Plemeniti metali: od mineralne sirovine do metala visoke čistoće

Plemeniti metali obuhvataju zlato (Au), srebro (Ag) i metale platinske grupe (PGM), među kojima su platina (Pt), paladijum (Pd), rodijum (Rh), rutenijum (Ru), iridijum (Ir) i osmijum (Os).

Njihova visoka vrednost, često veoma niske koncentracije u primarnim sirovinama i zahtevni procesi ekstrakcije čine preciznu analitičku kontrolu posebno značajnom. Pored rudarstva i prerade rude, analiza plemenitih metala važna je u rafinaciji, proizvodnji legura, katalizatorima, elektronici, reciklaži, kontroli nakita i drugim materijalima visoke vrednosti.

Od određivanja mineraloškog sastava rude do analize tragova nečistoća u metalu visoke čistoće, različite faze procesa zahtevaju različite analitičke tehnike.

Elementarni sastav pomoću XRF analize

Rendgenska fluorescencija (XRF) omogućava brzu i nedestruktivnu analizu elementarnog sastava i predstavlja značajnu tehniku za kontrolu ruda, koncentrata, legura i drugih materijala koji sadrže plemenite metale.

Epsilon i Zetium XRF sistemi mogu se koristiti za kontrolu elementarnog sastava u različitim fazama prerade, kao i za karakterizaciju pratećih elemenata koji utiču na dalji proces ekstrakcije i rafinacije.

Kod legura i gotovih metalnih proizvoda XRF pruža mogućnost brze provere sastava bez razaranja uzorka, što je posebno značajno kod materijala visoke vrednosti.

Mineralogija rude i XRD analiza

Ukupna koncentracija zlata ili drugog plemenitog metala ne daje kompletnu informaciju o tome koliko će njegova ekstrakcija biti efikasna. Jednako je važno utvrditi u kojim mineralnim fazama se metal nalazi i koji minerali ga prate.

Aeris i Empyrean XRD sistemi omogućavaju identifikaciju i kvantifikaciju kristalnih faza u rudama, koncentratima i procesnim materijalima.

XRD analiza može pomoći u karakterizaciji sulfidnih minerala, oksida gvožđa, glina i drugih mineralnih faza koje mogu uticati na drobljenje, mlevenje, flotaciju, luženje i druge procese izdvajanja plemenitih metala.

Kombinovanje XRD i elementarne analize omogućava bolje razumevanje mineralogije ležišta i optimizaciju uslova prerade.

AAS za rutinsko i precizno određivanje plemenitih metala

Atomska apsorpciona spektrometrija (AAS) ima dugu tradiciju u analizi zlata, srebra i drugih metala i predstavlja veoma značajnu tehniku za rudarske, metalurške i kontrolne laboratorije.

Analytik Jena AAS sistemi omogućavaju primenu plamene i grafitne tehnike, u zavisnosti od zahtevane koncentracije i granice detekcije.

Posebno interesantno rešenje predstavlja AAS sa kontinuiranim izvorom zračenja visoke rezolucije i ksenonskom kratkolučnom lampom, koji se razlikuje od klasičnih AAS sistema zasnovanih na pojedinačnim šupljim katodnim lampama za različite elemente.

Kontinuirani izvor omogućava izbor analitičkih linija iz širokog spektralnog područja bez potrebe za promenom lampe pri prelasku sa jednog elementa na drugi. U kombinaciji sa optikom visoke rezolucije, ovakav koncept omogućava fleksibilnu višeelementnu sekvencijalnu  analizu i detaljniju procenu spektralne pozadine i potencijalnih interferencija.

Za laboratorije koje analiziraju veliki broj različitih metala, ovo značajno pojednostavljuje rad u odnosu na tradicionalnu AAS konfiguraciju.

ICP-OES za multielementnu analizu

Kada je potrebno istovremeno ili brzo sekvencijalno određivanje većeg broja elemenata, ICP-OES sistemi HORIBA i Analytik Jena omogućavaju preciznu multielementnu analizu u širokom koncentracionom opsegu.

U industriji plemenitih metala ICP-OES može se koristiti za analizu procesnih rastvora, koncentrata nakon razlaganja, rafinacionih rastvora, legura i drugih materijala, kao i za kontrolu pratećih i potencijalno problematičnih elemenata.

Tehnika je posebno korisna kada pored samog plemenitog metala treba pratiti veći broj elemenata kroz različite faze procesa.

ICP-MS za plemenite metale i elemente u tragovima

Kod određivanja veoma niskih koncentracija i kontrole materijala visoke čistoće, Analytik Jena ICP-MS sistemi omogućavaju multielementnu analizu sa veoma niskim granicama detekcije.

ICP-MS je značajan za određivanje tragova plemenitih metala u geološkim i procesnim uzorcima, kao i za kontrolu tragova nečistoća tokom rafinacije i proizvodnje materijala visoke čistoće.

Visoka osetljivost tehnike posebno dolazi do izražaja kada koncentracije postanu preniske za rutinsku analizu drugim elementarnim tehnikama.

Kombinacija AAS, ICP-OES i ICP-MS omogućava izbor optimalne tehnike u zavisnosti od broja elemenata, njihove koncentracije, zahtevane granice detekcije i broja uzoraka.

Veličina čestica i optimizacija procesa prerade

Efikasnost oslobađanja plemenitih metala iz rude u velikoj meri zavisi od procesa drobljenja i mlevenja.

Mastersizer serija omogućava određivanje raspodele veličine čestica metodom laserske difrakcije i može se koristiti za kontrolu ruda, koncentrata i drugih čvrstih materijala.

