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L'analyse ultime du charbon est standardisée dans les méthodes ISO et ASTM, parfois appelée « analyse élémentaire » ou faisant partie des propriétés « ultimes » du charbon. Les normes ASTM D4239-18 et ASTM D 5016-24 et ASTM D 6316-17 couvrent le soufre par combustion à haute température/détection IR. La littérature de l'industrie souligne l'importance de ces mesures pour la classification du charbon. Par exemple, la teneur en hydrogène contribue à la formation d'eau pendant la combustion, réduisant la chaleur utilisable, donc elle est directement liée à la valeur calorifique effective du charbon. Mesurer ces éléments avec précision à l'aide d'analyseurs comme ceux d'Eltra, garantit que les opérations minières et les acheteurs de charbon disposent de données fiables sur la qualité du combustible.
De nombreux minerais de métaux de base et précieux, y compris le cuivre, le plomb et le zinc, se présentent sous forme de minéraux sulfuriques tels que la chalcopyrite (CuFeS₂), la galène (PbS) et la pyrite (FeS₂). La mesure de la teneur en soufre dans ces échantillons géologiques est une méthode éprouvée pour l'évaluation du grade minéral, car la concentration en soufre est généralement corrélée à l'abondance de sulfures et donc au rendement potentiel en métaux. Dans l'exploitation minière du cuivre, par exemple, la détermination du soufre fournit un indicateur indirect mais robuste du grade de cuivre. Étant donné que la chalcopyrite a un rapport fixe Cu:S, des valeurs de soufre plus élevées indiquent une teneur plus importante en chalcopyrite et, par conséquent, un potentiel de cuivre plus élevé. Cela fait de l'analyse du soufre un outil rentable et rapide pour les campagnes d'exploration, l'évaluation des ressources et l'optimisation des processus.
Une détermination précise du soufre est effectuée avec les analyseurs carbone/soufre CS-i d'ELTRA, qui utilisent une combustion par induction à haute température (> 2000 °C) dans une atmosphère d'oxygène. Le soufre libéré sous forme de SO₂ est quantifié par détection infrarouge, assurant des résultats précis et reproductibles même pour les minéraux sulfuriques réfractaires. La méthode accepte des poids d'échantillon relativement importants (200–300 mg), ce qui améliore la représentativité dans les minerais hétérogènes. Les procédures standardisées, telles que l'ISO 15178:2000 et 4689-3:2017 pour les sols et les minerais, l'ASTM E1915-20 pour les minerais métallifères, et les analogues de l'ISO 19579:2022 utilisés dans l'analyse des carburants, soutiennent la fiabilité et la comparabilité des résultats entre les laboratoires et les projets.
En convertissant les pourcentages de soufre en teneur approximative en minéraux ou en métaux en utilisant des stœchiométries connues, les géologues obtiennent un lien direct entre l'analyse élémentaire et le grade économique. Cela rend la détermination du soufre avec les analyseurs de la série CS d'ELTRA une partie indispensable des flux de travail modernes d'exploration, de géométallurgie et de contrôle qualité, en comblant la précision en laboratoire avec les décisions d'exploitation minière dans le monde réel.
L'équipement de préparation de précision de QATM est essentiel pour faire avancer les études de matériaux dans les domaines de la géologie et des minéraux. Des évaluations minéralogiques à la recherche planétaire spécialisée, QATM propose les outils et les techniques pour fournir une préparation d'échantillons fiable et de haute qualité pour un large éventail d'applications géoscientifiques.
Les coupes minces correctement préparées sont cruciales pour identifier le verrouillage minéral, où les minéraux sont intercroisés de manière à affecter les stratégies de broyage et de séparation dans le traitement des minerais.
Des coupes polies sont nécessaires pour étudier les minéraux opaques (tels que les sulfures et les oxydes) sous lumière réfléchie. Ces mêmes surfaces sont également indispensables pour les analyses quantitatives via la microsonde électronique et les plateformes de minéralogie automatisées comme QEMSCAN.
Il est essentiel d'obtenir une surface sans défaut, représentative et sans microfissures.Les unités d'imprégnation sous vide et les tronçonneuses spécialisées de QATM garantissent l'intégrité structurelle et une préparation optimale dès le début.
Bien que ce ne soit pas une procédure de routine, les tests de micro-dureté ou de rayure sur des phases minérales spécifiques peuvent soutenir la recherche sur la broyabilité ou le comportement à l'usure, des domaines où l'équipement de test de dureté de QATM fournit des informations précises et spécifiques à chaque phase.
La préparation d'enrobages polis (également appelés blocs polis) est une étape cruciale dans l'analyse des spécimens de roche, de minerai et de charbon. Ces enrobages permettent des observations de haute précision sous microscopie en lumière réfléchie et sont indispensables dans diverses analyses par faisceau d'électrons telles que la MEB (Microscopie Électronique à Balayage) et le travail avec la microprobe électronique. Contrairement aux coupes minces - qui sont des tranches translucides montées sur verre - les blocs polies sont des briquettes plus épaisses ou des morceaux de matériau présentant une surface plate et miroir. Ils sont particulièrement adaptés à l'étude des phases minérales opaques qui sont autrement invisibles en lumière transmise.
