روش فلورسانس پرتو x (XRF) يا طيف سنجي پرتو x يکي از روشهاي آناليز عنصري است که امروزه از آن به طور وسيعي در صنعت و مراکز پژوهشي استفاده مي شود. اين روش به ويژه به خاطر سرعت زياد در شناسايي عنصري براي برخي از صنايع ضروري است. در اين روش پرتو x به نمونه مجهول تابيده و در اثر برانگيختگي اتمها باعث پديد آمدن پرتو x ثانويه مي شود سپس با تعيين طول موج يا انرژي پرتو ايکس ثانويه عنصر يا عنصرهاي مورد نظر را مي توان شناسايي کرد.

اساس کار:
پرتو خروجي از لوله پديد آورنده پرتوx به نمونه مي تابد و در اثر بمباران، الکترونهاي موجود در مدار داخلي اتم خارج شده و جايگزيني اين الکترونها از مدارهاي بالايي، سبب پديد آمدن پرتو x يا همان پرتو مشخصه خواهد شد.
شکل اجزاي اين دستگاه در شکل 1 نشان داده شده است. پرتو x خروجي از نمونه که در حقيقت پرتو مشخصه عنصرهاي موجود در نمونه است پس از عبور از جمع کننده به سوي يک بلور هدايت مي شود.

اشعه ايكس در سال 1895 توسط رنتگن Roentgen فيزيكدان آلماني كشف شد و بدليل ناشناخته بودن طبيعت اشعه در آن زمان، اشعه ايكس ناميده شد. گاهي اوقات اين اشعه را بنام يابنده آن نيز بيان مي‌كنند. برخلاف نور معمولي اين اشعه نامرئي است ولي مانند نور معمولي مسير حركت آن مستقيم و بر فيلم عكاسي نيز اثر مي‌گذارد. نفوذ اشعه ايكس در داخل مواد برخلاف نور طبيعي بسيار زياد بوده و بسادگي از بدن انسان، تخته، فلزات و بقيه مواد كدر عبور مي‌كند.

كمي بعد از كشف اين اشعه از آن جهت مطالعه ساختمان داخل مواد كدر استفاده شد. براي اينكار با قراردادن فيلم عكاسي در يك طرف جسم و تابش اشعه از سوي ديگر، تصويري حاصل مي‌شود كه ناشي از عبور كمتر اشعه از قسمتهاي متراكم با مقايسه با عبور بيشتر اشعه از قسمتهاي با تراكم كمتر جسم است. ناگفته نماند كه ميزان عبور اشعه ايكس از مواد مختلف نيز متفاوت است. لذا با اين روش (راديوگرافي) محلهاي شكستگي در استخوان و يا ترك در فلزات، ناخالص‌ها در مواد و محل آنها درجسم را مي‌توان مطالعه نمود.

در کانی شناسی نوری و مینرالو گرافی توسط دکتر محمدی و دکتر فیضی مقاطع کانی ها را در زیر میکروسکوپ و با دو نور طبیعی و پلاریزه می بینیم اشنایی با شکل کانی ها و ویژگی های انها در مقطع مشاهده شده به اشنایی با کانی مورد نظر کمک بیشتری به ما می کند.

در کانی شناسی نوری و مینرالوگرافی با مفاهیم زیر سر و کار داریم :

◄ انواع كاني ها :
+ كاني اپك :

اگر در حالت نور ppl كاني ما به صورت تيره باشد آن كاني كاني اپك نام دارد . و جون نور از كاني اپك عبور نمي كند بايد براي ديدن ان كاني ها از ميكروسكوپ هاي انعكاسي استفاده كرد .

+ كاني هاي شفاف:
1ـ يك محوري: كاني هاي متبلور در سيستم هاي هگزاگونال ،تري گونال و تترا گونال
2ـ دومحوري: كاني هاي متبلور در سيستم هاي اروترومبيك، مونوكلينيك و تري كلينيك

◄ عوامل موثر در شكل كاني ها :
● تركيب شيميايي
● شرايط تبلور

در کانی شناسی نوری دکتر محمدی و مینرالوگرافی دکتر فیضی با مقطع نازک و دنیای عجیب و رنگارنگ کانه ها و کانیها در مقطع نازک و زیر میکروسکوپ پلاریزان اشنا می شویم در پایان ترم هم هدف شناسایی این مقاطع نازک است:

کاني هايي که در نور عادي خاکستري رنگ هستند : کوارتز- ارتوز -پيروکسن - سانيدين -پلاژيو کلاز

مشخصات فلدسپات در مقاطع نازک
سه گروه از فلدسپات ها عبارتند از :

● فلدسپات هاي آلکالن

● پلاژيو کلاز ها

● هيالو فان ها

درس مبانی کانه ارایی از دورس مهمی است که توسط اقایان دکتر ابریشمی فر و مهندس اب خشک تدریس می شود این درس شامل ۲ واحد نظری و ۱ واحد عملی است

کانه آرایی مجموعه عملیاتی است که بر روی ماده معدنی ، پس از استخراج انجام می‌شود تا آن ماده را قابل مصرف کند. هر ماده معدنی که بطور اقتصادی قابل بهره برداری باشد کانه (ore) نامیده می‌شود. هر کانه متشکل از تعدادی کانی است که حداقل یکی از آنها کانی با ارزش موجود در ماده معدنی است و در حقیقت ماده معدنی برای دستیابی به آن کانی استخراج می‌شود، سایر کانیهای متشکله ماده معدنی را گانگ می‌نامند.

تاریخچه کانه آرایی
نخستین دوره زندگی بشر ، عصر حجر نام گرفته است. بشر اولیه برای ساخت آلات و ابزار مورد نیاز خود به موازات گیاهان از رنگ استفاده می‌کرد که آثار زیادی از آن در حفاریهای باستان شناسی بدست آمده است. برای ساخت این ادوات سنگی ، شناخت خواص آنها برای بشر اولیه ضروری بوده است. بنابراین یکی از اولین علومی که بشر سعی در فراگیری آن کرد، سنگ شناسی و کانی شناسی بود. در کنار این دانش انسان نیازمند فنونی برای جدا کردن سنگ یا کانی مورد نظر از سایر کانیها بود. بنابراین می‌توان گفت که انسان از عصر حجر در پی دستیابی به روشهای حتی‌المقدور ساده برای کانه آرایی بوده است. شواهد زیادی از کانه آرایی و ذوب مواد معدنی از دوران پیش از تاریخ موجود است.

هدف از کانه آرایی
هدف از عملیات کانه آرایی در بیشتر موارد جدا کردن کانی یا کانیهای با ارزش از گانگ است. کانه استخراج شده ، از شروع عملیات کانه آرایی ، بار اولیه نامیده می‌شود. پس از مجموعه عملیات کانه آرایی ، محصولی به نام محصول آراسته تولید می‌شود که مشخصات فی آن توسط مصرف کننده مشخص شده است. این مشخصات شامل عیار ، دانه بندی ، نوع و مقدار سایر کانیهای همراه ، میزان رطوبت و غیره است.

باقیمانده بار اولیه ، باطله نام دارد که باید برای انبار کردن آن محلی مناسبی را در حوالی کارخانه کانه آرایی پیش بینی کرد. با کاهش تدریجی ذخایر معدنی پرعیار ، اکتشاف و بهره برداری از کانسارهای بزرگ با کانیهای مخلوط ضروت پیدا می‌کند. به موازات آن ، کانه آرایی نیز دارای اهمیت بیشتری می‌شود که برای جوابگویی به نیازهای صنعتی ، باید به گسترش زمینه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌تری دست یافت.

طراحی کارخانه کانه آرایی

برای طراحی یک کارخانه کانه آرایی ، لازم است ابتدا کانه مورد نظر در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گیرد. درجه اطمینان به نتایج حاصل از این مطالعات ، بستگی به دقت نمونه برداری دارد. در عملیات مقدماتی اکتشافی ، با توجه به محدودیت در نمونه قابل دسترسی ، تهیه نمونه نماینده امکان پذیر نیست، لیکن این مطالعات به منظور بررسی قابلیتی آرایش سنگ معدنی ضروری است و در حقیقت عملیات اکتشافات تفضیلی در صورت مثبت بودن نتایج حاصل از این مرحله انجام می‌شود.

