Methoden der Mineralogie

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Gisela Linden
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1 Methoden der Mineralogie Meurig P. Jones Übersetzt von Manfred Schöttle / Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1997

Inhalt 1 Einführung in die angewandte Mineralogie 1 1.1 Allgemeine Grundlagen 1 1.1.1 Der Bedarf an mineralischen Rohstoffen 1 1.1.2 Die Herkunft der Minerale 3 1.1.3 Marktfähigkeit von Mineralen 3 1.

2 Inhalt 1 Einführung in die angewandte Mineralogie Allgemeine Grundlagen Der Bedarf an mineralischen Rohstoffen Die Herkunft der Minerale Marktfähigkeit von Mineralen Die Rolle des Verfahrenstechnikers Begriffsbestimmungen Was ist Mineralogie? Was ist ein Mineral Gesteine Minerallagerstätten Erzlagerstätten Mineralkörner und Gesteinsfragmente Nomenklatur der Minerale Klassifikation der Minerale Identifikation der Minerale Welche Kenntnisse braucht der Verfahrensingenieur? Zusammenfassung 12 2 Probennahme Einführung Definitionen Herstellung einer Probe Gesuchte Informationen Primäre Probennahme Kernbohrung Schlagbohrverfahren Graben und Schürfgräben Aufbereitungsanlagen Handelsprodukte Probenteilung Methoden der Probenteilung Untersuchung des Probenmaterials Herstellung von Anschliffen Messungen an Anschliffen Fehlerquellen während der Messung Betriebsbedingte Fehler Statistische Fehler Schlußfolgerung Zusammenfassung 25 3 Mineraltrennung Einführung Separieren von Mineralen aus dem Gesteinsverband Trennungsmethoden Siebklassierung Klassierung durch Fallgeschwindigkeit (Schlämmen) Schwereflüssigkeiten Hydraulische Methoden der Mineraltrennung Trennung durch Flotation 38 /

Inhalt VII Magnetische Trennung 39 Elektrische Methoden der Mineraltrennung 44 Auslesen von Hand 44 Einige weitere Methoden der Mineraltrennung 45 Schlußfolgerungen 46 Mineralbestimmung 47 Einführung

3 Inhalt VII Magnetische Trennung 39 Elektrische Methoden der Mineraltrennung 44 Auslesen von Hand 44 Einige weitere Methoden der Mineraltrennung 45 Schlußfolgerungen 46 Mineralbestimmung 47 Einführung 47 Diagnostische Eigenschaften 47 Kristallstruktur 47 Chemische Zusammensetzung 47 Vorläufige Identifizierung 48 Auswahl des Probenmaterials 48 Feinkörnige Entmischungsminerale 49 Minerale aus festen und flüssigen Bestandteilen 49 Minerale aus festen und gasförmigen Bestandteilen 49 Minerale aus festen, flüssigen und gasförmigen Bestandteilen 49 Überzüge auf sonst homogenen Mineralen 49 Überzüge aus Verwitterungsprodukten 50 Ausgelaugte Oberflächen 50 Weitere zu berücksichtigende Faktoren., 50 Der ideale Bestimmungsschlüssel 50 Die Mineralbestimmung in der Praxis 51 Auswahl der Probe 52 Dichte der Mineralkörner 52 Härte 53 Farbe 54 Zusammensetzung der Minerale 56 Kristallhabitus 56 Spaltbarkeit 56 Magnetisches Verhalten 57 Geschmack 57 Schlußfolgerungen 57 Das Polarisationsmikroskop in der angewandten Mineralogie 58 Die optischen Eigenschaften der Minerale 58 Das Polarisationsmikroskop 58 Der Gebrauch des Durchlichts 60 Das Auflicht-Polarisationsmikroskop 65 Arbeiten mit polarisiertem Licht in der angewandten Mineralogie 69 Die Mineralidentifizierung 69 Partikel- und Korngrößenmessungen 69 Bestimmung des Mineralanteils 69 Die Kornform 69 Die Zusammensetzung von Partikeln 69 Das Gefüge von Gesteinen und Partikeln 69 Mineralassoziationen 69 Schlußfolgerungen 70 Theorie der Bildanalyse 71 Einführung 71 Was ist Bildanalyse 71 Der Anschliff 71 Wie man Anschliffe richtig auswertet 71 Die Bildanalyse 71

VIII Inhalt 6.4 Die Geschichte der Bildanalyse 72 6.4.1 Was ist zu bestimmen? 72 6.4.2 Traditionelle Meßmethoden 72 6.5 Die verschiedenen Meßtechniken 73 6.5.1 Das Flächenmeßverfahren nach de Lesse 73 6.