De nombreux minéraux de minerai, y compris la pyrite, la chalcopyrite et la galène, sont opaques. Celles-ci doivent être examinées en lumière réfléchie en utilisant une surface polie pour révéler des caractéristiques clés telles que la minéralogie, les limites de grains, les textures d'exsolution et les microfissures.
Des systèmes comme QEMSCAN ou MLA utilisent le SEM/EDS pour balayer les surfaces polies afin de cartographier les compositions minérales. Ces systèmes sont largement utilisés dans les opérations minières pour évaluer la libération et les associations minérales, cruciales pour optimiser les techniques de traitement.
Une surface polie et lisse assure une détection précise des rayons X lors des analyses par microprobe. Cela est essentiel pour étudier la zonation, identifier les minuscules inclusions minérales et déterminer les compositions chimiques détaillées.
Dans l'étude du charbon, des pastilles polies sont utilisées pour mesurer la réflectance des macérales de vitrinite, un paramètre essentiel pour classer le rang du charbon et évaluer son aptitude à la production de coke.
Pour analyser les inclusions fluides, des coupes épaisses polies doublement (polis sur les deux faces) sont nécessaires. Un polissage de haute qualité est crucial pour observer clairement les minuscules inclusions, en particulier dans le quartz et les minéraux métalliques.
Métallographie générale : La norme ASTM E3 décrit les pratiques standard pour la préparation des échantillons métallographiques.
Les normes ISO 7404-2 et ASTM D2797 spécifient les méthodes de préparation des pastilles de charbon, y compris l'utilisation d'oxyde d'aluminium pour le polissage final afin de prévenir l'altération des mesures de réflectance.
Les enrobages polis sont des outils indispensables à la fois dans les sciences de la Terre académiques et industrielles. Ils comblent le fossé entre les méthodes observationnelles et analytiques, offrant une plateforme fiable pour l'analyse qualitative et quantitative.
Par exemple, dans l'exploitation minière :
Comprendre l'altération et l'oxydation du charbon est essentiel pour une analyse pétrographique précise et la mesure de la réflectance de la vitrinite. Comme le soulignent les études récentes, les altérations de surface pendant l'oxydation peuvent affecter considérablement la classification du charbon et son potentiel d'utilisation. Les solutions avancées de préparation d'échantillons de QATM, allant de la découpe de précision au polissage automatisé, assurent une qualité de surface optimale pour une analyse fiable sous microscopie en lumière réfléchie. Que vous étudiez l'altération naturelle ou que vous simuliez l'oxydation en laboratoire, les systèmes QATM offrent la cohérence et le contrôle nécessaires pour obtenir des résultats reproductibles. Faites confiance à QATM pour soutenir vos recherches sur le comportement du charbon et l'intégrité des matériaux carbonés.
Stabilisation et renforcement d'échantillons géologiques poreux, fissiles ou particulaires en les imprégnant de résine sous vide avant de les couper ou de les polir. De nombreux matériaux géologiques, par exemple les sables très poreux, les sols faiblement consolidés, le charbon ou les concentrés minéraux, peuvent s'effriter ou perdre des morceaux pendant la préparation. L'imprégnation sous vide remplit les pores et les fissures d'époxy, offrant un soutien mécanique et empêchant la perte de matériau (ou la formation de bulles) lors du sectionnement et du polissage.
La création de coupes minces standard - des tranches de roche ou de minéral d'environ 30 µm d'épaisseur enrobées sur des lames de verre - est essentielle pour l'examen sous lumière transmise ou au microscope polarisant. En tant que technique fondamentale en géologie, les coupes minces révèlent la composition minérale, les microstructures et les textures des roches avec un grand niveau de détail. L'équipement QATM prend en charge chaque étape de ce processus : de la découpe précise de la tranche initiale, en passant par le prépolissage contrôlé pour obtenir une épaisseur uniforme, jusqu'au polissage optionnel sur un ou deux côtés pour une clarté optique améliorée.
Les essais de micro-dureté par micro-indentation, utilisant des techniques telles que Vickers ou Knoop sous de faibles charges, sont une méthode puissante pour évaluer la dureté des grains et des phases minérales individuelles dans les échantillons géologiques. Bien que couramment utilisée en métallurgie, cette technique est tout aussi précieuse en géosciences. Les microduromètre QATM, initialement développés sous la marque Qness, offrent des solutions de mesure précises et fiables qui vont au-delà des métaux pour atteindre la roche polie, le minerai, le charbon et les échantillons planétaires.
