En este blog se habla a menudo de las ventajas de utilizar la tecnología portátil de fluorescencia de rayos X (XRF) para obtener datos inmediatos y procesables para la minería y la exploración. Pero, ¿qué es el XRF y cómo funciona?
El XRF es una técnica analítica no destructiva que se utiliza para determinar la composición elemental de los materiales. Los analizadores XRF determinan la composición química de una muestra midiendo los rayos X fluorescentes (o secundarios) emitidos por una muestra cuando es excitada por una fuente de rayos X primaria. Dado que esta fluorescencia es exclusiva de la composición elemental de la muestra, el XRF es una tecnología excelente para el análisis cualitativo y cuantitativo de la composición del material. A la derecha se muestra una ilustración del funcionamiento de un instrumento XRF portátil.
El proceso de fluorescencia de rayos X
- Una muestra sólida o líquida se irradia con rayos X de alta energía desde un tubo de rayos X controlado.
- Cuando un átomo de la muestra recibe un impacto de rayos X de energía suficiente (mayor que la energía de enlace de las capas K o L del átomo), se desplaza un electrón de una de las capas orbitales internas del átomo.
- El átomo recupera la estabilidad y llena la vacante dejada en la corteza orbital interna con un electrón de una de las cortezas orbitales de mayor energía del átomo.
- El electrón desciende al estado de menor energía liberando un rayo X fluorescente. La energía de estos rayos X es igual a la diferencia específica de energía entre dos estados cuánticos del electrón. La medición de esta energía es la base del análisis XRF.
Interpretación de los espectros XRF
Cada uno de los elementos presentes en una muestra produce un conjunto de rayos X fluorescentes característicos que es único para ese elemento específico, razón por la cual la espectroscopia XRF es especialmente útil para el análisis elemental. Esta “huella” elemental se ilustra mejor examinando el espectro de energía de rayos X y sus “picos de dispersión”. La mayoría de los átomos tienen varios orbitales de electrones (cáscara K, cáscara L, cáscara M, por ejemplo). Cuando la energía de los rayos X hace que los electrones entren y salgan de estos niveles de la corteza, se crean picos de XRF con intensidades variables que estarán presentes en el espectro. La energía del pico identifica el elemento, y la altura / intensidad del pico es generalmente indicativa de su concentración.
Consideraciones
Los fenómenos que pueden influir en los resultados del análisis XRF incluyen la dispersión, que se produce cuando los rayos X entrantes no producen fluorescencia, sino que “colisionan” con los átomos de la muestra, lo que provoca un cambio en la dirección de movimiento de una partícula. Los efectos espectrales se producen cuando los elementos tienen líneas que se solapan con otros elementos. Los efectos matriciales incluyen los efectos de realce, que se producen cuando algunos rayos X fluorescentes tienen más energía que la energía de enlace de otros elementos presentes en la muestra, y los efectos de absorción, que se producen cuando un rayo X fluorescente no llega al detector al ser dispersado o absorbido por otros elementos presentes en la muestra.
Aplicaciones del XRF en minería
Los analizadores XRF portátiles son un método fiable para analizar muestras de mineral en minas a cielo abierto y subterráneas, logrando la precisión necesaria para proporcionar información defendible para la supervisión de procesos, la garantía de calidad y otras decisiones operativas diversas (como el control de leyes). La tecnología XRF portátil puede ayudar a determinar la viabilidad de los recursos de menor ley y a encontrar enriquecimientos localizados de alta ley, a delimitar el mineral de los límites de los residuos para reducir la aleatoriedad de la excavación, y a obtener datos defendibles y minimizar la necesidad de enviar muestras a laboratorios de análisis externos.
El análisis de muestras con analizadores XRF portátiles ofrece una ventaja sustancial en las operaciones mineras al proporcionar información inmediata para una rápida toma de decisiones in situ:
- Si detener o continuar la perforación
- Cuándo tomar decisiones de reubicación de equipos
- Dónde centrarse en la rejilla
- Cuándo seleccionar una muestra para su análisis en laboratorio.
El análisis en tiempo real con analizadores XRF portátiles también es una buena forma de precalificar muestras para el análisis de laboratorio fuera de las instalaciones para garantizar que sólo se evalúan las mejores muestras. Los analizadores portátiles de mano pueden utilizarse prácticamente en cualquier lugar del emplazamiento y se adaptan fácilmente a una amplia variedad de muestras, con poca o ninguna preparación de las mismas. Los analizadores XRF también proporcionan rápidamente datos de exploración para el análisis geoquímico cuantitativo de las concentraciones de metales para la cartografía geoquímica. Si desea una lectura rápida, pero más información, sobre el XRF portátil y su funcionamiento, descargue nuestro ebook gratuito: Tecnología XRF portátil para no científicos.
Recursos adicionales
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- Recursos en línea para Minería y Minerales
Nota del editor: Este artículo fue escrito originalmente por Esa Nummi y publicado en abril de 2015, pero ha sido actualizado y puesto al día.
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