SHINE在鋰礦石開(kāi)采方面的應(yīng)用

應(yīng)用背景

近些年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是新興產(chǎn)業(yè)的崛起，在制造領(lǐng)域，鋰鋁系列合金用于飛機(jī)、火箭、船舶、車輛的殼體或結(jié)構(gòu)部件，鋰基樹(shù)脂用于潤(rùn)滑。在核電領(lǐng)域，鋰用作鈾反應(yīng)堆得裂變控制棒，作為受控核聚變的主要原料。值得關(guān)注的是，在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，鋰用于新能源，當(dāng)今新能源汽車的普遍應(yīng)用需要大量的鋰源。

鋰源大部分來(lái)自鋰礦石的開(kāi)采及后續(xù)的提煉工藝來(lái)獲取。而鋰在地殼中的含量約為0.0065%，已知的含鋰礦物有150多種，主要以鋰輝石、鋰云母、透鋰長(zhǎng)石、磷鋰石礦等形式存在，世界上的鋰礦主要分布在南美洲、北美洲、亞洲、大洋洲、非洲。全球鋰資源主要以固態(tài)硬巖型（偉晶巖型或花崗巖型鋰礦脈）和液態(tài)鹵水型（富鋰鹽湖鹵水等）兩種形式存在。目前開(kāi)采利用的鋰資源主要為偉晶巖礦床和鹵水礦床。我國(guó)絕大多數(shù)鋰礦資源（86.8%的鹵水鋰和60.5%的硬巖鋰）分布在青藏高原、四川西部地區(qū)等自然條件惡劣的地方，開(kāi)發(fā)難度高，技術(shù)欠缺。

非洲已探明鋰礦中資源儲(chǔ)量較大，資源量較為集中，目前已發(fā)現(xiàn)的鋰礦中78％的儲(chǔ)量和88％的資源量分布在剛果（金）和馬里兩國(guó)，并且以剛果（金）為主。非洲的鋰礦幾乎均為與花崗偉晶巖有關(guān)的硬巖型鋰礦，往往形成于裂谷構(gòu)造演化之后，堿性巖漿、碳酸巖漿和偉晶巖等綜合作用的產(chǎn)物，礦石礦物以鋰輝石為主。

品位較高的Manono礦（錫鋰礦，平均品位1.65%Li2O）和Goulamina礦（硬巖鋰礦，平均品位1.51%Li2O）已經(jīng)與多家中國(guó)鋰鹽生產(chǎn)商開(kāi)展合作，優(yōu)質(zhì)鋰礦項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)激烈。2020年以來(lái)贛鋒鋰業(yè)、盛新鋰能、天宜鋰業(yè)、中礦資源等公司在非洲的鋰礦布局加速，簽訂了多份包銷協(xié)議，并開(kāi)展了更深層次的股權(quán)合作。 在鋰礦石的開(kāi)采中需要對(duì)鋰含量進(jìn)行檢測(cè)。第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）或者化學(xué)滴定法來(lái)進(jìn)行鋰含量的測(cè)定。當(dāng)鋰元素為微量時(shí)，其含量<15%>50~60% 選擇滴定法更準(zhǔn)確性更好。但單個(gè)樣品測(cè)試費(fèi)用昂貴高達(dá)600元以上，

通常為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，送樣檢測(cè)個(gè)數(shù)一般達(dá)到3-5個(gè)，一次送樣測(cè)試費(fèi)用高達(dá)2000元以上，而且測(cè)試周期長(zhǎng)，在國(guó)內(nèi)一般最少7個(gè)工作日以上才能得到測(cè)試結(jié)果，而且對(duì)于在非洲進(jìn)行野外開(kāi)礦作業(yè)，想要得到鋰礦中的鋰含量數(shù)據(jù)必須將樣品送寄有關(guān)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室分析，周期可能更長(zhǎng)。

因此，在這種形勢(shì)下，便攜式X 射線衍射（pXRD）分析儀將會(huì)發(fā)揮巨大的優(yōu)勢(shì)：

1、便攜設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，隨時(shí)隨地準(zhǔn)確測(cè)試礦物成分及含量。

2、快速檢測(cè)鋰礦中鋰含量，效率高，15min左右可檢測(cè)出結(jié)果。

3、從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看可縮減成本，無(wú)需每次耗時(shí)耗資金送寄檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

X 射線衍射儀應(yīng)用

映SHINE儀器是的一款便攜式XRD/XRF設(shè)備, 映SHINE儀器移動(dòng)式XRD系統(tǒng)是一款高性能、全封閉、電池操作、封閉射線式便攜XRD分析儀，可以通過(guò)對(duì)鎂到鈾元素進(jìn)行的一次性快速XRF掃查，提供材料主要成份、次要成份或微量成份的全晶相ID信息。系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行極少準(zhǔn)備的技術(shù)及其的樣品艙，可使操作人員在野外對(duì)樣品進(jìn)行快速的分析。

