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L'analisi finale del carbone è standardizzata nei metodi ISO e ASTM, a volte definita "analisi elementare" o parte delle proprietà "finali" del carbone. Le norme ASTM D4239-18, ASTM D 5016-24 e ASTM D 6316-17 trattano lo zolfo mediante combustione ad alta temperatura/rilevamento IR. La letteratura di settore sottolinea l'importanza di queste misurazioni per la classificazione del carbone. Ad esempio, il contenuto di idrogeno contribuisce alla formazione di acqua durante la combustione, riducendo il calore utilizzabile, ed è quindi direttamente legato al potere calorifico effettivo del carbone. Misurando con precisione questi elementi con analizzatori come quelli di Eltra, si garantisce che le attività minerarie e gli acquirenti di carbone dispongano di dati affidabili sulla qualità del combustibile.
Molti minerali di base e preziosi, tra cui rame, piombo e zinco, si presentano sotto forma di solfuri come calcopirite (CuFeS₂), galena (PbS) e pirite (FeS₂). La misurazione del contenuto di zolfo in questi campioni geologici è una pratica consolidata per la valutazione del tenore minerale, poiché la concentrazione di zolfo è generalmente correlata all’abbondanza di solfuri e, di conseguenza, al potenziale rendimento in metallo. Nell’industria del rame, ad esempio, la determinazione dello zolfo rappresenta un indicatore indiretto ma affidabile del tenore in rame: la calcopirite presenta un rapporto Cu:S fisso, quindi valori elevati di zolfo segnalano una maggiore presenza di calcopirite e, quindi, un potenziale rame superiore. Questo rende l’analisi dello zolfo uno strumento rapido ed economico per campagne esplorative, valutazione delle risorse e ottimizzazione dei processi.
La determinazione accurata dello zolfo viene eseguita con gli analizzatori di carbonio/zolfo CS-i di ELTRA, che utilizzano la combustione a induzione ad alta temperatura (>2000 °C) in atmosfera di ossigeno. Lo zolfo rilasciato come SO₂ viene quantificato mediante rilevamento a infrarossi, garantendo risultati precisi e riproducibili anche per i minerali solfuri refrattari. Il metodo accetta pesi di campione relativamente grandi (200-300 mg), migliorando la rappresentatività nei minerali eterogenei. Procedure standardizzate come ISO 15178:2000 e 4689-3:2017 per suoli e minerali, ASTM E1915-20 per minerali metalliferi e analoghi ISO 19579:2022 per le analisi sui combustibili, assicurano affidabilità e confrontabilità dei risultati tra laboratori e progetti.
Convertendo le percentuali di zolfo in contenuto minerale o metallico stimato, tramite le stechiometrie note, i geologi ottengono un collegamento diretto tra analisi elementare e valore economico. Questo rende la determinazione dello zolfo con gli analizzatori ELTRA CS un elemento imprescindibile nei moderni flussi di lavoro di esplorazione, geometallurgia e controllo qualità, unendo la precisione di laboratorio alle decisioni operative in ambito minerario.
Gli strumenti per la preparativa metallografica di precisione QATM sono essenziali per far progredire gli studi sui materiali nei settori della geologia e dell'estrazione mineraria. Dalle valutazioni mineralogiche alla ricerca planetaria specializzata, QATM offre gli strumenti e le tecniche per garantire una preparazione di campioni affidabile e di alta qualità per un'ampia gamma di applicazioni geoscientifiche.
Le sezioni sottili preparate correttamente sono fondamentali per identificare il blocco minerale, ovvero quando i minerali si intrecciano in modi che influenzano le strategie di macinazione e separazione nella lavorazione del minerale.
Per studiare i minerali opachi (come solfuri e ossidi) sotto luce riflessa sono necessarie sezioni lucidate. Queste stesse superfici sono indispensabili anche per analisi quantitative tramite microsonda elettronica e piattaforme mineralogiche automatizzate come QEMSCAN.
È fondamentale ottenere una superficie impeccabile e rappresentativa, priva di microfessure. Le unità di inglobamento sotto vuoto e le troncatrici di precisione di QATM garantiscono l'integrità strutturale e una preparazione ottimale fin dall'inizio.
Sebbene non siano di routine, i test di microdurezza o di graffiatura su fasi minerali specifiche possono supportare la ricerca sulla macinabilità o sul comportamento all'usura, ambiti in cui le apparecchiature per i test di durezza di QATM forniscono informazioni precise e specifiche per fase.
La preparazione di supporti lucidati (noti anche come blocchi lucidati) è una fase fondamentale nell'analisi di campioni di roccia, minerale e carbone. Questi supporti consentono osservazioni ad alta precisione mediante microscopia a luce riflessa e sono indispensabili in varie analisi con fascio di elettroni, come la microscopia elettronica a scansione (SEM) e le microsonda elettroniche. A differenza delle sezioni sottili, che sono fette traslucide montate su vetro, i blocchi lucidati sono bricchette più spesse o pezzi di materiale caratterizzati da una superficie piatta, simile a uno specchio. Sono particolarmente adatti allo studio di fasi minerali opache, altrimenti invisibili alla luce trasmessa.
