شناسایی ترکیبات انواع سنگ ها، کانی ها و مواد معدنی

شناسایی ترکیبات انواع سنگ ها، کانی ها و مواد معدنی

آنالیز و شناسایی مواد معدنی، یکی از مهم­ترین شاخه های علم مواد به شمار می ­رود. بیش از ۴۰۰۰ ماده معدنی در پوسته زمین شناخته شده ­اند. تقریبا تمام پوسته زمین (۹۸.۵٪) از هشت عنصر آلومینیوم، اکسیژن، سیلیکون، کلسیم، آهن، سدیم، پتاسیم و منیزیم تشکیل شده ­است. هر محصولی که تولید می­ شود نیاز به مواد اولیه دارد. این مواد اولیه شامل عناصری هستند که از زمین تامین می شود. به منظور شناسایی این عناصر، نیاز است که آنالیز­های مربوط به شناسایی عناصر انجام گیرد تا بتوان به صورت مختصر اطلاعاتی در خصوص مواد معدنی و خواص ای که می توانند مورد بررسی قرار گیرند، بدست آورد.

ماده معدنی یا کانی

کانی، ماده‌ای طبیعی، غیر آلی، جامد و بلوری است که ترکیب شیمیایی تقریبا ثابتی داشته و در پوسته زمین وجود دارد. کانی دارای فرمول شیمیایی و ساختمان اتمی مشخص است. کوچک‌ترین جزء از یک ماده معدنی است. به علت ویژگی‌های منحصر به ­فردی که دارد، باعث متفاوت شدن هر ماده معدنی از دیگر مواد معدنی می­ شود. این ویژگی های منحصر به­ فرد همان ساختار اتمی و نوع ترکیب مولکولی یا شیمیایی مربوط به هر کانی است. نکته مهمی که درباره غیر آلی بودن مواد معدنی وجود دارد این است که مواد معدنی از بقایای موجودات زنده تشکیل نمی­ شوند، در حالی که مواد آلی مانند پروتئین، کربوهیدرات و روغن توسط موجودات زنده ساخته می­ شوند. از مهم­ترین ویژگی های کانی می­توان به موارد زیر اشاره نمود.

• بصورت طبیعی ایجاد شده اند و انسان دخالتی در تشکیل شدن آنها ندارد.
• تنها حالتی که دارند، حالت جامد بوده و حالت مایع یا گاز ندارند.
• ترکیب شیمیایی آنها معین است.
• به شکل بلوری تشکیل می‌شوند. یعنی ساختار اتمی آنها منظم است و از نظم تکرار شونده اتم­ها برخوردار است.
• مواد غیر آلی هستند و از بقایای گیاهی یا جانوری تشکیل نمی­شود.

از کانی های مشهور می­توان به الماس که کانی تشکیل شده از کربن خالص است، نمک خوراکی و کوارتز اشاره کرد. موادی مثل شیشه و فولاد ماده معدنی شناخته نمی­شوند. شیشه به علت بلوری نبودن ساختار اتمی به عنوان ماده معدنی شناخته نمی­ شود و فولاد به علت اینکه ساخته دست بشر است از مواد معدنی حذف می­ شود.

اکتشاف و استخراج کانی ها

کشف و یافتن مواد معدنی، در واقع فرآیند جستجو برای پیدا کردن مکان حضور کانی مورد نظر در سنگ‌های یک منطقه است. این فرآیند، ابتدا با جمع‌آوری اطلاعات زمین‌شناسی از نواحی مختلف منطقه و سپس تعمیم اطلاعات به نواحی بزرگ­تر انجام می­شود. هدف از جمع آوری اطلاعات بدست آوردن یک تصویر کلی از وضعیت زمین‌شناسی منطقه و کانی‌های احتمالی موجود در آن است.

به طور کلی، مراحل اکتشاف کانی‌ها به ترتیب زیر انجام می­ شوند.

1. مطالعات تئوری
2. برداشت زمین‌شناسی
3. برداشت نمونه خاک/رسوبات و انجام مطالعات ژئوفیزیک سطحی
4. حفاری اولیه
5. حفاری پیشرفته
6. مطالعات تفصیلی و تحقیقات زمین‌‌شناسی
7. استخراج

خاک برداری برای معدن کاری

اولین مرحله در اکتشاف کانی‌ها، انجام مطالعات کتابخانه‌ای و تحقیق‌های غیر میدانی است. در مطالعات تئوری، نواحی مستعد کاندید می‌شوند. سپس برای بررسی حضور کانی مورد نظر در آن مکان از خاک نمونه برداری می­شود. این نمونه برای بررسی حضور عنصر مورد نظر به آزمایشگاه ها ارسال می­شود. 

یکی از روش‌های تهیه نمونه برای کانی‌شناسی

شناسايي مواد معدني در آزمایشگاه

آنالیز کمی و کیفی مواد معدنی به روش­های مختلفی صورت می­گیرد. این روش­ها براساس هدفی که دنبال می­کنند، متفاوت هستند. شناسايي مواد معدني شامل شناسایی خواص ظاهري، خواص فيزيكي و ریز ساختار آنها می­شود. آنالیز مواد معدنی شامل مواردی مانند ساختار بلوری، رنگ، سختی، چگالی، شکست، میزان عنصر اصلی و حدود نسبی سایر عناصر موجود و درجه خلوص مواد معدنی می­باشد. در ادامه اشاره مختصری به این روش­ها شده است.

خواصی که برای کانی ها بررسی می ­شوند عبارتند از:

• خواص ظاهري

خواص ظاهری شامل شكل بلوري، سطح شكست و جدايش، رنگ، رنگ خاكه و جلا می­باشد.

• خواص فيزيكي

وزن مخصوص (چگالی)، خواص مغناطيسي، خواص الكتريكي، مقاومت و شكنندگي، سختي و خواص راديواكتيو از جمله خواص فیزیکی هستند.

• خواص ميكروسكوپي

خواص ميكروسكوپي به روش هاي ميكروسكوپ نوری و ميكروسكوپ الكتروني روبشی (SEM) انجام مي­شود.

• خواص شيميايي

برای انجام آنالیز شیمیایی باید مواردی همچون نوع عنصر، غلظت و فاز های معدنی که قرار است شناسایی شود به شکل تقریبی تعیین شده باشند و سپس آنالیز انجام شود. روش هاي متداول تجزيه شيميايي برای شناسايي تركيب مواد معدنی در قسمت پایین لیست شده ­اند.

• پراش اشعه ايكس (XRD)
• فلورسانس اشعه ايكس (XRF)
• طيف سنجي نوری - پلاسماي القايي جفت شده (ICP-OES)
• طيف سنجي جرمی - پلاسماي القايي جفت شده (ICP-MS)
• فعال سازي نوتروني (NAA)
• آناليز حرارتي DTA) و (TGA
• جذب اتمي (AAS)

با وجود اینکه روش های متنوعی وجود دارند، اما مهم­ترین و پرکاربرد ترین روش­ها که بیشترین استفاده را نیز دارند، روش های XRF و XRD می­ باشد.  

در جدول زیر دستگاهایی که به منظور تعیین خواص کانی ها و مواد معدنی به کاربرده می شوند مشاهده می شود. می توانید درخواست خود را در این صفحه ثبت بفرمایید. پس از تایید درخواست نمونه خود را ارسال کرده تا بررسی با بالاترین کیفیت انجام گردد. با کلیک بر روی هر کدام از آنالیزها می توانید اطلاعات بیشتری از آن آنالیز بدست بیاورید.