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XRF portátil e carvão para exploração mineral, controle de grau, processamento e mistura

Os analisadores por fluorescência de raios X (XRF) portáteis da Olympus fornecem excelente desempenho e dados geoquímicos em tempo real para caracterização multielementos de solos, rochas e minérios. Os avanços da tecnologia de XRF portátil aumentaram os limites de detecção, da quantidade de elementos medidos e reduziu o tempo de teste de análise. Para a indústria de carvão, estes avanços permitem a rápida avaliação local do teor de cinzas e de outros componentes importantes.

Introdução:
utilização do XRF portátil em aplicações para carvão

A capacidade da tecnologia de XRF portátil de medir elementos leves importantes (como enxofre [S], silício [Si] e alumínio [Al]) tornam esta ferramenta de extrema importância na tomada de decisão do dia a dia. As decisões são baseadas nas medições diretas de enxofre e na capacidade de estimar o teor de cinzas e os valores caloríficos que são calculados através da soma da fração do elemento fundamental inorgânico e leve, como o magnésio (Mg), o silício (Si), o alumínio (Al), o potássio (K), o cálcio (Ca) e o ferro (Fe). Existem oportunidades e aplicações de XRF portátil tanto para operação de carvão de coque e térmico como para processamento.

Além disso, o XRF portátil mede mais de 30 elementos instantaneamente, o que permite que o traço do conteúdo do elemento seja caracterizado; para utilização da litogeoquímica para correlacionar a estratigrafia e a identificação de crono-horizontes dentro de cada veio de carvão e geologia adjacente. A utilização do XRF portátil pode ser vantajosa em toda a cadeia de valor de mineração, começando com as atividades de perfuração de exploração, operações de rotina de controle de grau nas minas existentes, assim como no processamento de minerais derivados e no fornecimento do produto final.

Vanta: analisador portátil por XRF da Olympus

A importância do XRF portátil

O fornecimento de dados em tempo real permite a tomada imediata de decisões, aumenta a produtividade e reduz os custos devido à melhor utilização dos equipamentos e da mão de obra. A implementação bem-sucedida de um programa de XRF portátil foi demonstrada em muitas atividades rotineiras de mineração, entre elas:

Acompanhamento dos primeiros estágios da exploração “quando os primeiros pés tocam o solo” no campo
Otimização das atividades de perfuração — aumenta ou complementa as perfurações de forma mais eficiente, evita a mobilização extra e os custos de perfuração
Melhor caracterização de minério/resíduos durante as atividades de observação de minerais, melhor funcionamento das atividades das minas por meio dos controles de mistura e de reserva
Assistência no mapeamento e na definição visual do minério extraído
Refinamento e ajuste fino do controle do processamento mineral e investigações e decisões metalúrgicas
Rápida análise do produto final in situ em qualquer ponto
Caracterização de resíduos, incluindo a classificação da drenagem ácida da mina (DAM) e o gerenciamento de material

Desempenho analítico e aplicações

A última geração de instrumentos por XRF portátil da Olympus possui muitos recursos avançados que proporcionam excelentes resultados quase em tempo real. Isto inclui tubos de raios X de ânodo de Rh controlados digitalmente, rodas de filtro automáticas multiposição, e detectores de desvio de silício (SDD, sigla em inglês) de área ampla juntamente com a exclusiva Axon Technology™ com alta taxa de contagem (HCR, sigla em inglês). Estes recursos proporcionam precisão, resultados corretos, tempo de teste mais rápido e melhoram o desempenho dos elementos leves (Mg, Al, Si, P e S), que são importantes para a indústria de carvão.

Isto capacita o geólogo especializado em carvão a usar diferentes ferramentas geoquímicas, como:

Geoquímica da rocha inteira quase completa, cobrindo a maioria dos elementos importantes e oligoelementos utilizados na litogeoquímica e tipagem da rocha.
Análise direta de enxofre, mitiga as técnicas lentas e caras de fornalha
Permite a utilização de aproximações de elementos leves para estimação de teor de cinza (produção de cinzas) e, frequentemente, para calcular indiretamente o valor calorífico (CV, sigla em inglês).

As figuras 1 e 2 mostram o desempenho obtido em um grande conjunto de critérios de vários carvões (Materiais de Referência Certificados). A figura 1 exibe a aproximação do elemento leve combinado, assim como a sílica isolada, pode ser usada efetivamente para estimar o teor de cinza (produção de cinzas).

Analisador portátil por XRD TERRA, da Olympus

Figura 1. A excelente correlação entre o XRF portátil da Olympus e os materiais de referência certificados permite a estimação efetiva do teor de cinza usando a aproximação de elemento leve combinado (Mg+Al+Si+P+S+Ti+K+Ca +Fe) ou só a sílica isolada. Os melhores resultados são obtidos usando um conjunto de elementos mais completo.

Visão panorâmica da mina de carvão termal a céu aberto de Sebuku, em Kalimantan Meridional, na Indonésia. Esta é uma das várias minas operadas pela Sakari Resources na região, ela mostra a grande dimensão e a interação complexa de equipamentos enormes e da complicada inter-relação geológica. O XRF portátil da Olympus (pXRF) oferece muitas oportunidades para auxiliar na rápida tomada de decisão da alocação de materiais, da mistura e da remessa final para embarcações marítimas que transportam o carvão para estações de energia da região.

