勘探与表征

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煤的终极分析标准方法 >
用于矿物品位评估的硫含量测定 >
为地质学和岩相实验室赋能的金相学解决方案 >
用于矿物和矿石分析的抛光镶嵌块 >
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多孔地质样品的真空浸渍 >
岩相薄片的制备 >
矿物和岩石的显微硬度测试 >
激光衍射对沉积物和土壤进行粒度分析 >
煤和页岩储气量（甲烷/CO₂吸附等温线） >
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煤的元素表征和水分含量

煤的元素表征是地质学和确定化学成分的基础。了解碳、氢、硫、氮、氧等关键元素的含量对于采掘冶金的资源估价和过程控制至关重要。

目的还在于评估煤炭的燃料价值和环境影响。碳和氢直接影响热值（能量含量）;硫会导致燃烧时的 SO₂ 排放，因此必须加以控制。这些参数决定了煤炭是否符合发电或炼钢的规格，并有助于资源分级和矿山规划

仪器根据 ASTM/ISO 方法运行。这些标准确保分析仪提供符合行业规范的准确、可重复的结果。例如，Eltra 的高温 CS-r 分析仪产生的硫结果符合 ISO 19579：2006（固体矿物燃料 - 通过红外光谱法测定硫）和 ASTM D 4239-18（煤和焦炭中硫的标准测试方法）。

此外，使用热重分析仪（TGA）测量煤中的水分含量是非常重要的测定，其中受控加热时观察到的质量损失对应于固有水和地表水的蒸发，遵循 ASTM D 7582-24 等标准方法。

煤的终极分析标准方法

煤的痕量分析在 ISO 和 ASTM 方法中都是标准化的，有时称为“元素分析”或煤“极限”特性的一部分。ASTM D4239-18 和 ASTM D 5016-24 和 ASTM D 6316-17 通过高温燃烧/红外检测覆盖硫。行业文献强调了这些测量对煤炭分级的重要性。例如，氢含量有助于燃烧过程中水的形成，从而减少可用热量，因此它与煤的有效热值直接相关。使用 Eltra 等分析仪精确测量这些元素可确保采矿作业和煤炭买家获得可靠的燃料质量数据。

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用于矿物品位评估的硫含量测定

许多贱金属矿石和贵金属矿石，包括铜、铅和锌，都以硫化物矿物的形式出现，例如黄铜矿（CuFeS₂）、方铅矿（PbS）和黄铁矿（FeS₂）。测量这些地质样品中的硫含量是一种行之有效的矿物品位评估方法，因为硫浓度通常与硫化物丰度相关，因此与潜在的金属产量相关。例如，在铜矿开采中，硫测定为铜等级提供了间接但可靠的参考。由于黄铜矿具有固定的铜：硫比，硫值越高表明黄铜矿含量越高，因此铜电位越高。这使得硫分析成为勘探活动、资源评估和工艺优化的经济高效且快速的工具。

ELTRA 的 CS-i 碳/硫分析仪在氧气气氛中采用高温感应燃烧（>2000 °C）进行精确的硫测定。以 SO₂ 形式释放的硫通过红外检测进行定量，即使对于难熔硫化物矿物，也能确保精确且可重复的结果。该方法接受相对较大的样品重量（200-300 mg），从而提高了异质矿石的代表性。标准化程序（例如针对土壤和矿石的 ISO 15178：2000 和 4689-3：2017、针对含金属矿石的 ASTM E1915-20 以及用于燃料分析的 ISO 19579：2022 类似程序）支持跨实验室和项目结果的可靠性和可比性。

通过使用已知的化学计量将硫百分比转换为近似的矿物或金属含量，地质学家可以获得元素分析和经济价值之间的直接联系。这使得使用 ELTRA 的 CS 系列分析仪进行硫测定成为现代勘探、地质冶金和质量控制工作流程中不可或缺的一部分，将实验室精度与现实世界的采矿决策联系起来。

