Metody badań surowców mineralnych

obowiązkowe

Ze względu na charakter przedmiotu (zrozumienie podstaw fizykochemicznych metod badawczych oraz rodzaj badanych substancji) zalecane jest posiadanie zarówno podstaw z chemii nieorganicznej i fizyki, jak również odbycie mineralogii i petrologii.

Omawiane są podstawowe metody badań instrumentalnych (z wyłączeniem metod dyfrakcji rentgenowskiej) stosowanych w szeroko rozumianych naukach mineralogicznych do analizy nieorganicznych surowców mineralnych. Prezentowane są podstawy teoretyczne metod, budowa aparatury analitycznej, preparatyka i praktyka analityczna oraz zasady interpretacji otrzymanych danych.

Na zajęciach prezentowane są podstawowe metody badań instrumentalnych wykorzystywanych w szeroko rozumianych naukach mineralogicznych do analizy nieorganicznych surowców mineralnych. Metody zostały dobrane w taki sposób, by zaznajomić studenta do samodzielnego przygotowania materiału mineralnego i przeprowadzenia na nim podstawowych badań instrumentalnych mających na celu charakterystykę chemiczną i mineralogiczną.

Zajęcia zapoznają studenta z następującymi technikami badawczymi (wymienione poniżej techniki badawcze nie obejmują metod dyfrakcji rentgenowskiej omawianych w ramach odrębnego przedmiotu):

1) przygotowywanie materiału mineralnego do badań instrumentalnych

a. preparaty zakryte i odkryte do badań w mikroskopie optycznym i elektronowym

b. kruszenie, rozdrabnianie, mielenie, ucieranie – typy i rodzaje urządzeń, materiały urządzeń rozdrabniających, możliwości kontaminacji próbki

c. rozdrabnianie i separacja ręczna

2) rozdzielanie minerałów przy użyciu separatora magnetycznego

a. własności magnetyczne materiałów

b. budowa izodynamicznego separatora magnetycznego i warunki pracy urządzenia przy wydzielaniu wybranych minerałów; zasady BHP pracy z urządzeniem;

3) rozdzielanie minerałów metodami gęstościowymi – metoda osadzania w cieczach ciężkich:

a. pod wpływem siły ciężkości (w poliwolframianie sodu);

b. (opcjonalnie) pod wpływem siły odśrodkowej przy użyciu wirówek probówkowych;

4) analiza termiczna (DTA-DTG)

a. zasada pomiaru efektów termicznych, rodzaje efektów termicznych

b. termiczna analiza różnicowa, analiza termograwimetryczna i termograwimetryczna różnicowa, dylatometria, analiza składu gazów

c. typy przyrządów i aparatów stosowanych w analizie termicznej

d. termogramy podstawowych grup minerałów

e. analiza składu próbek monomineralnych i mieszanin; błędy analityczne

5) fluorescencja rentgenowska (XRF)

a. spektroskopia promieniowania rentgenowskiego i fotoelektronów

b. zjawisko wtórnego promieniowania rentgenowskiego i jego detekcja

c. budowa spektrometru XRF i preparatyka

d. system dyspersji długości fali (WDS) i dyspersja energii (EDS)

e. zastosowanie metody w badaniach geologicznych.

6) skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM)

a. budowa i typy mikroskopów elektronowych, tryby pracy

b. oddziaływanie wiązki elektronów z próbką i wykorzystanie analityczne powstających typów promieniowania

c. tworzenie obrazów SEM (elektrony wtórne, elektrony wstecznie rozproszone)

d. zastosowania analityczne.

W trakcie wykładów studenci zapoznają się podstawami fizykochemicznymi metod, schematami i budową aparatury analitycznej, zaś w części ćwiczeniowej zaznajamiają się z urządzeniami badawczymi, praktyką i tokiem analitycznym, sposobami i technikami przygotowywania preparatów. Ważną części pracy ćwiczeniowej jest poznanie najważniejszych sposobów prezentacji i interpretacji otrzymanych danych, a także omówienie wad i zalet metody oraz źródeł błędów w oznaczeniach.