Material de referência certificado	Mg (%)		Al (%)		Si (%)		P (%)		S (%)		K (%)		Ca (%)		Ti (%)		Fe (%)		Elementos combinados	Lab Ash %
Material de referência certificado	Lab	pXRF	Lab	pXRF	Lab	pXRF	Lab	pXRF	Lab	pXRF	Lab	pXRF	Lab	pXRF	Lab	pXRF	Lab	pXRF	Elementos combinados	Lab Ash %
SARM-18	0,08		1,22	1,48	2,61	3,25	0,003	0,007	0,50	0,76	0,11	0,18	0,12	0,22	0,06	0,06	0,18	0,17	6,13
L/95966	0,07		1,21	1,23	2,04	1,86	0,018	0,022	0,36	0,44	0,15	0,21	0,18	0,28	0,07	0,07	0,50	0,64	4,76	9,35
L/95967	0,09		2,44	2,55	3,10	2,99	0,082	0,079	0,34	0,31	0,05	0,03	0,74	0,92	0,12	0,14	0,50	0,57	7,59	15,94
L/95968	0,12	0,11	1,11	1,11	1,90	1,64	0,027	0,028	0,31	0,34	0,19	0,29	0,11	0,17	0,06	0,05	1,06	1,43	5,18	9,33
L/95969	0,01		1,06	0,93	5,89	7,11	0,003	0,007	0,53	0,71	0,06	0,05	0,01		0,05	0,04	0,18	0,11	8,96	16,65
L/95970	0,01		1,04	1,00	3,19	3,37	0,009	0,017	0,54	0,75	0,05	0,08	0,01	0,01	0,05	0,06	0,41	0,49	5,77	10,76
L/95971	0,08		2,00	2,09	3,50	3,62	0,009	0,011	0,28	0,37	0,11	0,12	0,12	0,15	0,10	0,11	0,34	0,40	6,87	13,90
L/95972	0,05		0,95	0,89	3,98	4,66	0,027	0,030	0,40	0,57	0,13	0,18	0,04	0,05	0,05	0,04	0,24	0,20	6,63	12,42
L/96047	0,03		1,34	1,36	1,95	1,57	0,009	0,021	0,23	0,23	0,02	0,04	0,04	0,09	0,07	0,07	0,10	0,03	3,41	8,05
Ciuden	0,15	0,12	1,88	1,95	2,83	2,73	0,100	0,094	0,59	0,62	0,05	0,05	0,92	1,39	0,13	0,15	0,29	0,26	7,35	14,55
El Cerrejon	0,14	0,10	1,45	1,51	2,46	2,29	0,055	0,056	0,57	0,64	0,10	0,13	0,41	0,66	0,09	0,10	0,40	0,45	5,93	11,53
Sebuku	0,13		1,48	1,71	2,38	2,21	0,027	0,042	0,40	0,54	0,09	0,13	0,29	0,53	0,14	0,17	0,38	0,46	5,80	10,94
Socnica	0,23	0,11	1,06	1,10	1,69	1,29	0,027	0,032	0,43	0,47	0,15	0,22	0,36	0,60	0,05	0,06	0,46	0,54	4,42	8,73
Grosvenor33	0,16	0,11	1,48	1,54	3,46	3,95	0,002		0,43	0,54	0,05	0,05	0,02	0,00	0,04		0,48	0,58	6,78	12,62
Grosvenor35	0,21	0,19	1,68	1,80	4,86	5,78	0,009		0,35	0,37	0,10	0,11	0,09	0,04	0,09	0,09	1,73	1,87	10,24	18,97
Grosvenor38	0,12	0,20	2,79	2,78	14,41	15,50	0,004		0,28	0,26	0,22	0,12	0,04		0,09	0,08	0,14	0,05	18,99	41,22
Grosvenor42	0,07		0,33	0,08	2,60	2,68	0,001		0,49	0,75	0,01	0,02	0,13	0,18	0,02		0,11	0,04	3,75	7,60
GrosvenorSeg8	0,62	0,41	6,97	6,64	17,24	18,76	0,013			-0.02	1,09	1,08	0,47	0,14	0,35	0,34	1,23	1,18	28,53	62,86
GrosvenorSeg10	0,66	0,56	8,00	8,00	28,46	27,54			0,00		1,69	1,74	0,28		0,47	0,45	1,03	1,01	39,31
GrosvenorSeg11		1,03	6,81	7,96	10,40	12,61	0,020		0,00		1,28	1,27	7,57	8,85	0,24	0,26	9,52	9,63	41,62
GrosvenorSeg12	1,67		6,14	5,93	20,95	18,75		0,045	0,00		1,00	0,94	4,43	5,56	0,35	0,34	5,71	5,97	37,54
A1_0092A 003	0,25	0,38	9,62	9,27	18,94	20,10		0,030	3,96		1,77	1,77	0,15		0,48	0,51	3,62	3,16	35,22	75,72
A1_0092A 004	0,38	0,44	9,02	8,35	19,92	19,99			2,97		2,14	2,17	0,11		0,54	0,51	2,90	2,57	34,03	76,36
A1_0092A 010	0,31	0,38	8,89	8,65	19,68	19,87			0,22	0,02	1,63	1,59	0,20		0,56	0,55	0,67	0,61	31,68	71,80
A1_0092A 012	0,13	0,26	2,20	2,75	5,68	6,37	0,182	0,182	0,76	1,00	0,35	0,43	0,45	0,59	0,17	0,19	0,79	0,93	12,70	21,78
A1_0092A 015	0,14	0,16	0,62	0,83	0,69	0,44		0,094			0,02	0,03	0,26	0,54	0,02		1,21	1,63	3,72	6,45
A1_0092A 073	0,15		11,48	11,85	22,07	19,50		0,077	0,09	-0.16	0,69		0,25		0,75	0,75	0,46	0,38	32,39	80,76
A1_0092A 126			0,68	0,56	1,03	0,57	0,052	0,041	0,41	0,42	0,05	0,01	8,70	10,46	0,05	0,04	4,77	4,70	16,81	32,91
ALD	0,06	0,13	0,70	0,58	1,53	1,07	0,002		2,20		0,08	0,09	0,05	0,05	0,04		0,62	0,73	2,65	6,81
ATK	0,07		1,23	0,96	2,92	2,08	0,004		3,59		0,19	0,14	0,03		0,06	0,04	1,61	1,80	5,02	12,76
Bird R003	0,05		0,53	0,38	1,31	0,74	0,003	0,009	3,81	3,55	0,03	0,00	0,15	0,24	0,03	0,05	3,12	2,72	7,68	9,70
UFRGS-1	0,22		8,32	8,35	16,64	17,35	0,011		2,00		0,80	0,61	1,19	0,98	0,38	0,42	2,01	1,83	29,53	66,00
UFRGS-2	0,21		8,17	7,38	14,41	14,22	0,008		3,71		0,75		0,55		0,35	0,33	3,31	3,10	25,02	65,11
UFRGS-3	0,40	0,42	3,84	4,88	10,87	9,00	0,016	0,020			1,01	0,93	0,41	0,10	0,25		3,80		15,34	44,62
UFRGS-4	0,18		4,38	3,27	8,44	8,64	0,018	0,013	3,75	3,66	0,79	0,88	0,30	0,18	0,32		8,17		16,66	44,98
SARM-19			3,86	4,01	6,38	6,19	0,010	0,018	1,36	1,18	0,18	0,08	0,90	1,18	0,18	0,18	1,11	1,05	13,87
SARM-20			5,42	5,65	7,52	7,61	0,050	0,039	0,46	0,20	0,11		1,22	1,52	0,35	0,34	0,75	0,65	16,02

