Papel da espectrometria de fluorescência de raios X portátil (XRF portátil) em investigações de fosfato
Na última década, a espectrometria de fluorescência de raios X portátil (XRF portátil) tem demonstrado ser um método viável para a análise geoquímica em campo em investigações de fosfato conduzidas pelas indústrias de mineração e exploração. O espectrômetro de XRF portátil Olympus Vanta™ desempenha um papel crítico nesta aplicação ao proporcionar quantificação e análise de fosfatos em tempo real. Esta nota de aplicação demonstra como o analisador portátil por XRF Vanta pode medir com exatidão minerais de fosfato importantes e outros elementos usados na exploração de fosfatos.
Análise elementar de rocha fosfática
O fosfato é geralmente encontrado nestes cinco tipos de depósitos naturais: sedimentos marinhos, solo vulcânico, metamórfico, erodido e minérios biogênicos.1A fosforita, amplamente conhecida como fosfato de rocha ou rocha fosfática, contém entre 2% e 10% de fósforo em peso, ou entre 4% e 20% de P2O5. Como as minas de fosfato de alta vitalidade se esgotam continuamente, tem havido uma tendência constante de diminuição da disponibilidade de fontes de fosfato de alto grau.2> Esta diminuição aumentou a necessidade de leituras precisas e exatas da rocha fosfática em todos os níveis de concentração e de muitos elementos.
Os analisadores portáteis por XRF Vanta™ podem detectar a maioria dos elementos, do magnésio (Mg) ao urânio (U), até partes por milhão (ppm) de um dígito na maioria dos casos. Embora o analisador portátil por XRF Vanta possa certamente detectar fósforo (P), outros elementos detectáveis são essenciais para a mineração de fosfatos. Elementos como vanádio (V), níquel (Ni), molibdênio (Mo), prata (Ag), chumbo (Pb), tório (Th) e urânio (U) são conhecidos como elementos farejadores, que são elementos que podem ser usados para localizar regiões de minas de alta fidelidade.
Determinar a concentração não apenas de fósforo, mas também de outros elementos mais leves, como magnésio (Mg), alumínio (Al), silício (Si), cálcio (Ca) e titânio (Ti) é crucial para uma ferramenta de alta eficácia. Em questão de segundos, o analisador Vanta pode fornecer concentrações exatas em campo desses elementos e outros com uma preparação mínima da amostra. Esta capacidade é muito útil para tomar decisões em tempo real em um local de trabalho, eliminando o tempo de inatividade oneroso envolvido no envio de amostras para um laboratório externo.
Figura 1. Desempenho do analisador portátil por XRF Vanta™ de elementos em amostras de rocha fosfática em comparação com os valores de ensaio usando várias amostras fornecidas por clientes
Os dados acima ilustram o desempenho de fábrica de um analisador portátil por XRF Vanta em diversos materiais de referência elaborados a partir de amostras reais coletadas por clientes. A alta correlação entre os dados de referência e os resultados do analisador portátil por XRF Vanta mostra que o analisador Vanta fornece dados de excelente qualidade em amostras preparadas a partir de diversas amostras de rocha fosfática. Os tempos de teste para essas amostras foram, em média, de menos de um minuto com uma preparação mínima da amostra. A preparação das amostras consistiu em triturar ou moer rapidamente à mão a amostra até alcançar tamanhos de partícula inferiores a 0,2 mm e coletar as partículas em copos de amostra padrão.
Mineralização de fosfatos
Muito do fosfato extraído atualmente vem da apatita sedimentar. A fórmula química geral da apatita é Ca10(PO4)6(OH,F,Cl)2, que é referida como colofano na rocha fosfática. Os depósitos de fósforo contendo apatita com alto valor econômico podem conter mais de 20% de P2O5 e mais de 35% de CaCO3, junto com alguns traços de outros óxidos, como óxido de magnésio e alumínio.
Enquanto calcula as concentrações elementares, o analisador portátil por XRF Olympus Vanta também pode calcular essas concentrações de minerais e compostos em tempo real. Por meio da interface de usuário intuitiva do analisador, o usuário pode configurar o espectrômetro para relatar as concentrações calculadas como compostos, conforme demonstrado na Figura 2. O software do analisador Vanta™ realiza esse cálculo para o usuário e leva apenas alguns segundos para alternar entre o relatório elementar e o de compostos.