Wykład + ćwiczenia = 90 godzin

praca samodzielna studenta ok. 20 godzin

razem ok. 110 godzin

J. Drzymała: Podstawy mineralurgii. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.

R. Gill: Modern analytical geochemistry. Taylor and Francis.

Metody badań minerałów i skał. Praca zbiorowa. Wydawnictwa Geologiczne.

A. W. Nicol: Physicochemical methods of mineral analysis. Plenum Press.

S. J. B. Reed. Electron microprobe analysis and scanning electron microscopy in geology. Cambridge University Press.

W. Szczepaniak: Metody instrumentalne w analizie chemicznej. PWN.

Po ukończeniu przedmiotu student:

zna zjawiska fizykochemiczne będące u podstaw 6 poznanych metod badawczych

zna budowę, zasady działania i możliwości analityczne aparatury badawczej

jest zapoznany z podstawowymi technikami preparacyjnymi poznanych metod instrumentalnych

zna zalety i wady poszczególnych metod instrumentalnych oraz wyjaśnia możliwe źródła błędów analitycznych

w oparciu o zdobytą wiedzę potrafi samodzielnie zaplanować optymalny tok analityczny dla oznaczeń składu pierwiastkowego i fazowego materiałów nieorganicznych (skały, minerały, surowce mineralne i ceramiczne, itp.)

jest przygotowany do współpracy z personelem technicznym lub do samodzielnej obsługi poznanych urządzeń badawczych

potrafi samodzielnie opracować i analizować otrzymane wyniki oraz zaproponować ich interpretację

KRK dla kierunku Geologia stosowana

K_W01 - dostrzega wielorakie związki między składowymi środowiska przyrodniczego

K_W02 - zna problemy i metody badawcze z dziedziny nauk przyrodniczych

K_W03 – zna proste i zaawansowane instrumentalne metody analityczne stosowane w badaniach skał, minerałów i substancji pochodzenia organicznego, chemizmu i dynamiki wód i innych elementów środowiska przyrodniczego

K_W07 - zna narzędzia zarządzania w geologii

K_W08 - rozróżnia narzędzia i procedury prawno – administracyjne i ekonomiczno - finansowe w geologii stosowanej

K_W11 – rozumie miejsce polityki resortowej i zasad zrównoważonego rozwoju w życiu społeczno – gospodarczym

K_W12 - zna modele opisujące środowisko geologiczne

K_W13 - interpretuje międzynarodowy wymiar geologii stosowanej

K_W14 - zna zasady korzystania z zasobów naturalnych (złóż surowców mineralnych, wody, powietrza, biologicznych, itp.)

K_U01 – wykonuje i opisuje proste zadanie badawcze indywidualnie i zespołowo

K_U02 – dobiera właściwą metodologię do rozwiązania problemu badawczego lub projektowego

K_U06 - wykorzystuje modele środowiskowe do interpretacji zmian zachodzących w przyrodzie ożywionej i nieożywionej

K_U09 - sporządza proste raporty oraz wytyczne do ekspertyz na podstawie zebranych danych

K_K01 - skutecznie komunikuje się w mowie i na piśmie ze społeczeństwem i specjalistami z różnych dziedzin w zakresie geoinżynierii

K_K02 - docenia rolę edukacji praktycznej, ekologicznej i zdrowotnej

K_K03 - doskonali swoje umiejętności zawodowe

K_K09 – rozumie potrzeby poszukiwania nowych technologii

K_K12 - dba o rzetelność i wiarygodność swojej pracy

zaliczenie bloków ćwiczeniowych poprzez przygotowanie pisemnego sprawozdania lub poprzez pisemny sprawdzian obejmujący zakres danego bloku, a tekże bieżące przygotowanie do zajęć i aktywność w ich trakcie – 40% oceny

sprawdzian pisemny z części wykładowej na zakończenie semestru zawierający pytania otwarte z każdego omawianego działu (czas pisania 60 minut) – 60% oceny

kontrola obecności na ćwiczeniach (warunek zaliczenia przedmiotu).

brak