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第五期 | 使用手持式XRF進(jìn)行鈾和釷礦勘探
鈾 (U) 是一種稀有元素，在地殼中的平均濃度為2.7 ppm。在自然界中，鈾主要以U-238 (>99%) 的形式存在，而U-235（可裂變）僅占約0.7%。U-234含有不到0.1%的天然鈾。鈾原子的尺寸較大，難以進(jìn)入巖漿中的早期結(jié)晶礦物。因此，它通常集中在富硅巖石（例如花崗巖）中巖漿結(jié)晶的最終產(chǎn)物中（特別是在花崗巖中發(fā)現(xiàn)的礦物中，例如鋯石、榍石和磷灰石）。在此類(lèi)巖石中，鈾含量可能達(dá)到幾十甚至幾百ppm，并形成一種稱(chēng)為晶質(zhì)鈾礦或?yàn)r青鈾礦 (UO2) 的礦物。
鈾礦開(kāi)采方式包括：露天開(kāi)采、地下開(kāi)采、原地浸出和鉆孔開(kāi)采（使用高壓水射流）。低品位鈾礦石通常含有0.01%至0.25%的氧化鈾（通常報(bào)告為U3O8）；但是，一些礦床具有很高的鈾濃度（高達(dá)百分之幾）。在自然界中，鈾存在于幾種礦床中，包括不整合面型礦床、奧林匹克壩型礦床、砂巖礦床、石英-卵石礫巖礦床、地表礦床（鈣質(zhì)結(jié)礫巖礦床）、脈狀礦床、與火山和破火山口相關(guān)礦床、侵入礦床和交代巖礦床。
釷 (Th) 是另一種可裂變的天然放射性化學(xué)元素。釷在地殼中的含量比鈾多三到四倍 (9.6 ppm) ，主要是從獨(dú)居石砂（提取稀土金屬的副產(chǎn)品）中提煉出來(lái)。
在上一期中，我們介紹了賽默飛手持XRF分析精礦和控制品位應(yīng)用。本期，我們將進(jìn)一步探討這項(xiàng)便攜技術(shù)如何以精準(zhǔn)、高效的方式進(jìn)行鈾和釷礦勘探。
手持式XRF分析儀在采礦中的應(yīng)用
在采礦活動(dòng)的各個(gè)階段（從基層勘探到開(kāi)采、礦石品位控制，乃至環(huán)境調(diào)查），手持式XRF (HHXRF) 分析儀都可以提供快速、準(zhǔn)確的結(jié)果，并且無(wú)需或僅需極少樣品制備。使用Thermo Scientific™ Niton™ 手持式XRF分析儀可以覆蓋的元素分析范圍鎂 (Mg) 到鈾 (U)。Niton XRF分析儀配備具有動(dòng)態(tài)電流調(diào)節(jié)的高功率X射線(xiàn)管和硅漂移探測(cè)器，用戶(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)低檢測(cè)限、高精度和快速的數(shù)據(jù)采集。
當(dāng)與試驗(yàn)臺(tái)結(jié)合使用時(shí)，也可以在實(shí)驗(yàn)室中使用分析儀對(duì)制備的樣品進(jìn)行分析。如圖1所示，可以使用經(jīng)認(rèn)證的參比材料對(duì)分析儀結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
圖1.粉礦和土壤成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的U和Th測(cè)量準(zhǔn)確度驗(yàn)證
1
方法
墨西哥地質(zhì)服務(wù)公司 (SGM) 的地質(zhì)學(xué)家在墨西哥東北部的諾帕爾地區(qū)進(jìn)行了這項(xiàng)調(diào)查。他們系統(tǒng)性分析了31個(gè)站點(diǎn)中的1334個(gè)樣品，使用了40個(gè)線(xiàn)性斷面和100 m間距。通過(guò)對(duì)制備樣品執(zhí)行輻射測(cè)量、實(shí)驗(yàn)室分析和手持式XRF分析，測(cè)量了每個(gè)樣品的鈾含量。輻射測(cè)量使用了閃爍儀。這些儀器通常用于U-Th勘探，一些型號(hào)可以提供半定量數(shù)據(jù)?；谶@三種方法的鈾地球化學(xué)圖如圖2所示。
2
結(jié)果
圖2顯示，實(shí)驗(yàn)室分析和HHXRF分析確定的鈾地球化學(xué)異常之間存在明顯重疊。HHXRF分析顯示Th與U的異常相同；實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行比較。雖然閃爍計(jì)是快速識(shí)別放射性樣本的非常有效的工具，但其數(shù)據(jù)可能不如實(shí)驗(yàn)室或HHXRF分析可靠，因?yàn)槠滹@示的U和Th異常與實(shí)驗(yàn)室或HHXRF分析的異常不重疊。如果在現(xiàn)場(chǎng)將閃爍儀與HHXRF結(jié)合使用，可以更有效。
圖2.通過(guò)放射性測(cè)量、實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)便攜式XRF測(cè)量的U和Th的地球化學(xué)圖
Niton™ XL2 Plus 手持式 XRF 分析儀
產(chǎn)品特點(diǎn)?
2W X射線(xiàn)管
適用于輕元素檢測(cè)（Mg、Al、Si、P、S）的石墨烯窗口硅漂移探測(cè)器（SDD）
檢測(cè)器ProGuard防護(hù)
微型攝像頭
熱插拔電池
觸摸屏和方向鍵
密碼安全保護(hù)
IP54認(rèn)證（防濺/防塵）
鼻錐定位引導(dǎo)
Niton™ XL3t GOLDD+ XRF 分析儀
產(chǎn)品特點(diǎn)
標(biāo)準(zhǔn)分析范圍：從鎂到鈾的多達(dá)30余種元素（根據(jù)應(yīng)用不同而異）
用于手持式XRF分析的功能更加強(qiáng)大的X射線(xiàn)管
一鍵式測(cè)定——極易使用，非專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員也能很快掌握
面向?qū)嶋H工業(yè)環(huán)境的耐用型設(shè)計(jì)
提供原位無(wú)損的即時(shí)分析
完整密封，防水防塵
符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)
顯示屏在強(qiáng)日光下仍清晰可讀
提供多種語(yǔ)言選擇
彩色觸摸屏顯示器
Niton™ XL5 Plus 手持式 XRF 分析儀
產(chǎn)品特點(diǎn)
5W X射線(xiàn)管
專(zhuān)有大面積漂移檢測(cè)器，用于輕元素檢測(cè)（Mg, Al, Si, P, S）
輕量化設(shè)計(jì)（2.8 lb/1.3 kg）
小型化鼻端設(shè)計(jì)
支持WiFi
配有微觀和宏觀攝像頭
熱插拔電池
可調(diào)角度翻轉(zhuǎn)的彩色觸摸屏
方向鍵
密碼安全保護(hù)
IP54認(rèn)證（防濺/防塵）