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Standardmethoden für die Elementaranalyse von Kohle

Die Elementaranalyse von Kohle ist sowohl in den ISO- als auch in den ASTM-Methoden standardisiert, manchmal auch als „Elementaranalyse“ oder als Teil der „Elementar“-Eigenschaften einer Kohle bezeichnet. ASTM D4239-18 und ASTM D 5016-24 & ASTM D 6316-17 decken Schwefel durch Hochtemperaturverbrennung/IR-Detektion ab. Die Branchenliteratur betont die Bedeutung dieser Messungen für die Kohlebewertung. Beispielsweise trägt der Wasserstoffgehalt zur Wasserbildung während der Verbrennung bei, was die nutzbare Wärme reduziert, daher ist er direkt mit dem effektiven Heizwert der Kohle verbunden. Die präzise Messung dieser Elemente mit Analysatoren wie denen von Eltra stellt sicher, dass Bergbauunternehmen und Kohleabnehmer zuverlässige Daten über die Brennstoffqualität erhalten.

Lösungen zur Stärkung von Geologie- und Bergbaulabors

Die Präzisionsausstattung von QATM ist entscheidend für die Weiterentwicklung von Materialstudien in den Bereichen Geologie und Bergbau. Von mineralogischen Bewertungen bis hin zu spezialisierter planetaren Forschung bietet QATM die Werkzeuge und Techniken, um zuverlässige, hochwertige Probenvorbereitung für eine breite Palette geowissenschaftlicher Anwendungen zu liefern.

Anwendungen in der Bergbau- und Mineralanalyse

Beobachtung undurchsichtiger Mineralien

Viele Erzminerale, einschließlich Pyrit, Chalkopyrit und Galenit, sind undurchsichtig. Diese müssen im reflektierten Licht mit einer polierten Oberfläche untersucht werden, um wichtige Merkmale wie Mineralogie, Korngrenzen, Ausscheidungsstrukturen und Mikrorisse zu erkennen.

Quantitative automatisierte Mineralogie

Systeme wie QEMSCAN oder MLA verwenden SEM/EDS, um polierte Oberflächen für die Kartierung von Mineralzusammensetzungen zu scannen. Diese werden in Bergbaubetrieben häufig verwendet, um die Mineralfreisetzung und -assoziationen zu bewerten, was für die Optimierung von Verarbeitungstechniken entscheidend ist.

Elektronenmikrosondeanalyse

Eine polierte, glatte Oberfläche gewährleistet eine genaue Röntgendetektion während der Mikrosondierungsanalysen. Dies ist wesentlich für die Untersuchung der Zonierung, die Identifizierung winziger Mineraleinschlüsse und die Bestimmung detaillierter chemischer Zusammensetzungen.

Kohlegrad und petrographische Analyse

Bei Kohleuntersuchungen werden polierte Pellets verwendet, um die Reflexionsfähigkeit von Vitrinit-Makrofossilien zu messen – ein wesentlicher Parameter für die Klassifizierung des Kohlequalitätsgrades und die Bewertung der Eignung für die Koksproduktion.

Flüssigkeitsinclussions-Mikrothermometrie

Für die Analyse von Fluidinschlüssen sind doppelt polierte Dickenproben (auf beiden Seiten poliert) erforderlich. Eine hochwertige Polierung ist entscheidend, um winzige Einschlüsse, insbesondere in Quarz und Erzmineralien, deutlich zu erkennen.

Standards und bewährte Verfahren

Allgemeine Metallurgie: ASTM E3 legt Standardverfahren für die metallurgische Probenvorbereitung fest.

ISO 7404-2 und ASTM D2797 legen die Präparationsmethoden für Kohlepelletts fest, einschließlich der Verwendung von Aluminiumoxid für die Endpolierung, um eine Veränderung der Reflexionsmessungen zu verhindern.

Poliertes Montagematerial ist unverzichtbares Werkzeug sowohl in der akademischen als auch in der industriellen Geowissenschaft. Sie schließen die Lücke zwischen Beobachtungs- und Analysemethoden und bieten eine zuverlässige Plattform für qualitative und quantitative Analysen.

Vakuumimprägnierung poröser geologischer Proben

Stabilisierung und Verstärkung poröser, spaltbarer oder partikulärer geologischer Proben durch Imprägnierung mit Harz unter Vakuum, bevor sie geschnitten oder poliert werden. Viele geologische Materialien – z. B. hochporöse Sandsteine, lose konsolidierte Böden, Kohle oder Mineralkonzentrate – können während der Vorbereitung zerbröckeln oder Teile verlieren. Die Vakuumimprägnierung füllt die Poren und Risse mit Epoxidharz, bietet mechanische Unterstützung und verhindert den Materialverlust (oder die Blasenbildung) beim Schneiden und Polieren.

Warum dies durchgeführt wird:

• Zur Erhaltung der Probenintegrität: Ein brüchiges Erz mit Hohlräumen oder ein verwitterter Fels mit tongefüllten Rissen könnte auseinanderfallen, wenn er trocken geschnitten wird. Die Imprägnierung stellt sicher, dass die Probe zusammenhält und die interne Struktur für die Mikroskopie erhalten bleibt. Ohne Imprägnierung könnten Poren kollabieren oder Körner sich lösen, was einen Dünnschnitt oder einen polierten Aufsatz ruinieren würde.
• Um eine gute Oberflächenbeschaffenheit und Repräsentation zu erreichen: Offene Poren können dazu führen, dass weicheres Material während des Polierens in die Löcher gezogen wird, was zu Reliefen führt und eine ebene Oberfläche verhindert. Das Füllen von Poren mit Harz schafft eine durchgehende Oberfläche, die glatt poliert werden kann – dies ist entscheidend für die quantitative Bildanalyse oder die Arbeit mit Elektronenmikrosonde (wo Löcher Strahlenartefakte verursachen würden).
• Bei der Vorbereitung von pulverisierten Proben zu einem festen Träger: Manchmal möchten Geologen eine pulverisierte Probe untersuchen (wie schwere Mineralscheide oder Rückstände). Diese können mit Harz gemischt und unter Vakuum zu einem festen Stopfen gegossen werden, um Luft zu entfernen und sicherzustellen, dass die Partikel an Ort und Stelle verbleiben.
• Unter Vakuum dringt das Harz auch in feine Poren ein (die Kapillarwirkung allein könnte winzige Risse aufgrund eingeschlossener Luft nicht füllen). Dies ergibt einen stärkeren, luftfreien Träger.