Figura 2. Excelente correlação entre o XRF portátil da Olympus e a grande coleção de Materiais de Referência Certificados (CRM, sigla em inglês) de carvão. Os gráficos acima mostram a excelente correspondência entre os valores certificados por um laboratório e os valores fornecidos pelo XRF portátil para a maioria dos elementos importantes de Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti e Fe, tanto em termos de precisão e como de fiabilidade. A tabela foi feita baseada nos valores obtidos em laboratório e pelo XRF portátil. (Dados fornecidos por cortesia da Escola de Ciências da Terra e Biológicas da Universidade de Nova Gales do Sul — Projeto ACARP).

Estudos de orientação das minas de Sebuku e Jembayan

Estudos de orientação das minas de Sebuku e Jembayan

As minas de carvão térmico de nível mundial de Sebuku e Jembayan ficam localizadas em Kalimatan, na Indonésia. Devido à localização remota e às operações de larga escala, era preciso encontrar novos métodos para determinar a classificação do carvão de forma rápida, quase instantaneamente. O trabalho de orientação do XRF portátil foi realizado em pit-faces e em reservas de materiais para desenvolver um método de estimação direta de teor de enxofre e de produção de cinzas como parte da rotina de funcionamento das atividades da mina (ROM, sigla em inglês). O carvão funcional é então misturado e lavado no local para garantir a qualidade adequada antes de ser carregado nas embarcações, de onde é enviado para as grandes estações de carvão térmico da região. A figura 3 mostra alguns dos dados de orientação que foram desenvolvidos no início deste projeto e apresentam boa correspondência entre o XRF portátil, de enxofre, do teor de cinza e o valor calorífico que foi desenvolvido pela equipe de geologia de Sebuku e Jembayan.

Dados utilizados para avaliar a utilidade do uso do XRF portátil na mina de Sebuku.

Figura 3. Dados utilizados para avaliar a utilidade do uso do XRF portátil na mina de Sebuku. O gráfico superior compara o teor de enxofre obtido pelo XRF portátil e pelo laboratório, o gráfico do meio compara o teor de cinzas com o laboratório Si + Al, o gráfico inferior mostra a tendência entre o teor de cinzas do laboratório e o valor calorífico (CV).