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拉曼光譜新應用:根據礦物粒

發布時間:2022-6-15     來源:中國科學報

近日,意大利錫耶納大學研究人員研發出一種基于便攜式拉曼光譜儀的新技術,可以依據采樣過程中石灰巖的粒度大小對巖石進行分類。相關研究成果近期發表于《歐洲物理學雜志(P)》。

粒度指常指礦物或顆粒的直徑(毫米、微米)大小。沉積物顆粒的大小對沉積物的成巖作用有較大的影響,因此沉積巖礦物組成的粒度大小可以反映沉積巖結構的主要特征,是巖石巖性的主要評價指標,同時對于其性質和潛在用途有著非常重要的影響,例如,在同等孔隙度條件下,顆粒越粗,對應的滲透率越大。

石灰巖是一種典型的沉積巖,在建筑、冶金、化工、塑料、涂料、食品等工業領域有著廣泛應用。而粒度是石灰巖的分類與利用的關鍵因素之一,不同工業用途對于礦物粒度的要求也不同。如在冶金工業中,煉鐵所需的石灰石粒度在15-60mm,燒結則要求粒度≤3mm。

以往的研究表明,拉曼光譜信號和背景的強度取決于所測試樣品的顆粒及其大小。研究人員在此基礎上研究了鈣質材料的拉曼信號強度變化和相關背景強度隨晶粒尺寸的變化,并開發出一種可以從拉曼光譜中提取平均晶粒尺寸定量信息的方法。

研究人員對來自不同意大利采石場的一組沉積鈣質巖樣品進行巖石學分類,然后進行拉曼光譜分析,同時還對相應的微球和結晶方解石粉末樣品進行了分析,發現拉曼信號與粒徑之間存在明顯的相關性,并獲得了校準曲線。實驗實現了拉曼信號和背景強度對晶粒和粒徑的可重復行為,因此證明了從前者的測量中獲得后者的半定量信息的可能性。

該成果可以在石灰工業領域以及各種科學環境和其他材料生產鏈中加以利用。由于設備便攜,該技術在采石時期就可以對石灰巖進行快速分析并分類,有利于有利于縮短石灰石材料的生產周期,減少成本。

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