背景の適用

近年、経済の発展、特に新興産業の台頭に伴い、製造分野では、リチウムアルミニウム系合金が航空機、ロケット、船舶、車両の筐体または構造部品に使用され、リチウム系樹脂が潤滑に使用されている。原子力発電分野では、リチウムはウラン原子炉の核分裂制御棒として使用され、制御された核融合の主要原料として使用されている。注目すべきは、戦略的新興産業分野ではリチウムが新エネルギーに使われており、現在の新エネルギー自動車の一般的な応用には大量のリチウム源が必要である。

リチウム源の大部分はリチウム鉱石の採掘及びその後の精製技術によって取得される。一方、リチウムの地殻中の含有量は約0.0065%で、既知のリチウム含有鉱物は150種類以上あり、主にリチウム輝石、リチウム雲母、透リチウム長石、リンリチウム石鉱などの形式で存在し、世界のリチウム鉱は主に南アメリカ、北アメリカ、アジア、オセアニア、アフリカに分布している。世界のリチウム資源は主に固体硬岩型（偉晶岩型または花崗岩型リチウム鉱脈）と液体ハロゲン水型（リチウムリッチ塩湖ハロゲン水など）の2種類の形式で存在する。現在採掘利用されているリチウム資源は主に偉晶岩鉱床とハロゲン水鉱床である。我が国のほとんどのリチウム鉱資源（86.8%のハロゲン化リチウムと60.5%の硬岩リチウム）はチベット高原、四川西部地区などの自然条件の悪い場所に分布し、開発が難しく、技術が不足している。

アフリカではリチウム鉱の中で資源埋蔵量が大きく、資源量が集中していることが明らかになっており、現在発見されているリチウム鉱の中で78%の埋蔵量と88%の資源量はコンゴ（金）とマリ両国に分布し、コンゴ（金）を主としている。アフリカのリチウム鉱のほとんどは花崗偉晶岩に関連する硬岩型リチウム鉱であり、しばしば亀裂構造が進化した後、アルカリ性マグマ、炭酸マグマ、偉晶岩などの総合作用の産物に形成され、鉱石鉱物はリチウム輝石を主とする。

品位の高いManono鉱（錫リチウム鉱、平均品位1.65%Li2O）とGoulamina鉱（硬岩リチウム鉱、平均品位1.51%Li2O）すでに複数の中国リチウム塩メーカーと提携しており、良質リチウム鉱プロジェクトの競争が激しい。2020年以来、カン鋒リチウム業、盛新リチウムエネルギー、天宜リチウム業、中鉱資源などの会社はアフリカにおけるリチウム鉱山の配置を加速させ、複数の包括販売協定を締結し、さらに深い株式協力を展開した。リチウム鉱石の採掘にはリチウム含有量の測定が必要である。第三者検査機関は、誘導結合プラズマ質量分析計（ICP−MS）または化学滴定法を用いてリチウム含有量の測定を行う。リチウム元素が微量である場合、その含有量<15%>50 ~ 60%は滴定法を選択する方が正確性が高い。しかし、単一サンプルのテスト費用は600元以上も高価であり、

通常、データの正確性と安定性のために、サンプル送出検査個数は一般的に3-5個に達し、1回のサンプル送出試験費用は2000元以上に達し、しかも試験周期は長く、国内では一般的に最低7営業日以上で試験結果を得ることができ、またアフリカで野外採鉱作業を行う場合、リチウム鉱中のリチウム含有量データを得るにはサンプルを関連検査実験室に送って分析しなければならず、周期はもっと長い可能性がある。

そのため、このような状況では、携帯型X線回折（pXRD）分析器は大きな優位性を発揮するだろう：

1、携帯機器、操作が簡単で、いつでもどこでも正確に鉱物成分と含有量をテストする。

2、リチウム鉱中のリチウム含有量を迅速に測定し、効率が高く、15分程度で結果を検出することができる。

3、長期的に見ればコストを削減でき、毎回費用をかけて検査機関に送る必要はない。

X線回折計の応用

映SHINE計器は携帯型XRD/XRF装置であり、映SHINE計器移動式XRDシステムは高性能、全閉鎖、電池操作、閉鎖放射線式携帯XRD分析器であり、マグネシウムからウラン元素に対する使い捨て高速XRFスキャンを通じて、材料の主要成分、副成分または微量成分の全結晶相ID情報を提供することができる。システムはサンプルを非常に少ない準備を行う技術とそのサンプルキャビンであり、オペレータは野外でサンプルを迅速に分析することができる。