映SHINE的分析速度極快、數(shù)據(jù)質(zhì)量高，而且就在用戶最需要得知檢測(cè)結(jié)果的樣本檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，為用戶實(shí)時(shí)提供定量化學(xué)成份值

映SHINE一起同時(shí)運(yùn)送給用戶的附件中有一個(gè)必需的軟件（CrystalX分析軟件），用于處理X射線衍射數(shù)據(jù)結(jié)果。這個(gè)軟件中集成了AMCSD礦石數(shù)據(jù)庫(kù)、ICDD礦石數(shù)據(jù)庫(kù)、ICSD礦石數(shù)據(jù)庫(kù),支持用戶進(jìn)行跨數(shù)據(jù)庫(kù)物相匹配。針對(duì)定量分析，CrystalX分析軟件提供了參考密度比率（RIR）定量分析方式以及對(duì)各種衍射圖案進(jìn)行分析的工具。

此外，映SHINE還可以多種文件格式提供XRD圖案數(shù)據(jù)，從而可使用戶方便地獲得第三方項(xiàng)目中的XRD圖案的判讀信息。

檢測(cè)案例

1）樣品介紹

非洲的鋰礦幾乎均為與偉晶巖有關(guān)的硬巖型鋰礦。含礦偉晶巖可分為帶狀構(gòu)造偉晶巖和無(wú)帶狀構(gòu)造偉晶巖兩大類。

（1）帶狀構(gòu)造偉晶巖鋰礦床。該類礦床的礦物成分復(fù)雜，除含有大量鋰輝石、透鋰長(zhǎng)石、鋰云母、鋰霞石和磷鋁鋰石等礦物之外，還常含有少量可綜合利用的綠柱石、鈮鉭鐵礦、錫石、銫榴石等多種稀有金屬礦物。這類礦床中鋰輝石含量約為20％，晶體粗大，最大長(zhǎng)度可超過(guò)14m，是目前優(yōu)質(zhì)低鐵鋰輝石精礦的主要來(lái)源（如澳大利亞的格林布希斯鋰礦）。

（2）無(wú)帶狀構(gòu)造偉晶巖礦床。此類礦床的偉晶巖體基本是單相均質(zhì)巖體，由鈉長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、石英、白云母和鋰輝石組成，少量礦物有綠柱石、錫石和鉭鈮礦物。鋰輝石分布均勻，其含量可占巖體總量的25％，是偉晶巖型鋰輝石的重要來(lái)源。這類鋰礦床通常是獨(dú)立的鋰礦床，或者是伴有少量鈹和鉭的鋰礦床。美國(guó)北卡羅來(lái)納州“錫石-鋰輝石"帶的金斯山礦床和貝瑟默城礦床可作為典型代表。

這些晶體礦物能夠被X射線衍射儀（XRD）檢測(cè)并且分析出來(lái)，并給出定量結(jié)果，操作簡(jiǎn)單快速，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，為礦物的開(kāi)采時(shí)保證Li2O品位的高低提供了保障。

2）樣品/制樣

本實(shí)驗(yàn)采用浪聲公司的映SHINE便攜式X射線衍射（XRD）分析儀，對(duì)產(chǎn)于非洲馬里的鋰輝礦進(jìn)行檢測(cè)分析，通過(guò)浪聲提供的口袋制樣盒制取粉末樣品，將樣本放入樣本艙內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)并獲得樣本衍射圖譜，使用CrystalX分析軟件對(duì)衍射圖譜進(jìn)行成分定性及定量分析。

3）礦石測(cè)試流程圖

4）分析結(jié)果

圖 #低品位鋰輝礦的分析結(jié)果

圖 #高品位鋰輝礦的分析結(jié)果

由浪聲公司的映SHINE便攜式X射線衍射（XRD）分析儀測(cè)試結(jié)果可知非洲馬里鋰輝礦主要由鋰輝石、鈉長(zhǎng)石和石英組成。

1#低品位鋰輝礦中的鋰輝石（LiAlSi2O6）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.75%，計(jì)算得Li2O的品位為1.03%;

2#高品位鋰輝礦中的鋰輝石（LiAlSi2O6）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.84%，即Li2O的品位為3.29%。綜上所述，分析結(jié)果準(zhǔn)確反應(yīng)出非洲馬里鋰輝礦中的鋰輝石（LiAlSi2O6）的含量，可得出Li2O的品位，為非洲采礦現(xiàn)場(chǎng)鋰輝礦中的Li2O的品位高低鑒別提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

結(jié)論

從分析結(jié)果表明，通過(guò)浪聲公司SHINE映便攜式XRD分析儀現(xiàn)場(chǎng)快速的分析馬里鋰輝礦中的鋰輝石的含量得出Li2O的品位，有助于幫助采礦行業(yè)提供高效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，加快項(xiàng)目的推進(jìn)。