با ادامه عملیات اکتشافی ، نمونه‌های تهیه شده از ترانشه‌ها ، تونلها یا چاههای اکتشافی و مغزه‌های حفاری قابل اعتمادتر می‌شوند و بر مبنای نتایج حاصل از مطالعات آزمایشگاهی بر روی نمونه‌ها می‌توان شمای عملیات مقدماتی کارخانه را تهیه کرد. پس از خاتمه مطالعات آزمایشگاهی در بیشتر حالات ، لازم است آزمایشهایی بر روی نمونه‌هایی با حجم بیشتر و بطور پیوسته در کارخانه نیمه صنعتی انجام شود و بر مبنای نتایج حاصل از این بخش شمای عملیات نهایی کارخانه تهیه می‌شود. با توجه به اینکه نتایج حاصل از عملیات کانه آرایی در مراحل آزمایشگاهی و نیمه صنعتی بستگی به نمونه برداشت شده دارد. لذا دقت در انتخاب روش مناسب نمونه برداری و اجرای صحیح آن اهمیت زیادی در طرای کارخانه دارد.

فلوتاسيون يک روش فيزيکي شيميايي مکانيکي است وفرايند فلوتاسيون شامل آماده سازي کانيها با مواد شيميايي است. دراين آماده سازي سطح ذرات يک کاني مشخص، آبران ميشود. اين ذرات به حبابهاي هوا در سطح گل-آب (مخلوط آب وذرات کاني) چسبيده وتوسط آنها به سطح گل-آب حمل مي شوند. درسطح گلاب لايه اي از کف غني از ذرات کاني تشکيل ميشود. اين لايه کف از روي سطح گلاب جمع آوري ميشود،درحاليکه ذرات کاني يا کانيهاي ديگر در داخل گلاب باقي مي مانند. (در تصفيه اب هم اهميت دارد).

ازلحاظ نظري، اين روش را مي توان براي جدايش کاني هاي هر کانسنگي در شرايط خاص بکار برد. ذرات کاني بايد به اندازه کافي کوچک باشند تا بتوانند توسط حبابهاب هوا حمل شوند ونيز کانيهاي مختلف بايد ازهم جداشده باشند. (توجه:ذرات کوچکتر از ده ويا بيست ميکرون نرمه اند). کارايي روش فلوتاسيون براي ذرات نرمه بسيار محدود است. شرط لازم براي فرايند فلوتاسيون،اتصال ذرات کاني به حبابهاي هوا است به نحوي که بتوانند همراه با حبابهاب هوا به سطح گلاب،جايي که بتوان آنها را جدا وجمع آوري نمود،انتقال يابند.

بسته به نوع کانه و مشخصات مورد نظر در محصول آراسته ، عمليات کانه آرائي ممکن است شامل مراحلي ساده يا بسيار پيچيده باشد. نخستين مرحله اين عمليات آزاد کردن ( liberation ) کاني هاي با ارزش موجود در کانه از کاني هاي گانگ است. براي نيل به اين هدف با يد کانه را طي يک يا چند مرحله توسط انواع سنگ شکن ها و آسيا خرد کرد. براي خرد کردن يک جسم جامد به قطعات کوچکتر ، اصطلاحات خاصي وجود دارد که هر يک از آنها براي ابعاد مشخصي مورد استفاده قرار مي گيرد.

مراحل مختلف خرد کردن و اصطلاحات رايج براي آنها :

 عمليات خرد کردن معمولا همراه با عمليات طبقه بندي از نظر ابعاد است که به منظور بدست آوردن محصولي با دانه بندي مشخص و يا براي خارج کردن دانه هائي که به ميزان لازم خرد شده اند انجام مي شود. بدين ترتيب از خرد شدن بيش از حد دانه ها جلوگيري مي شود. مرحله دوم شامل عمليات ( پر عيار کردن ) ( concentration ) يا ( جدا کردن ) ( separation ) کاني هاي با ارزش کاني هاي گانگ است. اين عمليات بر مبناي مشخصات کاني ها پايه گذاري شده اند و با استفاده از اختلاف خواص فيزيکي ، شيميايي يا شيمي فيزيک کاني ها با يکديگر مي توان آنها را جدا کرد. اين عمليات که به طور جامع تر روش هاي آرايش ناميده مي شوند شامل روشهاي سنگجوري ، ثقلي ، الکتريکي ، مغناطيسي ، فلوتاسيون ، هيدرومتالورژي و غيره مي شوند.
با توجه به اينکه بيشتر روش هاي آرايش به طريقه تر انجام مي شوند ، بنابراين مرحله سوم عمليت را مي توان شامل جداکردن فازهاي جامد و مايع از يکديگر يا به عبارت ديگر ( آبکش کردن ) و ( خشک کردن ) محصولات آراسته دانست که توسط ( تيکنر ) ( thickener ) ، ( فيلتر ) (filter ) و( خشک کن ) (dryer) انجام مي شود. مرحله نهائي نيز شامل عمليت تخليه کاني هاي گانگ ( باطله ) و در بيشتر حالات بازيابي آب موجود در اين بخش از مواد است. اين کار در ( سد باطله ) ( tailing dam ) انجام مي شود.

