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Technologie XRF portable et charbon : exploitation minière, contrôle de teneur, stratégies de mélange et traitement


Les analyseurs à fluorescence X portables (pXRF) d’Olympus fournissent des données géochimiques de haute performantes en temps réel pour une caractérisation multiélémentaire rapide des sols, des roches et des minerais. Les progrès de la technologie à fluorescence X portable ont amélioré les limites de détection et le nombre d’éléments mesurés tout en réduisant les durées d’analyse. Pour l’industrie du charbon, ces progrès permettent d’estimer rapidement sur place la teneur en cendres et d’autres constituants clés.

Introduction : la technologie pXRF au service des applications propres à l’industrie du charbon

La capacité de la technologie pXRF à mesurer les éléments légers clés (à savoir le soufre (S), le silicium (Si) et l’aluminium (Al)) a rendu l’utilisation de ces analyseurs indispensable à la prise de décision quotidienne. Les décisions sont basées sur la mesure directe du soufre et sur la capacité d’estimer à la fois la teneur en cendres et les valeurs calorifiques basées sur la somme de la fraction des éléments majeurs légers et inorganiques, à savoir le magnésium (Mg), le silicium (Si), l’aluminium (Al), le potassium (K), calcium (Ca) et fer (Fe). Les possibilités et les applications de la technologie pXRF se trouvent dans les activités et le traitement du charbon thermique et du charbon à coke.

De plus, la technologie pXRF mesure plus de 30 éléments instantanément, ce qui permet de caractériser la teneur en éléments traces, d’utiliser la lithogéochimie pour corréler la stratigraphie et d’identifier des horizons repères dans les veines de charbon individuelles et la géologie environnante. L’utilisation de la technologie pXRF peut être bénéfique sur l’ensemble de la chaîne de valeur minière, en commençant par les activités de forage d’exploration, les opérations de contrôle de routine de la teneur dans les mines existantes, ainsi que le traitement des minéraux en aval et la livraison du produit final.

Analyseur XRF à main Vanta d’Olympus

L’avantage de la technologie XRF portable

Les données en temps réel permettent de prendre des décisions en temps réel, d’améliorer la productivité et de réaliser des économies grâce à une meilleure utilisation des équipements et du personnel. Les avantages de la mise en œuvre d’un programme pXRF réussi ont été démontrés dans de nombreuses activités minières de routine, notamment :

  • Aide à l’exploration précoce dès les premières étapes du travail sur le terrain.
  • Optimisation des activités de forage — prolongement ou achèvement des trous plus efficacement et économie sur les coûts de mobilisation et de forage supplémentaires
  • Meilleure caractérisation du minerai/des déchets lors des activités de repérage du minerai et meilleure optimisation du déroulement des activités minières grâce au mélange et au contrôle des stocks
  • Aide à la cartographie et à la définition visuelle du corps minéralisé
  • Raffinement et mise au point du contrôle du processus minier, du processus de décisions et d’enquêtes métallurgiques
  • Analyse rapide sur le terrain du produit final à tout moment
  • Caractérisation des déchets, y compris la désignation du drainage minier acide (DMA) et gestion des matériaux
L’avantage de la technologie XRF portable

Performances analytiques et applications

Les analyseurs pXRF de dernière génération d’Olympus intègrent de nombreuses fonctionnalités avancées qui offrent d’excellents résultats en temps quasi réel. Ces analyseurs intègrent des tubes à rayons X dotés d’une anode en rhodium (Rh) à commande numérique, des roues porte-filtres automatiques multipositions et des détecteurs au silicium à diffusion (SDD) à grande surface couplés à la technologie exclusive Axon Technology™ offrant un taux de comptage élevé. Ces caractéristiques permettent d’obtenir des résultats précis et exacts, des durées d’analyse plus courtes, des limites de détection plus basses et des performances améliorées pour les éléments plus légers (Mg, Al, Si, P S), lesquels sont importants pour l’industrie du charbon.

Le spécialiste en géologie houillère dispose d’une gamme d’outils géochimiques différents, notamment :

  • Géochimie presque complète de la roche entière, couvrant la plupart des éléments majeurs et traces importants utilisés pour la lithogéochimie et le typage des roches
  • Analyse directe du soufre, ce qui permet d’éviter les techniques lentes et coûteuses au moyen de fours
  • Possibilité d’utiliser des indicateurs d’éléments légers pour estimer la teneur en cendres (rendement en cendres) et, souvent, pour calculer indirectement la valeur calorifique

Les figures 1 et 2 montrent les résultats obtenus pour un vaste ensemble d’échantillons de charbon divers (matériaux de référence certifiés). La figure 1 montre comment un indicateur combiné d’éléments légers, ainsi que la silice seule, peut être utilisé efficacement pour estimer la teneur en cendres (rendement en cendres).

Analyseur XRD portable TERRA d’Olympus
Figure 1. L’excellente corrélation entre les résultats obtenus avec un analyseur XRF portable d’Olympus et les matériaux de référence certifiés permet une estimation efficace de la teneur en cendres en utilisant un indicateur d’éléments légers combinés (Mg+Al+Si+P+S+Ti+K+Ca +Fe) ou la silice seule. De meilleurs résultats sont obtenus en utilisant un ensemble plus complet d’éléments.

