Eksplorasi dan Penambangan Logam Tanah Jarang - LTJ (Rare Earth Elements - REE) Menggunakan Alat Analisa XRF Portabel Thermo Scientific Berbasis Tabung

PendahuluanLogam tanah jarang - LTJ (Rare earth elements - REEs) adalah unsur-unsur alam dengan nomor atom 57-71. Unsur-unsur ini diklasifikasikan ke dalam dua kelompok: LTJ ringan (LTJR), yang mewakili lantanum (La) sampai samarium (Sm), dan LTJ berat (LTJB), yang mewakili europium (Eu) sampai lutetium (Lu). Skandium (Sc) dan yttrium (Y) memiliki sifat kimia yang mirip dan cenderung muncul pada endapan bijih (ore) yang sama dengan LTJ, khususnya LTJB. Meskipun LTJ tidak selangka logam mulia, penambangan dan teknologi ekstraksinya sangat mahal.Eksplorasi dan penambangan LTJ sendiri telah meningkat pesat karena banyaknya permintaan dan sedikitnya pasokan di seluruh dunia. Umumnya, unsur-unsur tersebut digunakan pada barang-barang elektronik (Lihat Tabel 1).

Penerapan

Walaupun logam tanah jarang relatif melimpah di kerak bumi (lihat Tabel 2), unsur-unsur tersebut jarang terkonsentrasi dalam endapan-endapan bijih (ore) yang dapat ditambang. LTJ berhubungan dengan batuan2 basa, karbonatit, pegmatit, dan endapan placer (endapan2 residu yang terbentuk dari pelapukan yang besar) dan sering ditemukan melalui eksplorasi geokimia. Unsur-unsur tersebut juga dapat terserap dalam mineral2 tanah liat. Bijih2 dari logam tanah jarang adalah kompleks secara mineralogis dan kimiawi serta umumnya bersifat radioaktif. Penambangan LTJ adalah menantang karena LTJ terkonsentrasi pada lebih dari satu mineral, dan setiap mineral memerlukan suatu teknologi ekstraksi dan pengolahan mineral yang berbeda-beda serta mahal. Oleh karena itu, endapan2 logam tanah jarang di mana LTJ yang sebagian besar terkonsentrasi dalam sebuah fase mineral tunggal ini memiliki keunggulan yang kompetitif. Sampai saat ini, produksi LTJ sebagian besar berasal dari endapan2 dengan fase mineral tunggal, seperti Bayan Obo (bastnasit, Ce, La(CO3)F), Mountain Pass (bastnasit), dan placer2 dengan mineral berat (monasit, (Ce, La, Nd, Th)PO4). Seperti studi kasus ini menunjukkan bahwa XRF portabel adalah sebuah alat yang sangat berguna untuk mengevaluasi proyek2 LTJ secara kualitatif dan kuantitatif langsung di lapangan dengan waktu riil.

Alat Analisa XRF Portabel dalam Eksplorasi dan Penambangan LTJAlat2 analisa XRF portabel Thermo Scientific tersedia dalam berbagai pilihan eksitasi, sehingga menyediakan konfigurasi optimal untuk kebutuhan2 analisa Anda. Penawaran produk kami saat ini meliputi tiga jenis alat analisa XRF untuk deteksian dan kuantifikasi LTJ: Alat2 analisa Thermo Scientific Niton XL3t GOLDD+ (berbasis tabung), Niton XL3t Ultra (berbasis tabung), dan Niton XLp 522K (berbasis isotop).

Lihat Tabel 2 untuk batasan2 deteksi.LTJPenggunaan

LeLantanumElektroda baterai dan lensa kamera

CaSeriumBubuk pemoles dan katalis cairan perengkahan katalitik untuk kilang2 minyak

PrPraseodimiumMagnet bumi langka dan laser

NdNeodimiumKapasitor keramik

SmSamariumPenangkap neutron

EuEuropiumLaser dan lampu uap merkurium

GdGadoliniumLaser, tabung x-ray, dan memori komputer

TbTerbiumLaser dan lampu neon

DyDisprosiumMagnet bumi langka dan laser

Tabel 1. Contoh penggunaan LTJ

Alat analisa Niton XLp 522K dapat dengan cepat menganalisis unsur-unsur dari titanium (Ti) sampai uranium (U). Alat2 analisa ini mencakup kisaran LTJ yang lebih luas daripada alat2 analisa berbasis tabung kami dan menawarkan analisis langsung terhadap rangkaian lengkap dari unsur-unsur berikut: (La), (Ce), (Pr), dan (Nd), (Sm), (Eu), (Gd), (Tb), dan (Dy), serta Y, U, dan Th. Alat analisa terobosan kami, yaitu Niton XL3t GOLDD+ dan Niton XL3t Ultra yang berbasis tabung, menyediakan berbagai analisis dari magnesium (Mg) sampai U untuk memenuhi sebagian besar kebutuhan pertambangan. Dengan adanya miniatur tabung sinar X 50kV, kemungkinan sebagian besar LTJR dapat diuji. Unsur-unsur lain yang terkait dengan mineral2 yang mengandung LTJ seperti U, Th, Y, dan Sc juga dapat dianalisa. Dengan menggunakan konsentrasi dari unsur-unsur tersebut, terutama Y dan Sc, konsentrasi dari LTJB dapat disimpulkan. Untuk unsur-unsur radioaktif (U dan Th), kami juga menyarankan penggunaan detektor gamma Thermo Scientific RadEye sebagai sebuah alat eksplorasi tambahan.