Figura 2. Rastreamento de material de referência certificado (MRC) contendo rocha fosfática sem (à esquerda) e com (à direita) a função Compound do analisador Vanta ativada
Estima-se que atualmente existam mais de 75 milhões de toneladas de rocha fosfática lavrável nos três maiores países produtores de fosfato do mundo (China, Estados Unidos e Marrocos) e que seja extraído um total de mais de 200 milhões de toneladas anualmente em todo o mundo.3, 4 O valor econômico potencial desses depósitos de fosfato é enorme e, portanto, de grande interesse para as indústrias de mineração e exploração mineral. Enquanto o fosfato extraído é usado em muitas indústrias, incluindo detergentes, ração animal e produtos químicos industriais, mais de 90% dos fosfatos são usados em fertilizantes de nitrogênio-fósforo-potássio (NPK).4 O valor estimado deste fosfato ainda explorado, uma vez extraído, é superior a US$ 2,2 bilhões de dólares.
Subprodutos de rocha fosfática
Muitos desses minerais de rocha fosfática contêm quantidades viáveis de materiais de alto valor, como elementos terras raras (ETRs) e urânio (U). Como a demanda por esses materiais aumenta globalmente, a capacidade de analisar concentrações de traços desses elementos é economicamente importante. Os rendimentos desses materiais são maiores nos depósitos modernos de rocha fosfática do que nas minas e depósitos existentes.5 Além do alto desempenho em elementos e óxidos mais leves, o analisador Vanta™ pode calcular com precisão e exatidão esses elementos mais pesados e de maior custo.6
Os gráficos abaixo ilustram o desempenho de fábrica do analisador portátil por XRF Vanta em materiais de referência certificados (MRCs) contendo rocha fosfática fornecidos pela Ore Research and Exploration Assay Standards (OREAS) com níveis utilizáveis de ETRs. A alta exatidão e precisão entre os dados de MRC e as concentrações calculadas do analisador portátil por XRF demonstram a capacidade do analisador Vanta de fornecer dados rápidos e de alta qualidade sobre o material economicamente valioso na rocha fosfática.
Figura 3. Desempenho do XRF portátil Vanta de elementos terras raras (ETRs) em comparação com os padrões usando amostras fornecidas pela OREAS
Vantagens analíticas do analisador portátil por XRF Olympus Vanta™
O analisador portátil por XRF Olympus Vanta oferece inúmeras vantagens analíticas sobre outras técnicas e métodos de teste de XRF. As principais vantagens são:
- Preparação mínima e econômica da amostra
- Não há necessidade de hardware adicional ou requisitos de teste, como câmaras de amostra, energia externa ou gás comprimido
- Testes rápidos e de alto rendimento, produzindo resultados exatos com alta precisão em segundos
- Rastreamentos no local sem a necessidade de testes de laboratório caros ou tempo de inatividade no local de trabalho
Saiba mais sobre o analisador portátil por XRF Vanta em nosso site ou entre em contato com seu representante de vendas local para fazer uma demonstração.
Referências
- Hasikova, J., Sokolov, A., Titov, V. and Dirba, A., 2014. On-line XRF analysis of phosphate materials at various stages of processing. Procedia Engineering, 83, pp.455-461.
- Lemiere, B., 2018. A review of pXRF (field portable X-ray fluorescence) applications for applied geochemistry. Journal of Geochemical Exploration, 188, pp.350-363.
- Britt, Allison. "Phosphate." AIMR Report 2013 (Report). p. 90.
- Stephen M. Jasinski, "Phosphate Rock". US Geological Survey, Minerals Yearbook, 2013
- Emsbo, P., McLaughlin, P.I., Breit, G.N., du Bray, E.A. and Koenig, A.E., 2015. Rare earth elements in sedimentary phosphate deposits: solution to the global REE crisis?. Gondwana Research, 27(2), pp.776-785.
- Litofsky, J. Portable XRF for Rare-Earth Element Identification and Exploration [White paper]. 2020. Olympus Corporation of the Americas.