Caractérisation quantitative de la dureté minérale Contrairement à l'échelle de Mohs traditionnelle, qui est qualitative, les tests de microdureté fournissent des valeurs numériques (par exemple, le nombre de dureté Vickers) pour la dureté minérale. Cela permet des comparaisons plus précises, la détection de différences subtiles entre des minéraux visuellement similaires (par exemple, calcite vs. aragonite), et même des aperçus sur la zonation compositionnelle au sein d'un seul cristal (par exemple, changements du noyau au bord dans le grenat).
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Pourquoi notre équipement ?
Cette application est utilisée pour les études de sédimentologie (par exemple, l'analyse des sédiments fluviaux, marins ou éoliens), la science des sols et la géologie de l'environnement (par exemple, la compréhension des contaminants dépend des tailles de grains des sédiments).
La distribution des tailles de grains révèle des informations sur l'environnement de dépôt et les propriétés du matériau peuvent en fait aider à interpréter les conditions d'énergie de dépôt. Elle est également utilisée en stratigraphie et en études de paléoclimat, car la taille des particules peut indiquer la force du vent dans le climat passé. En génie géotechnique, la taille des particules du sol affecte la perméabilité, le compactage et la résistance. De plus, les cadres réglementaires exigent parfois une analyse de la taille des particules de sol pour le remblaiement des terrains ou l'évaluation des risques d'érosion.
Traditionnellement, les méthodes de tamisage fournies par Retsch sont également utilisées, mais la diffraction laser offre une mesure beaucoup plus rapide et détaillée sur toute la gamme. Cela a conduit de nombreux laboratoires à adopter des analyseurs de particules laser pour l'analyse de routine des carottes de sédiments, du sol.
La diffraction laser de Microtrac offre une analyse de la taille des particules rapide et haute résolution avec un besoin minimal d'échantillons. Il détecte les particules fines mieux que les tamis/pipettes et respecte les normes ISO 13320 et ASTM B822 pour garantir la précision. Les études montrent un bon accord avec les méthodes traditionnelles lorsque la dispersion est adéquate. Son automatisation, sa reproductibilité et sa capacité à analyser de petits échantillons ou des échantillons rares le rendent idéal pour les laboratoires de sédimentologie et de géologie modernes et les agences géologiques (comme l'USGS - United States Geological Survey).
Mesures d'isothermes d'adsorption de gaz à haute pression sur des échantillons de charbon ou de schiste pour déterminer la quantité de gaz (méthane ou dioxyde de carbone, généralement) que ces roches peuvent adsorber. Cette application sous-tend les évaluations des ressources de méthane de bassin houiller (CBM), de la capacité de gaz de schiste et de la viabilité de la séquestration de CO₂ dans les veines de charbon ou les formations de schiste (souvent couplée avec des concepts de récupération améliorée de gaz). Comprendre comment les gaz interagissent avec le charbon et le schiste est essentiel pour l'exploration énergétique et la gestion du carbone. Les études d'adsorption à haute pression révèlent la quantité de gaz qui peut être stockée, récupérée ou séquestrée dans des conditions réelles de réservoir.
Applications clés :
Les systèmes à haute pression BELSORP de Microtrac fournissent des isothermes d'adsorption précises jusqu'à plusieurs MPa, en reproduisant les conditions du réservoir (0–5 MPa pour le méthane). Ces instruments prennent en charge les normes internationales (ISO 18866 en cours d'élaboration, ISO 15901-2:2022) et les normes nationales telles que la norme chinoise GB/T pour la sorption du méthane de houille. En quantifiant des paramètres tels que le volume de Langmuir et la pression, la technique permet d'estimer les réserves, de récupérer du méthane de houille grâce au CO₂ et de mettre en œuvre des stratégies de séquestration des gaz à effet de serre. Grâce à des données standard et fiables, les géoscientifiques peuvent concevoir et optimiser les opérations de réservoir, ce qui rend l'analyse d'adsorption à haute pression fondamentale pour le développement des ressources énergétiques et la gestion environnementale.
La wollastonite (CaSiO₃) est un silicate en chaîne naturel qui se cristallise sous des formes aciculaires (en forme d'aiguilles). Son rapport d'aspect (longueur/largeur) et la distribution de la forme des particules déterminent de manière critique son effet renforçant dans les plastiques, les peintures, les produits de friction et la céramique. L'analyse de taille conventionnelle par tamisage ou diffraction ne fournit que des diamètres sphériques équivalents et ne parvient pas à caractériser les morphologies allongées. L'analyse dynamique d'image (DIA) avec le Microtrac CAMSIZER permet une évaluation quantitative et reproductible de la longueur et de l'épaisseur des particules, fournissant un profil morphologique complet.
DIA enregistre simultanément des milliers d'images haute résolution par seconde, fournissant des distributions de longueur et de largeur, un rapport de forme, un allongement et une sphéricité. Pour les minéraux aciculaires comme la wollastonite, ces paramètres sont essentiels pour corréler la morphologie avec les propriétés fonctionnelles.
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