映SHINEの分析速度は極めて速く、データ品質が高く、しかもユーザーが最も検査結果を知りたいサンプル検査現場で、ユーザーにリアルタイムで定量化学成分値を提供する

X線回折データの結果を処理するために必要なソフトウェア（CrystalX解析ソフトウェア）が、映SHINEとともにユーザに同時に搬送される添付ファイルにあります。このソフトウェアにはAMCSD鉱石データベース、ICDD鉱石データベース、ICSD鉱石データベースが統合されており、ユーザーのデータベース間の物質マッチングをサポートしている。定量分析に対して、CrystalX分析ソフトウェアは参考密度比率（RIR）定量分析方式及び各種回折パターンを分析するツールを提供した。

また、映SHINEは、第三者プロジェクトにおけるXRDパターンの判読情報を容易に入手できるように、XRDパターンデータを複数のファイル形式で提供することもできる。

検出事例

1）サンプル紹介

アフリカのリチウム鉱のほとんどは、偉晶岩に関係する硬岩型リチウム鉱である。含鉱偉晶岩は帯状構造偉晶岩と無帯状構造偉晶岩の2種類に分けることができる。

（1）帯状構造の偉晶岩リチウム鉱床。この種の鉱床の鉱物成分は複雑で、リチウム輝石、透リチウム長石、リチウム雲母、リチウム霞石、リンアルミニウムリチウム石などの鉱物を大量に含むほか、総合利用可能な緑柱石、ニオブタンタル鉄鉱、錫石、セシウム榴石などの多種の希少金属鉱物を少量含むことが多い。このような鉱床におけるリチウム輝石の含有量は約20%で、結晶は粗大で、最大長さは14 mを超えることができ、現在の良質な低鉄リチウム輝石精鉱の主要な源（例えばオーストラリアのグリンブシスリチウム鉱）である。

（2）無帯状構造の偉晶岩鉱床。このような鉱床の偉結晶岩体は基本的に単相均質岩体であり、ナトリウム長石、微斜長石、石英、白雲母とリチウム輝石から構成され、少量の鉱物には緑柱石、錫石とタンタルニオブ鉱物がある。リチウム輝石の分布は均一で、その含有量は岩体総量の25%を占めることができ、偉晶岩型リチウム輝石の重要な源である。このようなリチウム鉱床は、通常、独立したリチウム鉱床、または少量のベリリウムとタンタルを伴うリチウム鉱床である。米国ノースカロライナ州の「錫石-リチウム輝石」帯のキングス山鉱床とベッサーマー城鉱床が代表的だ。

これらの結晶鉱物はX線回折計（XRD）によって検出され、分析され、定量結果を提供することができ、操作が簡単で迅速で、測定結果が正確で、鉱物の採掘時にLi2O品位の高さが保障されている。

2）サンプル/サンプル作成

本実験は浪声公司の映SHINE携帯型X線回折（XRD）分析器を用いて、アフリカマリ産リチウム輝鉱に対して測定分析を行い、浪音が提供するポケットサンプルボックスを通じて粉末サンプルを製造し、サンプルをサンプルカプセル内に入れて測定し、サンプル回折スペクトルを得て、CrystalX分析ソフトウェアを用いて回折スペクトルに対して成分定性と定量分析を行った。

3）鉱石試験フローチャート

4）解析結果

図#低品位リチウム輝鉱の分析結果

図#高品位リチウム輝鉱の分析結果

波音社の映SHINE携帯型X線回折（XRD）分析器による試験結果から、アフリカのマリリチウム輝鉱は主にリチウム輝石、ナトリウム長石、石英から構成されていることが分かった。

1#低品位リチウム輝鉱におけるリチウム輝石（LiAlSi2O型6）質量分率は12.75%であり、計算したLi2Oの品位は1.03%、

2#高品位リチウム輝鉱におけるリチウム輝石（LiAlSi2O型6）質量分率40.84%、すなわちLi2Oの品位は3.29%であった。以上より、分析結果はアフリカマリリチウム輝鉱中のリチウム輝石（LiAlSi2O型6）の含有量から、Li2Oの品位は、アフリカ採鉱現場のリチウム輝鉱中のLi2Oの品位高低鑑別は重要なデータサポートを提供する。

結論

分析の結果、波音会社SHINE映ポータブルXRD分析器の現場で迅速にマリリチウム輝鉱中のリチウム輝石の含有量を分析してLiを得た2Oの品位は、採鉱業界が効率的で正確なデータサポートを提供し、プロジェクトの推進を加速するのに役立つ。