Technologie & Applikation

Spektroskopie Detailinformationen aus der Tiefe in Sekundenschnelle

Zum optimalen Abbau mineralischer Rohstoffe benötigt der Bergbau verlässliche und schnelle Analysemethoden. Die unergiebige Erschließung wertlosen Nebengesteins vermeiden genaue Lagerstättenmodelle, die aufzeigen, wo sich gewünschte Nutzgesteine in welcher Konzentration und in welcher Tiefe befinden. Die dafür benötigten Informationen werden aus Kernbohrungen gewonnen, deren Zusammensetzung derzeit noch im Labor per Röntgenfluoreszenzanalyse bestimmt werden muss. Solche Daten liegen erst nach drei bis fünf Tagen vor. Im Rahmen des BMWi-geförderten InnoNet-Projekts OFUR - Online Analyse für die Gewinnung mineralischer Rohstoffe - wurde ein bergbautaugliches LIBS-System (Laser-Emissionsspektroskopie) zur Echtzeit-Gesteinserkennung entwickelt, mit dem das durchbohrte Gestein direkt analysiert wird. Mithilfe eines konventionellen Bohrgeräts, ausgestattet mit einem robusten Analyse-Modul, wird ein bis zu 24 m tiefes Loch mit ca. 10 cm Durchmesser in das Gestein getrieben. Bereits während des Bohrvorgangs misst das System die chemische Gesteinszusammensetzung und stellt die ausgewerteten Daten sofort zur Verfügung. Dazu wird der Bohrstaub mit bis zu 20 m/s an die Oberfläche gesaugt und in einem Zyklon nach Korngrößen getrennt. Starke Laserpulse verdampfen vorbeiströmende Staubkörner und erzeugen durch weiteres Aufheizen ein Plasma, das kurzzeitig Element-spezifische Strahlung aussendet. Ein Spektrometer detektiert das emittierte Licht aller Elemente gleichzeitig. Bislang wurden so Mg, Ca, Si, Fe und Al bestimmt, mit einem anderen Spektrometer sollen bald auch Cu und weitere Metalle erkannt werden. (...)

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