Cómo la espectroscopia aporta a la minería y fundiciones

La extracción de minerales y sus procesos tienen un gran impacto en el medio ambiente, el consumo de energía y la seguridad. Con la demanda cada vez mayor de fuentes minerales de alta ley, existe la necesidad de mejorar la productividad y agregar valor al tiempo que se cumplen los estándares ambientales y de calidad. Esta demanda exige técnicas analíticas eficientes para ayudar a las operaciones mineras a fin de que se puedan tomar decisiones más rápidas y se puedan procesar más productos de valor agregado.

Las técnicas analíticas eficientes en el laboratorio, como ICP-OES, ICP-MS, EDXRF y WDXRF, desempeñan un papel crucial para ayudar a las operaciones mineras y los laboratorios. Estas técnicas avanzadas ofrecen sensibilidad mejorada, selectividad y capacidades analíticas ampliadas, lo que permite una toma de decisiones más rápida y permite el procesamiento de productos de valor agregado.

La espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES), a veces denominada espectroscopia de emisión atómica ICP, es la técnica elegida para muchas aplicaciones que requieren analizar una muestra para determinar su contenido elemental. Las muestras típicas incluyen aquellas en los campos ambiental, metalúrgico, geológico, petroquímico, farmacéutico, de materiales y de seguridad alimentaria. Se puede aplicar a diferentes tipos de muestras, como líquidos y sólidos acuosos y orgánicos. Algunos de estos tipos de muestras necesitan técnicas de preparación de muestras específicas o el uso de accesorios específicos para permitir que la muestra se introduzca en el instrumento ICP-OES.

Las ventajas de usar ICP-OES sobre otras técnicas de análisis elemental, como la espectrometría de absorción atómica (AAS), incluyen su amplio rango dinámico lineal, alta tolerancia de matriz y la velocidad mejorada de análisis multielemental que se puede lograr.

La espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) es una tecnología de análisis elemental capaz de detectar la mayor parte de la tabla periódica de elementos en niveles de miligramos a nanogramos por litro. Se utiliza en una variedad de industrias que incluyen, entre otras, monitoreo ambiental, análisis geoquímico, metalurgia, análisis farmacéutico e investigación clínica.

El plasma acoplado inductivamente (ICP) es una fuente de ionización que descompone completamente una muestra en sus elementos constituyentes y transforma esos elementos en iones. Por lo general, se compone de gas argón y la energía se “acopla” a él mediante una bobina de inducción para formar el plasma. En ICP-MS, los iones generados por el ICP se introducen en un espectrómetro de masas, donde se separan en función de sus relaciones masa-carga y se detectan, lo que permite un análisis elemental de alta sensibilidad y precisión.

ICP-MS tiene ventajas sobre ICP-OES, incluida una mayor sensibilidad para la detección de elementos múltiples de trazas, capacidad de análisis isotópico, interferencias espectrales más bajas, rango dinámico más amplio y tiempos de análisis más rápidos.

Como se mencionó anteriormente, ICP-OES e ICP-MS son poderosas técnicas analíticas utilizadas en las industrias minera y geológica para evaluar la composición elemental. Si bien algunas muestras requieren un análisis dual, con ICP-OES para elementos de mayor concentración e ICP-MS para elementos traza, un solo análisis mejoraría la productividad y reduciría los costos por muestra.

La espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDXRF) es una técnica analítica que permite la caracterización química/análisis elemental de materiales. Una muestra excitada por una fuente de energía (como el haz de electrones de un microscopio electrónico) disipa parte de la energía absorbida al expulsar un electrón de núcleo-capa. Luego, un electrón de la capa externa de mayor energía procede a ocupar su lugar, liberando la diferencia de energía como un rayo X que tiene un espectro característico basado en su átomo de origen. Esto permite el análisis de la composición de un volumen de muestra dado que ha sido excitado por la fuente de energía. La posición de los picos en el espectro identifica el elemento, mientras que la intensidad de la señal corresponde a la concentración del elemento.

Se prefiere la fluorescencia de rayos X dispersiva de longitud de onda (WDXRF) a EDXRF para aplicaciones de alta resolución (~15-150 eV) y análisis de elementos de masa atómica más baja y tierras raras. En lugar de procesar un espectro completo, WDXRF separa las señales fluorescentes en longitudes de onda individuales utilizando cristales y una serie de componentes ópticos (colimador, codificadores ópticos, detectores, etc.).

Estas tecnologías ayudan a habilitar mejores sensibilidades en la tabla periódica y mejorar la precisión y los límites de detección. Alternativamente, el tiempo de conteo se puede reducir, aumentando significativamente el rendimiento de la muestra. La identificación mejorada junto con un mayor rendimiento ayuda a reducir los costos y mejorar la productividad en el laboratorio de minería para que los operadores mineros puedan tomar mejores y más rápidas decisiones.