奥林巴斯Vanta手持式光谱分析仪可实时提供含有稀土元素（REE）的地质样品的数据。这17种稀土元素对绿色能源革命和几乎所有行业的生产都至关重要，促进了在国内生产更多这些金属的需求。1因此，实时识别这些材料具有很大的市场价值。Vanta手持式光谱分析仪具有出色的检出限，可检测许多可量化的稀土元素，可在现场有效地勘探和识别稀土元素。
采矿和勘探行业期望寻找到高价值的稀土矿床，因为在许多产品的制造中都需要稀土材料，包括绿色技术、消费电子产品、医学成像机器和国防武器装备。近来经济形势发生了变化，促使许多地区都在积极寻找和使用国内的稀土矿床，并在国内加工这些矿石。2
稀土元素包含17种元素，一般会与钍（Th）和铀（U）归为一类。奥林巴斯手持式XRF软件可以检测一些稀土元素：镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钪（Sc）、钇（Y），以及一些靠近稀土元素的元素：钍（Th）、铀（U）、铯（Cs）和钡（Ba）。
XRF元素分析仪检测稀土元素及相关元素的性能
下面图表说明了Vanta手持式XRF光谱仪在检测由矿石研究和勘探测试标准样品（OREAS）公司提供的各种试剂盒中的一系列认证参考材料（CRM）时所表现的开箱即用性能。Vanta XRF元素分析仪计算的含量与认证参考材料（CRM）的标称数据高度吻合，具有很高的准确性和精确性，可以为含稀土的矿石和矿床提供非常出色的高质量数据。
图1.Vanta手持式XRF光谱仪在检测由OREAS提供的各种试剂盒中的含稀土元素及相关元素的标准样品时表现了出色的性能。
Vanta手持式XRF光谱仪在检测各种矿石样品（包括氟碳酸盐和次生磷酸盐）时，表现出非常高的性能。氟碳酸盐通常是氟碳铈矿石，可提供钇、铈和镧；而磷酸盐通常是独居石，不仅含有镧、铈、镨和钕，还含有较重的稀土元素钐和钆，以及放射性较弱的钍。正如每个图表所示，元素的斜率和R2都接近于1，说明Vanta在检测氟碳铈矿石和独居石时均表现出很高的准确性。
这两种含稀土元素的矿物在世界范围内都以类似的形式存在。各种矿山和矿床，包括世界著名的白云鄂博矿山、Mountain Pass矿、Lemhi Pass和Elk Creek，都包含与所测标准样品类似的地质和矿化特性。3例如，美国加利福尼亚州的Mountain Pass矿包含片麻岩，这是一种特定类型的变质岩，其年龄与多个OREAS样品相似。
许多公开发表的数据也表明Vanta X射线荧光光谱仪在检测部分制备和未制备的样品时可以获得准确、优质的数据。请阅读以下应用注释，查看其中一些数据：
- 用于土壤调查的X射线荧光光谱仪：岩石露头、土壤和沉积物的地球化学特征
- 用于勘查钻探的X射线荧光光谱仪：逆循环/回转式空气爆破和钻石取芯
- 用于在矿产勘探和矿体定向应用中探测金元素和金探途元素的手持式XRF光谱仪
稀土矿的开采和加工
虽然许多国家几十年来都没有在国内开采过稀土矿，但是最近却掀起了一股对这些宝贵资源进行开采和加工的风潮。多个矿山和加工厂，如加州东部的Mountain Pass矿、西德克萨斯州的Round Top矿、内布拉斯加州的Elk Creek矿、犹他州的White Mesa Mill和怀俄明州的Bear Lodge矿，都蕴藏着高质量的稀土矿藏。3 虽然有160种含有稀土元素的已知矿物，但主要开采的矿物只有四种：氟碳铈矿石、红粘土、独居石和铈铌钙钛矿石。有时也会开采其他矿物，例如磷灰石、硅铍钇矿石和磷钇矿石。
虽然稀土元素在技术上并不“稀有”，但它们通常不会像金（Au）或其他矿物那样以高含量的矿脉形式存在。因此对稀土矿石的识别和开采非常困难。此外，稀土矿石的加工是一项较为独特、主要是化学工程的任务，远比加工金和贱金属矿石复杂。Vanta手持式XRF光谱仪可以检测低至两位数ppm水平的稀土金属，是在现场快速识别这些宝贵元素的理想工具。此外，Vanta光谱仪可以在野外计算稀土氧化物的含量，如下图所示。图2.