Mikrohärteprüfung von Mineralien und Gesteinen Präzise Messung der Härte von Mineralien und Phasen in den Geowissenschaften

Die Mikroindenta­tionshärteprüfung – unter Verwendung von Techniken wie Vickers oder Knoop bei geringen Lasten – ist eine leistungsstarke Methode zur Bewertung der Härte einzelner Mineralien und Phasen in geologischen Proben. Obwohl diese Technik in der Metallurgie häufig verwendet wird, ist sie in den Geowissenschaften ebenso wertvoll. Die QATM-Mikrohärteprüfgeräte, die ursprünglich unter der Marke Qness entwickelt wurden, bieten präzise, zuverlässige Messlösungen, die über Metalle hinaus auf polierten Fels, Erz, Kohle und planetarische Proben ausgeweitet werden können.

Wichtige Anwendungen der Mikrohärteprüfung in der Geologie

• Quantitative Charakterisierung der Mineralhärte Im Gegensatz zur traditionellen, qualitativen Mohs-Skala liefert die Mikrohärteprüfung numerische Werte (z. B. Vickers-Härtezahl) für die Mineralhärte. Dies ermöglicht genauere Vergleiche, die Erkennung subtiler Unterschiede zwischen optisch ähnlichen Mineralien (z. B. Calcit vs. Aragonit) und sogar Einblicke in die Zusammensetzung innerhalb eines einzelnen Kristalls (z. B. Kern-zu-Rand-Veränderungen in Granat).

• Erzvermahlungsuntersuchungen Die Härte einzelner Mineralphasen beeinflusst, wie Gesteine brechen und vermahlen werden. Härtere Mineralien können der Fragmentierung widerstehen, als grobe Partikel verbleiben und möglicherweise weichere oder wertvollere Phasen einschließen. Daten zur Mikrohärte unterstützen die Modellierung der Erzfragmentierung und die Optimierung von Mahlprozessen.
• Kohleverwitterung und Oxidationsüberwachung  Forschungen – einschließlich früher Studien von Given & Nandi in den 1970er Jahren – haben gezeigt, dass die Mikrohärte von Kohle während der Oxidation aufgrund von chemischen Bindungsveränderungen zunehmen kann. Dies macht die Mikrohärte zu einem nützlichen Indikator für die Beurteilung der Kohleoxidation und -verwitterung, die sich auf ihren Gasgehalt, die Koksqualität und die Lagerstabilität auswirkt.
• Meteoriten und Planeten  MaterialienDas Verständnis der Mikrohärte von außerirdischen Phasen kann Einblicke in deren Abriebfestigkeit, Verhalten beim Eintritt in die Atmosphäre oder Reaktion auf Impaktereignisse bieten – wichtige Überlegungen in der Planetenwissenschaft.
• Baumaterialien (Betonaggregate)  Die Mikrohärteprüfung wird auch verwendet, um den Härteunterschied zwischen den Gesteinskörnungsteilen und der Zementmatrix zu bewerten. Dies hilft bei der Vorhersage der Verschleißfestigkeit und des Polierverhaltens in Anwendungen wie Industrieböden.

Qness 10 / 60 M

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Gasspeicherkapazität von Kohle und Schiefer (Methan/CO₂-Adsorptionsitherme)

Die BELSORP-Hochdrucksysteme von Microtrac liefern präzise Adsorptionsithermen bis zu mehreren MPa und ahmen so die Lagerungsbedingungen nach (0–5 MPa für Methan). Diese Instrumente unterstützen internationale Standards (ISO 18866 in Entwicklung, ISO 15901-2:2022) und nationale Normen wie Chinas GB/T für die Methan-Sorption in Kohle. Durch die Quantifizierung von Parametern wie Langmuir-Volumen und -Druck unterstützt die Technik die Schätzung von Reserven, die CO₂-gestützte Förderung von Kohleflözmethan und Strategien zur Sekwestration von Treibhausgasen. Mit standardisierten, zuverlässigen Daten können Geowissenschaftler die Betriebsabläufe in Reservoirs planen und optimieren – wodurch die Hochdruck-Adsorptionsanalyse sowohl für die Erschließung von Energieressourcen als auch für das Umweltmanagement von grundlegender Bedeutung ist. 

Charakterisierung der Partikelmorphologie

DIA zeichnet gleichzeitig Tausende von hochauflösenden Bildern pro Sekunde auf und liefert Längen- und Breitenverteilungen, Aspektverhältnis, Längsausdehnung und Sphärizität. Bei akizulären Mineralien wie Wollastonit sind diese Parameter wesentlich, um die Morphologie mit den funktionalen Eigenschaften in Beziehung zu setzen.

Standardmethoden

• ISO 13322-2: Partikelgrößenanalyse – Bildanalysemethoden
• ISO 13320: Laserbeugungsverfahren (ergänzend zur Größenverteilung) >