
예시: 반암동 광산 내 점토 광물 분석
Olympus는 최근에 한 광산 회사의 엔지니어들과 협력하여 미얀마의 반암동 광산에서 얻은 점토 광물의 분석을 완료했습니다. 엔지니어들은 광산에서 얻은 3개의 광물 샘플을 가져와 고급 점토, 중급 점토, 저급 점토로 명명했습니다(그림 1).
그림 1: 반암동 광산에서 가져온 3개의 점토 샘플.
엔지니어들은 분석용 점토 광물을 준비하기 위해 각 샘플을 길이 -2mm, 무게 100g 정도로 분쇄했습니다(그림 2).
그림 2: 분쇄된 후의 점토 샘플.
그런 다음 엔지니어들은 분쇄된 점토 샘플을 Olympus 포켓용 XRF 분석기와 휴대용 XRD 분석기로 분석하여 화학 원소를 식별하고 각각의 광물학적 정보를 얻었습니다.
포켓용 XRF를 이용한 점토 광물 테스트
XRF 테스트는 은(Ag) 대상 X선 튜브가 장착된 Vanta™ C Series 분석기(VCA 모델)를 사용하여 진행되었습니다. 열악한 현장 조건에서 작동하도록 설계된 이 견고한 분석기는 IP55 등급이며, 미 국방부 표준(MIL-STD-810G)에서 요구하는 낙하 테스트를 통과하도록 제작되었습니다. Olympus 고유의 Axon Technology™를 결합한 내장형 실리콘 표류 검출기(SDD)는 초고속 검출 및 검출 한계치(LOD)를 지원합니다.
그림 3: 현장에서 Vanta 포켓용 XRF 분석기를 사용하는 두 명의 엔지니어.
Vanta 분석기를 사용하는 또 다른 장점은 특수한 처리 없이 샘플을 즉시 분석할 수 있다는 것입니다. 사실, 샘플의 원소 조성에 관한 정량 및 정성 정보를 20초 이내에 얻을 수 있습니다.
그 반면에 현장 실험실에서 유사한 분석 결과를 제공하려면 일반적으로 몇 시간에서 며칠이 소요됩니다. Vanta 분석기를 사용하면 실험실 수준의 정확한 분석 데이터를 빠르게 얻을 수 있습니다.
| 샘플 | Al | Si | P | S | Cl | Ca | Fe | Cu | Pb |
| % | % | ppm | % | ppm | ppm | % | ppm | ppm | |
| 저급 점토 | 1.19 | 3.66 | 311 | 3.72 | 1087 | 3378 | 3.70 | 3.70 | 210 |
| 중급 점토 | 0.83 | 3.94 | 341 | 0.90 | 2921 | 3771 | 2.34 | 1332 | 102 |
| 고급 점토 | 0.98 | 3.95 | 422 | 0.90 | 4324 | 4062 | 1.42 | 821 | 48 |
표 1: Vanta 포켓용 XRF 분석기로 산출한 원소 분석 데이터. 이 표는 샘플에 들어 있는 원소와 각 원소의 양을 나타냅니다. 원소로는 알루미늄(AI), 실리콘(Si), 인(P), 황(S), 염소(Cl), 칼슘(Ca), 철(Fe), 구리(Cu) 및 납(Pb)이 있습니다.
휴대용 XRD 분석을 이용한 점토 광물 테스트
XRD 테스트는 코발트(Co) 대상 X선 튜브가 장착된 TERRA™ II 휴대용 XRD 분석기를 사용하여 진행되었습니다. 분석기의 XRD 테스트 기능은 Olympus와 미 항공우주국(NASA)의 고유 기술을 결합한 것입니다.
TERRA II 분석기는 독특한 샘플 로딩 시스템이 특징입니다. 약 15mg의 100메시체(<150μm) 분말형 샘플만 있으면 10분 이내에 구조적(광물학 및 결정학) 정보와 대략적인 원소(화학) 정보를 모두 수집할 수 있습 가능합니다.
XPowder 소프트웨어가 설치된 경우, TERRA II 분석기는 신속하고 간편하게 데이터를 수집하고 및 처리할 수 있습니다. Vanta 및 TERRA II 분석기 모두 대량의 샘플이나 특수 샘플 준비가 필요하지 않습니다. 두 분석기는 발파공 샘플에서도 테스트를 수행할 수 있습니다.
| 샘플 ID | 석영 | 카올리나이트 | 파이로필라이트 | 일라이트 | 명반석 | 황철석 | 합계 |
| 저급 점토 | 62.9 | - | - | - | 30.3 | 6.8 | 100 |
| 중급 점토 | 49.6 | 8.3 | 9.7 | 18.8 | 10.3 | 3.2 | 100 |
| 고급 점토 | 45.5 | 18.7 | - | 29.8 | 6.0 | - | 100 |
표 2: TERRA II 분석기로 산출한 XRD 분석 데이터. 이 표는 점토 샘플에 들어 있는 광물과 각 광물의 양을 나타냅니다.
그림 5: TERRA II 휴대용 XRD 분석기에서 얻은 회절 패턴 비교
반암동 광산에서 얻은 3개의 샘플(저급 점토, 중급 점토, 고급 점토)을 Olympus 포켓용 XRF 및 휴대용 XRD 분석기를 사용하여 분석한 결과 다음과 같은 사실을 발견했습니다.
- 3개의 샘플에 들어 있는 점토 광물(주로 일라이트 및 몬모릴로나이트)의 양은 저급 점토에서 고급 점토 순으로 증가
- 석영, 명반석 및 황철석의 양은 저급 점토에서 고급 점토 순으로 감소
이 데이터는 일반적으로 현장에서 관찰된 광물학적 특징과 일치했습니다.
특수한 변질로 인해 형성된 파이로필라이트의 발견도 반암동 광석을 탐사하고 추출하는 데 중요합니다. XRF 분석기에서 얻은 원소 데이터(예: Ca, Fe 등)와 XRD 분석기에서 얻은 광물 조성 데이터는 서로 확증 작용하여 이 대량 샘플에서 정확한 분석 결과를 확인하는 데 도움이 됩니다.
본 과정은 휴대용 XRF 및 XRD 기기를 지구과학 분야에서 사용할 수 있는 방법의 한 가지 예에 불과합니다. 지구화학, 광물학 및 채굴을 위한 기타 응용법에 대해 알아보려면 당사의 휴대용 XRF 및 XRD를 위한 온라인 지질학 자원 브로슈어를 확인하십시오.