Kontrola granulometrije omogućava optimizaciju mlevenja kako bi se postigao odgovarajući stepen oslobađanja korisnih minerala bez nepotrebnog prekomernog mlevenja i dodatne potrošnje energije.

Površinska svojstva i Zetasizer

Površinska svojstva mineralnih čestica mogu imati značajan uticaj na flotaciju i druge procese separacije.

Zetasizer serija omogućava određivanje zeta potencijala mineralnih čestica u disperziji i praćenje promena površinskog naelektrisanja u zavisnosti od pH vrednosti, jonske jačine i prisustva različitih procesnih reagensa.

Kod razvoja katalizatora i drugih funkcionalnih materijala na bazi nanočestica zlata, srebra, platine ili paladijuma, Zetasizer se može koristiti i za karakterizaciju veličine nanočestica i stabilnosti njihovih disperzija.

Morfologija čestica i koncentrata

Morphologi serija omogućava automatizovanu analizu veličine i oblika pojedinačnih čestica.

Ovakva analiza može pružiti dodatne informacije o različitim populacijama čestica, aglomeratima i morfološkim karakteristikama materijala koje klasično određivanje raspodele veličine ne može u potpunosti da opiše.

Kombinacija Mastersizer i Morphologi sistema omogućava detaljniju karakterizaciju čestičnih materijala tokom razvoja i optimizacije procesa prerade.

Elementarni analizatori za C, S, O, N i H

Prisustvo nemetala može biti jednako značajno kao i koncentracija samih metala. Ugljenik, sumpor, kiseonik, azot i vodonik mogu pružiti važne informacije o sirovinama, koncentratima, metalima, legurama i procesima rafinacije.

HORIBA analizatori C, S, O, N i H omogućavaju precizno određivanje ovih elemenata u različitim neorganskim i metalnim materijalima.

Kod prerade plemenitih metala posebno može biti značajna analiza ugljenika i sumpora u rudama i koncentratima, kao i kontrola kiseonika, azota i vodonika kod metalnih materijala i specijalnih legura.

Analiza ugljenika može biti korisna i pri karakterizaciji ugljeničnih komponenti u određenim zlatonosnim rudama, gde ugljenični materijal može uticati na efikasnost procesa izdvajanja zlata.

GD-OES za dubinsku analizu metala, prevlaka i slojeva

Kod gotovih metalnih proizvoda i naprednih materijala često nije dovoljno znati samo prosečan hemijski sastav. Potrebno je utvrditi kako se elementi menjaju od površine prema unutrašnjosti materijala.

HORIBA GD-OES sistemi omogućavaju brzu elementarnu dubinsku profilaciju čvrstih materijala i karakterizaciju površinskih slojeva.

Tehnika je posebno značajna za metalne prevlake, višeslojne strukture, površinski tretirane materijale i istraživanje raspodele elemenata kroz dubinu uzorka.

U oblasti plemenitih metala GD-OES može biti koristan za karakterizaciju proizvoda kod kojih su zlato, srebro, platina, paladijum ili drugi elementi prisutni kao površinski sloj ili deo kompleksne višeslojne strukture.

TIMS za preciznu izotopsku analizu

Termojonizaciona masena spektrometrija (TIMS) predstavlja specijalizovanu tehniku za izuzetno precizno određivanje odnosa izotopa.

Za razliku od rutinskih tehnika namenjenih određivanju ukupne koncentracije elemenata, TIMS omogućava detaljnu izotopsku karakterizaciju i namenjen je zahtevnim istraživačkim i specijalizovanim laboratorijskim primenama.

U oblasti geologije i mineralnih sirovina izotopski podaci mogu pružiti informacije značajne za geohronologiju, poreklo i evoluciju ležišta i geoloških procesa povezanih sa mineralizacijom.

TIMS zato ne predstavlja zamenu za AAS, ICP-OES ili ICP-MS u rutinskoj kontroli plemenitih metala, već specijalizovanu tehniku koja proširuje analitičke mogućnosti na izotopski nivo.

Od istraživanja ležišta do rafinacije

U fazi istraživanja i eksploatacije potrebno je povezati podatke o koncentraciji elemenata sa mineralogijom rude. Tokom prerade fokus se pomera na kontrolu mlevenja, koncentracije i efikasnosti izdvajanja, dok rafinacija zahteva sve precizniju kontrolu plemenitih metala i nečistoća.

XRF i XRD omogućavaju karakterizaciju rude i koncentrata, AAS predstavlja efikasno rešenje za ciljanu analizu metala, dok ICP-OES i ICP-MS proširuju analizu na veliki broj elemenata i veoma niske koncentracije.

Mastersizer, Morphologi i Zetasizer pružaju informacije o čestičnim i površinskim svojstvima, dok elementarni analizatori omogućavaju kontrolu C, S, O, N i H.

Kod gotovih metalnih materijala i slojeva GD-OES omogućava dubinsku elementarnu karakterizaciju, dok TIMS pruža mogućnost specijalizovane izotopske analize.

Kompletna karakterizacija plemenitih metala

Analiza plemenitih metala obuhvata mnogo više od samog određivanja koncentracije zlata, srebra ili platine.

Kombinovanjem XRF, XRD, AAS, ICP-OES, ICP-MS, elementarne analize, GD-OES i TIMS, zajedno sa tehnikama za karakterizaciju veličine, morfologije i površinskih svojstava čestica, moguće je dobiti kompletnu sliku hemijskog, mineraloškog, čestičnog i izotopskog  sastava materijala.

Ovakav analitički pristup omogućava kontrolu čitavog procesa, od istraživanja i karakterizacije ležišta, preko ekstrakcije i koncentracije, do rafinacije, kontrole čistoće, reciklaže i razvoja proizvoda na bazi plemenitih metala.