MetodePenelitian ini dilakukan pada sampel2 fosfat dari British Columbia, Kanada. Sampel2 ditumbuk dan dimasukan ke cangkir dengan menggunakan film polipropilena dan dianalisis dengan sebuah alat analisaThermo Scientific Niton XL3t GOLDD+ dengan menggunakan modus Analisis Pertambangan selama 45 detik pada setiap filter (untuk total waktu analisis 3 menit).

Dalam grafik X-Y (lihat Gambar 1), hasil2 XRF kalibrasi pabrik dan yang telah dimodifikasi (dengan menggunakan penyesuaian Cal-Factor yang berbasiskan proyek dibandingkan dengan hasil pengujian laboratorium (ICP-MS) dari sampel2 yang sama. Cal-Factor adalah penyesuaian2 yang berbasis matriks yang dilakukan dengan menggunakan sampel dengan matriks yang mirip dengan sampel yang belum diketahui. Penyesuaian ini dapat dilakukan secara langsung pada instrumen.

LTJKerak Bumi (ppm)

YYitrium33

LaLantanum39

CeSerium66

PrPraseodimium9

NdNeodimium41

SmSamarium7

EuEuropium2

GdGadolinium6

TbTerbium1

DyDisprosium5

Tabel 2. Konsentrasi rata-rata LTJ yang ditemukan pada kerak bumi

Hasil

Gambar 1 menunjukkan adanya korelasi yang tinggi antara XRF portabel dan data laboratorium untuk P, Y, La, dan Pr, terutama untuk rangkaian data yang diperoleh setelah menggunakan Cal-Factor. Korelasi yang tinggi pada Y menunjukkan bahwa sampel juga cenderung diperkaya dalam LTJB.

Batasan Deteksi dalam ppm (mg/kg)

45 detik per filter

Niton XL3t UltraNiton XL3tGOLDD+Niton XL3p522K

Unsur-unsurSampel AlamiSiO2MatrixSiO2MatrixSiO2Matrix

YYitrium41.5511

LaLantanum43345025

CeSerium47406040

PrPraseodimium57466530

NdNeodimium93759030

SmSamariumNANANA40

EuEuropiumNANANA40

GdGadoliniumNANANA60

TbTerbiumNANANA40

DyDisprosiumNANANA80

Daftar unsur yang ditampilkan di sini tidaklah lengkap. Untuk mengetahui batasan deteksi bagi unsur-unsur yang tidak ditampilkan, hubungi perwakilan alat analisa XRF portabel Thermo Scientific setempat.

Catatan: Semua pengukuran dilakukan tanpa bantuan helium (He). NA = Not analysed (Tidak dianalisa).

Tabel 3: Batasan deteksi LTJ untuk alat analisa Niton XL3t GOLDD+ (berbasis tabung), Niton XL3t Ultra (berbasis tabung), dan Niton XLp 522K (berbasis isotop).

Kesimpulan Eksplorasi geokimia adalah metode utama eksplorasi LTJ. Bijih dari logam tanah jarang kompleks secara mineralogis dan kimia serta, pada umumnya, bersifat radioaktif. Saat ini, LTJ diekstraksi dari dua mineral yang ditambang (bastnasit dan monasit). Tergantung pada jenis proyek LTJ-nya, penganalisis Niton XL3t GOLDD+, Niton XL3t Ultra, dan Niton XLp 522K dapat menjadi instrumen yang berguna yang dapat menyediakan pengujian kadar logam LTJ dan unsur lain dengan jenis sampel geologis apa pun langsung di tempat dan dalam waktu riil. Penggunaan Cal-Factor dan penyesuaian data berdasarkan sampel proyek dapat meningkatkan data pengujian. Peningkatan terbaru pada Cal-Factor kami yang disebut dengan Type Standardization. Ini memungkinkan pengguna untuk melakukan penyesuaian tersebut langsung pada instrumen.

Untuk mendiskusikan penerapan dan persyaratan kinerja khusus Anda atau untuk menjadwalkan peragaan di tempat, silakan hubungi perwakilan alat analisa portabel Thermo Scientific setempat atau langsung hubungi kami melalui email di Chairul@tawadascientific.com, atau kunjungi website kami di www.tawadascientific.com

Kami ingin berterima kasih kepada Dr. George Simandl untuk dukungan teknis dan geologi yang diberikan.

Gambar 1. Diagram korelasi untuk P, Y, La, dan Pr yang dianalisis menggunakan penganalisis Niton XL3t GOLDD+.

Alat analisa XRF Thermo Scientific Niton adalah pilihan ideal untuk mengukur logam tanah jarang baik ringan maupun berat dan memberikan hasil yang dapat diandalkan untuk kisaran kelompok unsur pokok yang luas untuk eksplorasi mineral.