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为地质和岩相实验室赋能的解决方案

QATM 的精密制备设备对于推进地质和采矿领域的材料研究至关重要。从矿物学评估到专业行星研究，QATM 提供工具和技术，为广泛的地球科学应用提供可靠、高质量的样品制备。

在采矿和矿物分析中的应用

从我们的经验中学习

矿石矿物互生分析

正确制备的薄片对于识别矿物锁定至关重要，其中矿物的相互生长方式会影响矿石加工中的研磨和分离策略。

反射光显微镜和电子束分析

在反射光下研究不透明矿物（如硫化物和氧化物）需要抛光切片。这些相同的表面对于通过电子微探针和 QEMSCAN 等自动矿物学平台进行定量分析也是必不可少的。

样品完整性和制备质量

得到完美无瑕、没有微裂纹的代表性表面至关重要。QATM 的真空浸渍装置和精密切割机从一开始就确保结构完整性和最佳制备。

硬度和磨损相关研究

虽然不是常规的，但特定矿物相的显微硬度或划痕测试可以支持对可磨性或磨损行为的研究，QATM 的硬度测试设备可以在这些领域提供精确的、特定相的见解。

超越采矿：支持更广泛的地球科学研究

古生物学：
陨石学：
行星地质学：

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用于矿物和矿石分析的抛光镶嵌块

准备抛光镶嵌块（也称为抛光块）是分析岩石、矿石和煤炭样品的关键步骤。这些镶嵌块可在反射光显微镜下进行高精度观察，在SEM（扫描电子显微镜）和电子显微探针工作等各种电子束分析中不可或缺。与安装在玻璃上的半透明切片（薄片）不同，抛光块是较厚的团块或具有平坦、镜面表面的材料。它们特别适用于研究在透射光中看不见的不透明矿物相。

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不透明矿物的观察

许多矿石矿物，包括黄铁矿、黄铜矿和方铅矿，都是不透明的。这些必须使用抛光表面在反射光下进行检查，以揭示矿物学、晶界、溶出纹理和微裂缝等关键特征。

定量自动化矿物学

QEMSCAN 或 MLA 等系统使用 SEM/EDS 扫描抛光表面以获得矿物成分的面分布图。这些广泛用于采矿作业中，以评估矿物分离和结合，这对于优化加工技术至关重要。

电子微探针分析

抛光、光滑的表面可确保在微探针分析过程中实现精确的 X 射线检测。这对于研究分区、识别微小矿物包裹体和确定详细的化学成分至关重要。

煤的等级和岩相分析

在煤炭研究中，抛光球团用于测量镜质体显微元素的反射率，这是对煤等级进行分类和评估焦炭生产适用性的重要参数。

流体包涵体微量测温仪

为了分析流体包裹体，需要双重抛光的厚切片（双面抛光）。高质量的抛光对于清楚地观察微小的包裹体至关重要，尤其是在石英和矿石矿物中。

标准和最佳实践

常规金相：ASTM E3 概述了金相样品制备的标准实践。

ISO 7404-2 和 ASTM D2797 规定了煤球团的制备方法，包括使用氧化铝进行最终抛光，以防止反射率测量值发生变化。

抛光镶嵌块是学术和工业地球科学中不可或缺的工具。它们弥合了观察和分析方法之间的差距，为定性和定量分析提供了可靠的平台。

QATM 地质和采矿学分析设备

例如，在采矿业中：

适当的矿石薄片可以揭示矿物锁定（哪些矿物是相互生长的，影响研磨和分离策略）。
反射光显微镜需要抛光切片来识别不透明矿石矿物（如硫化物、氧化物）并通过电子探针或自动矿物学（例如 QEMSCAN）进行测定。
确保样品完整性（无裂纹、代表性表面）至关重要;QATM 的真空浸渍和精密切割对此有所帮助。
硬度测试或划痕测试可以应用于矿物，以与可磨性或磨损性相关联（尽管不是常规的，但研究可能需要特定相的显微硬度）。
此外，地质学家可能会对古生物学（例如抛光化石）、陨石（蚀刻铁陨石以揭示 Widmanstätten 图案）或行星地质样本使用类似的准备。