Molti minerali, tra cui pirite, calcopirite e galena, sono opachi. Questi devono essere esaminati alla luce riflessa utilizzando una superficie lucidata per rivelare caratteristiche chiave quali mineralogia, confini dei grani, texture di essoluzione e microfratture.
Sistemi come QEMSCAN o MLA utilizzano SEM/EDS per scansionare superfici lucidate e mappare le composizioni minerali. Sono ampiamente utilizzati nelle operazioni minerarie per valutare la liberazione e le associazioni dei minerali, fondamentali per ottimizzare le tecniche di lavorazione.
Una superficie liscia e lucida garantisce un rilevamento accurato dei raggi X durante le analisi con microsonda. Ciò è essenziale per studiare la zonazione, identificare minuscole inclusioni minerali e determinare composizioni chimiche dettagliate.
Negli studi sul carbone, i pellet lucidati vengono utilizzati per misurare la riflettanza dei macerali di vitrinite, un parametro essenziale per classificare il grado del carbone e valutarne l'idoneità alla produzione di coke.
Per l’analisi delle inclusioni fluide sono necessarie sezioni spesse lucidate su entrambi i lati. Una lucidatura di alta qualità è fondamentale per osservare chiaramente le minuscole inclusioni, in particolare nel quarzo e nei minerali metallici.
Metallografia generale: La norma ASTM E3 delinea le pratiche standard per la preparazione dei campioni metallografici.
Le norme ISO 7404-2 e ASTM D2797 specificano i metodi di preparazione per i pellet di carbone, compreso l'uso di ossido di alluminio per la lucidatura finale, per evitare alterazioni nelle misurazioni della riflettanza.
I supporti lucidati sono strumenti indispensabili sia nelle geoscienze accademiche che in quelle industriali. Colmano il divario tra metodi osservativi e analitici, offrendo una piattaforma affidabile per analisi sia qualitative che quantitative.
Ad esempio, in ambito minerario:
La comprensione dell'alterazione e dell'ossidazione del carbone è essenziale per un'analisi petrografica accurata e per la misurazione della riflettanza della vetrinite. Come evidenziato da studi recenti, le alterazioni superficiali durante l'ossidazione possono influenzare significativamente la classificazione del carbone e il suo potenziale di utilizzo. Le soluzioni avanzate di preparazione dei campioni di QATM, che spaziano dal taglio di precisione alla lucidatura automatizzata, garantiscono una qualità superficiale ottimale per analisi affidabili mediante microscopia a luce riflessa. Che si tratti di studiare l'alterazione naturale o di simulare l'ossidazione in laboratorio, i sistemi QATM garantiscono la coerenza e il controllo necessari per ottenere risultati riproducibili. Affidati a QATM per supportare la tua ricerca sul comportamento del carbone e sull'integrità del materiale carbonioso.
Stabilizzazione e rinforzo di campioni geologici porosi, fissili o particellari mediante inglobamneto con resina sotto vuoto prima del taglio o della lucidatura. Molti materiali geologici, ad esempio arenarie altamente porose, terreni poco consolidati, carbone o concentrati minerali, possono sbriciolarsi o perdere pezzi durante la preparazione. L'inglobamento sotto vuoto riempie i pori e le crepe con resina epossidica, fornendo supporto meccanico e prevenendo la perdita di materiale (o la formazione di bolle) durante il sezionamento e la lucidatura.
La creazione di sezioni sottili standard (fette di roccia o minerale di circa 30 µm di spessore montate su vetrini) è essenziale per l'esame con microscopi a luce trasmessa o polarizzanti. Le sezioni sottili sono una tecnica fondamentale in geologia e rivelano nei minimi dettagli la composizione minerale, le microstrutture e le tessiture delle rocce. Le apparecchiature QATM supportano ogni fase di questo processo: dal taglio di precisione della fetta iniziale, alla levigatura controllata per ottenere uno spessore uniforme, fino alla lucidatura opzionale su uno o entrambi i lati per una maggiore chiarezza ottica.
La prova di durezza mediante microindentazione, che utilizza tecniche come Vickers o Knoop a bassi carichi, è un metodo efficace per valutare la durezza di singoli grani e fasi minerali in campioni geologici. Sebbene questa tecnica sia comunemente utilizzata in metallurgia, è altrettanto preziosa nelle geoscienze. I microdurometri QATM, originariamente sviluppati con il marchio Qness, offrono soluzioni di misurazione precise e affidabili che vanno oltre i metalli, fino a campioni di roccia lucidata, minerali, carbone e campioni planetari.
Caratterizzazione Quantitativa della Durezza dei Minerali A differenza della tradizionale scala di Mohs, che è qualitativa, i test di microdurezza forniscono valori numerici (ad esempio, il numero di durezza Vickers) per la durezza dei minerali. Questo consente confronti più accurati, la rilevazione di differenze sottili tra minerali visivamente simili (ad esempio, calcite rispetto ad aragonite) e persino l’analisi della zonazione composizionale all’interno di un singolo cristallo (ad esempio, variazioni dal nucleo al bordo in un granato).
