由于對這種特種金屬的需求不斷增加，鈷勘探的興趣顯著上升。鈷傳統(tǒng)上用于高溫合金，如今作為電動汽車（EV）中使用的鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分，發(fā)揮著重要作用。電動汽車銷量的增長推動了鈷的價格和需求大幅上升。此外，由于估計有60%到80%的鈷來自剛果民主共和國（DRC）并在中華人民共和國加工，該行業(yè)也在尋求多元化其供應(yīng)來源。
在自然界中，鈷存在于多種礦物中，這些礦物可能不會立即被地質(zhì)學(xué)家察覺。奧林巴斯便攜式X射線熒光（pXRF）分析儀用于快速、可靠地進行精細尺度的分析，即使在常見礦物中也能檢測到鈷。本案例研究展示了由Electra電池材料公司（Electra）提供的樣本的pXRF分析結(jié)果，該公司此前被稱為First Cobalt。
圖1.Electra電池材料公司在美國和加拿大的項目中鈷的產(chǎn)出情況。
A)塊狀黃鐵礦，具有細粒和粗粒尺寸。
B)同一樣本的掃描電子探針圖像，顯示黃鐵礦顆粒內(nèi)的鈷。
C)脈狀礦石中的結(jié)核狀鈷礦物。
D)同一樣本的掃描電子探針圖像，顯示方鈷礦（鈷砷化物礦物）和鈷鐵砷硫化物礦物（鈷鐵砷化物礦物）。
使用便攜式X射線熒光（pXRF）分析儀進行鈷勘探活動
為了向北美供應(yīng)鏈提供電池級鎳和鈷、回收電池以及前驅(qū)體材料，Electra正在加拿大多倫多北部擴建一個已獲許可的濕法冶金鈷精煉廠，并在該地區(qū)以及美國愛達荷州開展勘探項目。
自2017年以來，Electra一直在加拿大和美國的勘探活動中使用奧林巴斯Vanta?便攜式X射線熒光（pXRF）分析儀。這家礦產(chǎn)勘探公司主要以三種方式使用該pXRF分析儀：
? 礦物鑒定：通過pXRF分析儀得出的化學(xué)結(jié)果用于準(zhǔn)確鑒定巖石和巖心樣本中復(fù)雜的鈷礦物學(xué)；這些數(shù)據(jù)有助于校準(zhǔn)地質(zhì)學(xué)家的視覺評估。
? 分析土壤和溪流沉積物樣本。
? 估算巖石和巖心樣本中的鈷品位，以便在實地工作計劃中做出實時決策。
使用X射線熒光（XRF）分析鈷的挑戰(zhàn)
X射線熒光（XRF）分析技術(shù)容易受到元素間干擾的影響。鐵（Fe）對鈷（Co）以及鎳（Ni）對鈷（Co）的干擾是兩個常見的例子。這意味著，當(dāng)存在大量鐵和鎳時，XRF很難在低含量水平下識別出鈷。不幸的是，這兩種元素通常與鈷礦化密切相關(guān)。
圖2.含鈷礦石中鐵（Fe）和鎳（Ni）對鈷（Co）的傳統(tǒng)光譜重疊情況。
為了解決這一挑戰(zhàn)，奧林巴斯開發(fā)了一種適用于Vanta便攜式X射線熒光（pXRF）分析儀的GeoChem方法，該方法能夠在存在其他元素的情況下，提供更準(zhǔn)確的鈷分析。
該方法采用了專門開發(fā)的鐵/鈷/鎳峰的去卷積技術(shù)。在推出這一解決方案之前，我們在澳大利亞對多個客戶樣本進行了測試，以確保其能夠產(chǎn)生良好的結(jié)果。
鈷勘探項目的便攜式X射線熒光（pXRF）分析結(jié)果
為了進一步測試和驗證Vanta分析儀的鈷優(yōu)化GeoChem方法，Electra向奧林巴斯提供了24個來自其加拿大勘探項目的經(jīng)過實驗室分析的礦漿樣品，這些樣品涵蓋了多種礦化類型（黃鐵礦、鈷鐵砷硫化物和方鈷礦）。樣品被放置在樣品杯中，并在Vanta工作站中以每束光照射60秒的最佳條件下進行測試。
圖3.Vanta便攜式X射線熒光（pXRF）分析結(jié)果與Electra加拿大勘探項目的實驗室結(jié)果對比
Vanta X射線熒光分析儀得出的數(shù)據(jù)與實驗室數(shù)據(jù)在鈷（Co）含量方面顯示出卓越的相關(guān)性，即使在濃度低于0.05%且鐵（Fe）含量超過10%的情況下也是如此。砷（As）、鎳（Ni）和銅（Cu）的數(shù)據(jù)也與實驗室數(shù)值相比展現(xiàn)了極高的準(zhǔn)確性。
對于非均質(zhì)巖石、巖心和土壤樣品的分析，不太可能達到同等水平的準(zhǔn)確性；然而，大量已發(fā)表的研究表明，半定量數(shù)據(jù)對礦產(chǎn)勘探者具有顯著的價值。這一點可以從Electra持續(xù)在其非均質(zhì)樣品類型中使用Vanta便攜式X射線熒光分析儀，并計劃將其作為工作流程中的重要工具這一事實中得到證明。