在煤氧化研究中保持岩相精度

了解煤的风化和氧化对于准确的岩相分析和镜质体反射率测量至关重要。正如最近的研究所强调的那样，氧化过程中的表面变化会显着影响煤炭的分类和使用潜力。QATM 先进的样品制备解决方案（从精密切割到自动抛光）可确保在反射光显微镜下进行可靠分析的最佳表面质量。无论您是在实验室研究自然风化还是模拟氧化，QATM 系统都能提供可重复结果所需的一致性和控制。相信QATM能够支持您在煤炭行为和碳材料完整性方面的研究。

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多孔地质样品的真空浸渍

在切割或抛光之前，通过在真空下用树脂浸渍多孔、易裂变或颗粒地质样品来稳定和加固它们。许多地质材料——例如，高度多孔的砂岩、松散固结的土壤、煤或矿物精矿——在制备过程中可能会碎裂或丢失。真空浸渍用环氧树脂填充孔隙和裂缝，提供机械支撑并防止切片和抛光时材料损失（或气泡形成）。

为什么要进行此项操作：

为了保持样品完整性：
要实现良好的抛光和表征：
将粉末样品制备成固体镶嵌块时：
在真空下，树脂甚至可以浸渍入细孔（由于空气滞留，仅靠毛细管作用可能无法填充微小的裂缝）。

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岩相薄片的制备

创建标准薄片（粘贴在载玻片上的约 30 μm 厚的岩石或矿物切片）对于在透射光或偏光显微镜下进行检查至关重要。作为地质学的基石技术，薄片可以精细地揭示岩石的矿物成分、微观结构和纹理。QATM 设备支持此薄片制备过程的每个阶段：从初始切片的精密切割，到受控研磨以实现均匀的厚度，再到可选的单面或双面抛光以提高光学清晰度。

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为什么需要薄片？

矿物学分析：
纹理解释：
地质历史：
在采矿中，矿石的薄片可以显示矿石矿物和脉石如何相互生长，这为研磨和分离策略提供了信息（尽管反射光抛光片对于不透明矿石矿物更为常见，但薄片仍然显示硅酸盐，并且可以对碳酸盐等进行染色）。
它也是学术研究、教学（学生岩相学实验室）和流体包裹体研究（需要厚切片或双重抛光切片）等专业分析的标准配置。

矿物和岩石的显微硬度测试地球科学中矿物和相硬度的精确测量

微压痕硬度测试——在低载荷下使用维氏或努氏等技术——是评估地质标本中单个矿物颗粒和相硬度的有效方法。虽然这种技术常用于冶金，但在地球科学中同样有价值。QATM 显微硬度计最初以 Qness 品牌开发，提供精确、可靠的测量解决方案，不仅限于金属，还包括抛光岩石、矿石、煤炭和行星样品。

显微硬度测试在地质学中的主要应用

定量矿物硬度表征 与传统的定性莫氏硬度不同，显微硬度测试提供矿物硬度的数值（例如维氏硬度值）。这样可以进行更准确的比较，检测视觉上相似的矿物之间的细微差异（例如，方解石与文石），甚至可以深入了解单晶内的成分分区（例如，石榴石的核心到边缘的变化）。
矿石粉碎研究 单个矿物相的硬度会影响岩石的破裂和研磨方式。较硬的矿物可能会抵抗破碎，保留为粗颗粒，并可能捕获较软或有价值的相。显微硬度数据支持矿石破碎建模和研磨工艺优化。
煤风化和氧化监测 研究（包括 Given & Nandi 在 1970 年代的早期研究）表明，由于化学键的变化，煤的显微硬度会随着氧化而增加。这使得显微硬度成为评估煤氧化和风化的有用指标，这会影响其气体含量、制焦质量和储存稳定性。
陨石和行星 材料了解地外相的显微硬度可以深入了解其耐磨性、进入大气层期间的行为或对撞击事件的反应——行星科学中的关键考虑因素。
建筑材料（混凝土骨料） 显微硬度测试还用于评估骨料颗粒和水泥基体之间的硬度对比。这有助于预测工业地板等应用中的耐磨性和抛光行为。