图2. Vanta手持式XRF光谱仪可计算含稀土元素的常见矿物的化合物含量。
识别多金属矿石中的稀土元素可能非常困难，但加工这些材料会面临更大的挑战。将稀土从其原生矿石（小于10%的组合稀土矿石）中去除并提纯为可使用的材料（大于60%的稀土矿石），通常可以通过磁力、静电或重力工艺来完成。各种非稀土矿石可被酸溶解，或以加热方式去掉，留下可以通过其他化学工艺提取的以金属状态存在的稀土矿石组合。手持式XRF光谱仪可用于这种纯化工艺的每个阶段，对在工艺过程中提取的稀土矿石或富含稀土的化合物进行量化分析，例如方解石、二氧化硅或磁铁矿石。这些工艺中有许多是二战后美国原子能委员会开发的，可以生产纯度超过99.9%的稀土元素。4、5
钇是稀土氧化物的探途元素
由于完全分析所有17种稀土元素要么不可能（使用手持式XRF光谱仪时），要么过于缓慢和昂贵（在使用ICP时），因此如果能找到可以在现场实时确定总稀土含量的方法，将会非常有用。类似于砷、铜、铅和锌等多种精选元素可用作寻找黄金的探途元素,钇（Y）可用作寻找稀土氧化物（REO）的探途元素，前提是目标稀土矿物的成分中含有可探测水平的钇。 在检测认证参考材料（CRM）时，钇的含量相当于总稀土氧化物（TREO）的含量。当以横轴显示钇的含量，纵轴显示稀土氧化物（TREO）的含量制作图表时，我们可以发现钇的含量可以非常准确地预测TREO的含量。 在检测当前正在进行的稀土项目中类似的样品时，我们也发现了钇与稀土氧化物之间类似的关系，例如在纳米比亚北部的Lofdal重稀土项目中，主要的稀土矿物是磷钇矿石（YPO4），其中富含许多重稀土元素。 使用奥林巴斯Vanta手持式XRF光谱仪上的伪元素功能，可以在现场实时计算TREO的含量。在检测过程中，仪器可以完成所有计算，如图4所示。 使用手持式XRF光谱仪回收稀土元素由于稀土元素价格昂贵，因此从消费品和其他技术设备（例如催化转换器）中回收金属变得越来越重要。 6 然而，由于当前电子产品的高度复杂性，很难以合算的成本进行回收。例如，现代手机包含多达65种元素，使用传统的回收技术，很难对这些元素进行回收。幸运的是，我们的Vanta光谱仪可以探测到包括稀土元素在内、从镁（Mg）到铀（U）的整组元素，从而可更容易地识别和回收电子产品、汽车以及其他消费品和工业品中的稀土元素。回收稀土元素可使它们重新用于各种用途，例如用于绿色技术和消费产品的磁铁。7 |
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参考文献
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- Long, K.R.,Van Gosen, B.S.,Foley, N.K.和Cordier, D.,2012年。 The principal rare earth elements deposits of the United States: A summary of domestic deposits and a global perspective（“美国的主要稀土元素矿床：国内矿床总结与全球视角”）In Non-Renewable Resource Issues（《不可再生资源问题》）（pp.131-155）。Springer, Dordrecht.
- Van Gosen, B.S.,Verplanck, P.L.和Emsbo, P.,2019年。 Rare earth element mineral deposits in the United States（“美国稀土元素矿床”）（No.1454）。 美国地质调查局。
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- Bleiwas, D.I.,2013年。 Potential for recovery of cerium contained in automotive catalytic converters（“回收汽车催化转换器中铈的潜力”）
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