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Perché la nostra strumentazione?
Questa applicazione viene utilizzata negli studi di sedimentologia (ad esempio, analisi di sedimenti fluviali, marini o eolici), nelle scienze del suolo e nella geologia ambientale (ad esempio, la comprensione dei contaminanti dipende dalla granulometria dei sedimenti).
La distribuzione granulometrica fornisce informazioni sull’ambiente di deposizione e sulle proprietà dei materiali, risultando fondamentale per interpretare le condizioni energetiche della sedimentazione. Viene inoltre impiegata in stratigrafia e studi paleoclimatici, in quanto la dimensione delle particelle può indicare l’intensità dei venti nei climi passati. Nell’ingegneria geotecnica, la granulometria del suolo influenza permeabilità, compattazione e resistenza. Inoltre, le normative spesso richiedono l’analisi granulometrica del suolo per la bonifica dei terreni o la valutazione del rischio di erosione.
Tradizionalmente vengono utilizzati anche i metodi di setacciatura, come quelli forniti da Retsch, ma la diffrazione laser consente una misurazione molto più rapida e dettagliata su tutto il range granulometrico. Di conseguenza, molti laboratori hanno adottato analizzatori laser per l’analisi routinaria di sedimenti e suolo.
La diffrazione laser di Microtrac offre un’analisi granulometrica rapida e ad alta risoluzione, richiedendo quantità minime di campione. Questa tecnologia rileva le particelle fini con maggiore precisione rispetto ai setacci o alle pipette e rispetta gli standard ISO 13320 e ASTM B822 per l’accuratezza. Studi dimostrano una buona concordanza con i metodi tradizionali, a condizione che la dispersione del campione sia adeguata. L’automazione, l’elevata riproducibilità e la capacità di analizzare campioni di piccole dimensioni o rari rendono questa soluzione ideale per laboratori di sedimentologia e geologia moderni e per enti geologici come lo USGS (United States Geological Survey).
Misurazioni delle isoterme di adsorbimento di gas ad alta pressione su campioni di carbone o scisto per determinare la quantità di gas (in genere metano o anidride carbonica) che queste rocce possono assorbire. Questa applicazione supporta le valutazioni delle risorse di metano da giacimenti carboniferi (CBM), della capacità di estrazione del gas di scisto e della fattibilità del sequestro di CO₂ in strati di carbone o formazioni di scisto (spesso abbinato a concetti di recupero avanzato del gas). Comprendere il modo in cui i gas interagiscono con il carbone e lo scisto è fondamentale per l'esplorazione energetica e la gestione del carbonio. Gli studi sull'adsorbimento ad alta pressione rivelano la quantità di gas che può essere immagazzinata, recuperata o sequestrata in condizioni reali di giacimento.
Applicazioni principali:
I sistemi ad alta pressione BELSORP di Microtrac consentono la misurazione precisa delle isoterme di adsorbimento fino a diversi MPa, replicando le condizioni dei giacimenti (0–5 MPa per il metano). Questi strumenti supportano gli standard internazionali (ISO 18866 in fase di sviluppo, ISO 15901-2:2022) e le normative nazionali, come la GB/T cinese per l'adsorbimento di metano nel carbone. Quantificando parametri come il volume e la pressione di Langmuir, la tecnica è essenziale per la stima delle riserve, il recupero di metano dai giacimenti carboniferi tramite iniezione di CO₂ e le strategie di sequestro dei gas serra. Grazie a dati standardizzati e affidabili, i geologi possono progettare e ottimizzare le operazioni di giacimento, rendendo l’analisi di adsorbimento ad alta pressione fondamentale sia per lo sviluppo delle risorse energetiche sia per la gestione ambientale.
La wollastonite (CaSiO₃) è un silicato a catena naturale che cristallizza in forme aciculari (simili ad aghi). Il suo rapporto di aspetto (lunghezza/larghezza) e la distribuzione della forma delle particelle determinano in modo critico il suo effetto rinforzante in materie plastiche, vernici, prodotti di attrito e ceramiche. L'analisi granulometrica convenzionale mediante setacciatura o diffrazione fornisce solo diametri sferici equivalenti e non riesce a caratterizzare le morfologie allungate. L'analisi d'immagine dinamica (DIA) con Microtrac CAMSIZER M1 consente una valutazione quantitativa e riproducibile sia della lunghezza che dello spessore delle particelle, fornendo un profilo morfologico completo.
La tecnologia di Analisi d'Immagine Dinamica DIA registra simultaneamente migliaia di immagini ad alta risoluzione al secondo, fornendo distribuzioni di lunghezza e larghezza, proporzioni, allungamento e sfericità. Per i minerali aciculari come la wollastonite, questi parametri sono essenziali per correlare la morfologia con le proprietà funzionali.
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