从我们的经验中学习关于显微硬度测试的更多信息

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为什么选择我们的设备？

微米级高精度压痕
自动测量和成像，实现高效的工作流程
与抛光地质标本兼容
绝对硬度值以 MPa 或 kgf/mm² 为单位，允许进行详细的材料比较

即使是细微的差异，例如多晶型物或成分区之间的不同硬度值，也可以使用 QATM 仪器捕获，从而支持研究和工业应用。

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激光衍射对沉积物和土壤进行粒度分析

本应用程序用于沉积学研究（例如分析河流、海洋或风成沉积物）、土壤科学和环境地质学（例如理解污染物与沉积物粒径的关系）。粒度分布揭示沉积环境信息，其物质特性可用于解读沉积时的能量条件。该技术亦应用于地层学与古气候研究，因颗粒尺寸能反映古气候条件下的风力强度。在岩土工程中，土壤颗粒尺寸影响渗透性、压实度及强度。此外，法规框架有时要求对土地复垦或侵蚀风险评估进行土壤颗粒尺寸分析。

传统上采用Retsch提供的筛分法，但激光衍射技术能在全粒径范围内提供更快速、更精细的测量。这促使众多实验室采用激光粒度分析仪进行沉积岩心和土壤的常规分析。

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Microtrac 的激光衍射技术以极低的样品需求提供快速、高分辨率的粒度分析。它比筛子/移液器更好地检测细颗粒，并遵循 ISO 13320 和 ASTM B822 标准的准确性。研究表明，当分散充分时，与传统方法非常吻合。其自动化、可重复性以及分析小型或稀有样品的能力使其成为现代沉积学和地质实验室以及地质机构（如 USGS - 美国地质调查局）的理想选择。

煤和页岩储气量（甲烷/CO₂吸附等温线）

对煤或页岩样品进行高压气体吸附等温线测量，以确定这些岩石可以吸附多少气体（通常是甲烷或二氧化碳）。该应用支持对煤层气（CBM）资源、页岩气容量以及煤层或页岩地层中二氧化碳封存的可行性（通常与增强采气概念相结合）的评估。了解气体如何与煤炭和页岩相互作用对于能源勘探和碳管理至关重要。高压吸附研究揭示了在真实储层条件下可以储存、回收或封存多少气体。

主要应用：

煤炭开采和煤层气勘探：
碳封存：

Microtrac 的 BELSORP 高压系统可提供高达数个 MPa 的精确等温线吸附，复制储层条件（甲烷为 0-5 MPa）。这些仪器支持国际标准（ISO 18866 正在开发中，ISO 15901-2：2022）和国家规范，例如中国煤甲烷吸附 GB/T。通过量化朗缪尔体积和压力等参数，该技术支持储量估算、二氧化碳增强煤层气回收和温室气体封存策略。借助标准、可靠的数据，地球科学家可以设计和优化油藏运营，使高压吸附分析成为能源资源开发和环境管理的基础。

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硅灰石形态分析

硅灰石（CaSiO₃）是一种天然存在的链式硅酸盐，以针状（针状）形式结晶。其纵横比（长/宽）和颗粒形状分布决定了其在塑料、油漆、摩擦产品和陶瓷中的增强效果。通过筛分或衍射进行的传统尺寸分析只能提供等效的球面直径，并且无法表征细长形态。使用 Microtrac CAMSIZER M1 进行动态图像分析（DIA）可对颗粒长度和厚度进行定量和可重复的评估，从而提供完整的形态概况。