Vue panoramique de la mine de charbon thermique géante à ciel ouvert de Sebuku, dans le sud de Kalimantan, en Indonésie.
Vue panoramique de la mine de charbon thermique géante à ciel ouvert de Sebuku, dans le sud de Kalimantan, en Indonésie. Cette mine est l’une des nombreuses exploitées par Sakari Resources dans la région et témoigne de l’interaction difficile et à grande échelle de très gros équipements et d’une géologie complexe à plusieurs faisceaux. La technologie XRF portable Olympus (pXRF) offre de nombreuses possibilités d’aide à la prise de décision rapide pour l’attribution des matériaux, le mélange et la livraison finale aux barges maritimes qui transportent le charbon vers les centrales électriques régionales.

Données

Matériau de référence certifié

Mg (%)

Al (%)

Si (%)

P (%)

S (%)

K (%)

Ca (%)

Ti (%)

Fe (%)

Éléments combinés

% de cendres obtenu en laboratoire

Lab

pXRF

Lab

pXRF

Lab

pXRF

Lab

pXRF

Lab

pXRF

Lab

pXRF

Lab

pXRF

Lab

pXRF

Lab

pXRF

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

ATQ

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

Figure 2. Excellente corrélation entre les résultats d’analyse XRF portable d’Olympus et une grande collection de matériaux de référence certifiés pour le charbon. Les graphiques ci-dessus montrent une excellente concordance entre les valeurs certifiées en laboratoire et les valeurs obtenues par pXRF pour les éléments les plus importants du Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Ti et Fe, tant en matière d’exactitude que de précision. Le tableau contient à la fois les valeurs obtenues en laboratoire et par analyse pXRF à partir desquelles ces graphiques ont été construits. (Données reproduites avec l’aimable autorisation de la School of Biological and Earth Sciences de la University of New South Wales – Projets ACARP).

Études d’orientation réalisées par Sebuku et Jembayan

Études d’orientation réalisées par Sebuku et Jembayan

Études d’orientation réalisées par Sebuku et Jembayan

Études d’orientation réalisées par Sebuku et Jembayan

Études d’orientation réalisées par Sebuku et Jembayan

Les mines de charbon thermique de classe mondiale de Sebuku et Jembayan sont situées à Kalimantan, en Indonésie. En raison de l’éloignement et de l’ampleur des opérations, il était nécessaire de tester de nouvelles méthodes pour déterminer la classification du charbon plus rapidement, en temps quasi réel. Le travail d’orientation pXRF a été entrepris sur les fronts de taille et les stocks de matériaux afin de développer une méthode d’estimation de la teneur directe en soufre et du rendement en cendres dans le cadre des activités de routine de l’exploitation minière. Le charbon viable est ensuite mélangé et lavé sur place pour l’obtention de la bonne qualité avant d’être chargé sur des barges et d’être expédié vers les grandes centrales thermiques de la région. La figure 3 montre certaines des données d’orientation développées par l’équipe de géologie à Sebuku et Jembayan au début de ce projet et présente une bonne concordance entre les résultats pXRF, la teneur en soufre et en cendres et la valeur calorifique

 
Données utilisées pour évaluer l’efficacité de la technologie XRF portable à la mine de Sebuku.

Données utilisées pour évaluer l’efficacité de la technologie XRF portable à la mine de Sebuku.

Données utilisées pour évaluer l’efficacité de la technologie XRF portable à la mine de Sebuku.
 

Figure 3. Données utilisées pour évaluer l’efficacité de la technologie XRF portable à la mine de Sebuku. Le graphique du haut montre les résultats pXRF par rapport à ceux du laboratoire pour la teneur directe en soufre, le graphique du milieu compare la teneur en cendres et en Si + Al obtenue en laboratoire, et le graphique du bas illustre la tendance entre la teneur en cendres obtenue en laboratoire et la valeur calorifique.

Olympus IMS

应用所使用的产品
La gamme d’analyseurs XRF portables Vanta™ regroupe nos appareils XRF les plus récents et les plus puissants. Ces appareils peuvent effectuer rapidement une analyse élémentaire précise et fournir sur site des résultats d’une qualité digne de celle des laboratoires. Très robustes, testés pour la résistance aux chutes et conçus pour satisfaire aux exigences de l’indice de protection IP55 ou IP54, ces analyseurs offrent un excellent temps de fonctionnement à faible coût.
Le DELTA Element est un analyseur portable par fluorescence X (XRF) économique optimisé pour le tri de la ferraille, l’identification positive des matériaux (PMI), le contrôle qualité des alliages et l’analyse des métaux précieux.
Muni d’un tube à rayons X optimisé de 4 W et d’un détecteur SDD (Silicon Drift Detector), le DELTA Professionnal offre un rendement inégalé en termes de vitesse, de limites de détection ou de gamme d’éléments. Il permet l’analyse du Mg et des éléments suivants dans les alliages et le minerai. Le DELTA Professionnal constitue la solution par excellence d’Olympus en matière d’appareil à main pour l’analyse XRF.
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