Лазерный анализ позволяет отрасли картировать минеральные образцы в беспрецедентном масштабе

Критически важный минерал литий — самый легкий из всех металлов — долгое время ускользал от геологов, «проскальзывая» сквозь щели традиционного анализа. Его низкий атомный вес, то самое свойство, которое делает его идеальным для электромобилей или хранения возобновляемой энергии, затруднял его обнаружение в образцах керна. Ситуация изменилась с появлением в 1960-х годах лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (LIBS). Благодаря прогрессу в портативности и скорости, LIBS теперь можно использовать в полевых условиях для создания минералогических карт лития и других легких металлов.

Эта технология совершает прорыв в горнодобывающей отрасли в целом, позволяя быстро анализировать больше образцов керна по различным видам сырья без ущерба для качества элементных данных. Мгновенные результаты анализа помогают быстро принимать решения. Более быстрая и целенаправленная разведка означает меньше ненужного бурения и более эффективное использование ресурсов. Результаты в реальном времени также могут принести пользу перерабатывающим предприятиям, помогая планировать операции и снижать риски ошибок.

«В Австралии из целого грузовика породы можно извлечь минералы, эквивалентные по размеру мячу для гольфа, — говорит ученый CSIRO по минеральным системам доктор Адам Бат. — Но в породе могут быть и другие вредные элементы или минералы, которые вызывают огромные проблемы при последующей переработке. Картируя минералы, металлурги могут точно знать, какие породы дробятся и отправляются с мельницы, чтобы соответствующим образом адаптировать свои процессы».

Ключевые преимущества LIBS перед другими инструментами анализа — скорость, портативность и минимальное время подготовки. Технология использует лазер с высокой импульсной энергией для абляции образца керна, создавая плазму, которая излучает свет с длинами волн — спектральными «отпечатками пальцев» — указывающими на содержащиеся элементы. Однако, как отмечает геолог CSIRO доктор Ник Фармер, есть и компромиссы: «LIBS не обеспечивает такой же детальной точности, как сканирующая электронная микроскопия (SEM), а данные интерпретировать сложнее, чем в случае рентгенофлуоресцентного анализа (XRF). Но LIBS позволяет создавать минералогические карты на гораздо большем количестве образцов, чем SEM, и видит легкие элементы, такие как литий, невидимые для XRF».

CSIRO также работает над библиотекой обучающих данных, которая использует машинное обучение для улучшения метода LIBS. Библиотека объединяет данные по керну из золотоносных районов Илгарн и литиевым месторождениям. «Мы сканируем большую репрезентативную серию образцов из обширной коллекции CSIRO, которая включает более 25 000 образцов, чтобы создать комплексную справочную библиотеку для валидации результатов LIBS», — поясняет доктор Бат.

Учитывая надежность LIBS и пригодность для разных атмосфер, ученые CSIRO в сотрудничестве с CRC ORE начинают новаторские исследования по спуску устройства LIBS в скважину для получения данных почти в реальном времени непосредственно из источника. В более ближайшей перспективе планируется внедрить LIBS в лабораториях на рудниках.