 منبع:کانه ارایی دکتر نعمت اللهی

منبع درسی این درس کتاب کانه ارایی دکتر نعمت اللهی و همچنین کتاب Wills' Mineral Processing Technology, می باشد که این کتاب مورد تدریس دکتر ابریشمی فر و مهندس اب خشک می باشد.

عناوين درسي:

آشنايي با كانه آرايي و توجيه اقتصادي آن

اصول خردايش: قوانين خردايش و كاربرد آنها

عمليات خردايش: انواع سنگ شكن ها

عمليات نرم كردن: انواع آسياها، مكانيزم هاي نرم شدن مواد

تعيين مشخصه ذرات: اندازه ذرات، دانه بندي، انواع سرند ها

اصول و مكانيزم هاي طبقه بندي مواد: كلاسيفايرها و هيدروسيكلون ها

موازنه جرم در مدارهاي كانه آرايي

روش هاي جدايش ثقلي

فلوتاسيون

روش هاي جدايش مغناطيسي و الكتريكي

جداكردن فازهاي جامد از مايع

(Deposite) كانسار:تمركز كافي كاني ها بطوريكه شرايط براي استخراج آنها مناسب باشد.

(Ore ) كانه :كانساري كه مورد تقاضا است و استخراج آن اقتصادي است. هر كانه متشكل از تعدادي كاني است كه حداقل يكي از آنها با ارزش است.

(Gange ) گانگ: مواد اضافي و ناخواسته موجود در كانه كه به آن باطله نيز گفته مي شود.

(Mineral Processing) كانه آرايي

به مجموعه عمليات عمدتا فيزيكي گفته مي شود كه بر روي يك ماده معدني خام انجام مي شود تا از آن يك يا چند محصول قابل فروش بدست آيد.بنابراين كانه آرايي به تعبيري، جدا كردن كاني هاي با ارزش موجود در بار اوليه از كاني هاي هاي گانگ مي باشد بطوريكه يك يا چند محصول با خصوصيات كيفي (Feed)و كمي معين، با توجيه اقتصادي بدست آيد.كنسانتره حاصل از عمليات كانه آرايي كه حاوي كاني با ارزش مي باشد، براي استحصال فلز به مراحل بعدي فرستاده مي شود.

آزادسازي (Liberation )

يكي از مهمترين اهداف خردايش، آزاد كردن كاني هاي با ارزش از گانگ در بزرگترين اندازه ممكن می باشد.

آزاد كردن كاني ها با خرد كردن كانه در طي چند مرحله سنگ شكني و آسيا كردن بدست مي آيد .

درجهآزادي  ( Degree of Liberation)

درصدي از كل كاني با ارزش كه بصورت آزاد وجود دارد . بعبارت ديگر درجه آزادي برابر با نسبت دانه هاي آزاد شده كاني با ارزش به كل دانه هاي كاني هاي با ا رزش مي باشد .

تعييندرجهآزادي

معمول ترين روش تعيين درجه آزادي از طريق مطالعات ميكروسكپي مي باشد

نمونه خرد شده تحت مطالعات ميكروسكپي قرار گرفته و دانه هاي حاوي كاني با ارزش به تفكيك دانه هاي آزاد و درگير شمارش مي شوند.

براي مطالعه دقيق تر براي كاني هاي كدر، با قرار دادن ذرات خرد شده در مواد پلاستيكی مانند پودر سيليكون و سپس تهيه مقطع صيقلي از آن و براي كاني هاي نازك با تهيه مقاطع نازك، مي توان آنها را آماده كرد و توسط ميكروسكپ مطالعه نمود.

با پيشرفت تكنولوژي، با استفاده از روش ”آناليز تصوير“ مي توان تشخيص و شمارش ذرات را بطور اتوماتيك انجام داد.