4 VIII Inhalt 6.4 Die Geschichte der Bildanalyse Was ist zu bestimmen? Traditionelle Meßmethoden Die verschiedenen Meßtechniken Das Flächenmeßverfahren nach de Lesse Das lineare Meßverfahren nach Rosival Punktzählverfahren nach Glagolev Teilchen- oder Kornzählungen Grenzen der Verwendung und arbeitstechnische Fehlerquellen in der Bildanalyse Fehler aufgrund des begrenzten räumlichen Auflösungsvermögens Fehlidentifizierung Protokollierfehler Fehler bei der Auswertung Störungen durch zusammengesetzte Partikel Fehler aufgrund des Gebrauchs falscher Mineraldichten Die Berechnung der statistischen Fehler Die binominale Verteilung Die Statistik beim Bruttozählverfahren Schlußfolgerungen 81 7 Moderne Bildanalysesysteme Allgemeines Moderne Methoden der Bildanalyse Wie sollte ein automatisches Bildanalysesystem gestaltet sein Vergleich zwischen manuellen und automatischen Systemen Gegenüberstellung der verschiedenen automatischen Meßsysteme Flächenmeßverfahren Automatische Linienmeßverfahren Punktmeßverfahren Probenpräparation für automatische Bildanalysen Darstellung der Daten aus Bildanalysen Schlußfolgerungen 97 8 Interpretation der Bilder mineralogischer Proben Einführung Die Stereologie Modalanalyse Die Korngrößenverteilung Bestimmung der Partikelform Mineralassoziationen Teilchenzusammensetzungen Gefügestruktur einzelner Partikel Weitere ableitbare mineralogische Parameter Größen, die sich mit Hilfe mikroskopischer Schnitte nicht bestimmen lassen Zusammenfassung Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlen und weitere Methoden der mineralogischen Analyse Einführung Die Erzeugung von Röntgenstrahlen im Labor Das kontinuierliche Röntgenstrahlenspektrum Das kritische Anregungspotential Die charakteristischen Spektren Der Röntgenstrahlengenerator Die Registrierung von Röntgenstrahlen 111

Inhalt IX 9.3.1 Photographische Filme 111 9.3.2 Leuchtschirme 111 9.3.3 Der Szintillometer 111 9.3.4 Die Ionisationskammern 111 9.3.5 Festkörper-Röntgenstrahlendetektoren 112 9.

5 Inhalt IX Photographische Filme Leuchtschirme Der Szintillometer Die Ionisationskammern Festkörper-Röntgenstrahlendetektoren Die Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit Materie Absorption Mögliche Gefahren im Umgang mit Röntgenstrahlung Die Anwendung von Röntgenstrahlen in der Mineralogie Die Röntgenbeugungsanalyse Die Bestimmung eines unbekannten Minerals Die Bestimmung von Mineralverhältnissen Die Röntgenfluoreszenzspektroskopie Die Probenpräparation für die Röntgenfluoreszenzanalyse On-stream" - Röntgenfluoreszenzanalysen Röntgenfluoreszenzanalyse: Allgemeines Die Elektronenstrahl-Mikrosondenanalyse Einführung Die Probenpräparation Die Anwendung der Elektronenstrahl-Mikrosonde in der Mineralogie Die Elektronenstrahl-Mikrosonde: Zusammenfassung Das Rasterelektronenmikroskop Allgemeines Die rückgestreuten Elektronen Einige weitere Methoden der mineralogischen Analytik Radiographische Techniken Die Infrarot-Spektroskopie Thermische Verfahren Die Rolle der Mineralogie bei der Aufbereitung von Mineralen Einführung Typische Abläufe einer Mineralaufbereitung Notwendige mineralogische Kenndaten Identifizierung der Minerale Zusammensetzung der Minerale Mineralogische Zusammensetzung der Erze Korngrößenverteilung der Minerale Eigenschaften der Minerale Gefüge von Erzen Größenverteilung der Partikel Form der Partikel Zusammensetzung der Partikel Gefüge der Partikel Zusammenfassung der notwendigen mineralogischen Grunddaten Generelle Schlußfolgerungen: der Wert quantitativer mineralogischer Untersuchungen für die Mineralindustrie Mineralogische Untersuchung einer Probe 156 Anhang 1: Praktische Hinweise und Übungen 158 Einführung 158 Labor-Protokollbücher 158 Übung 1: Probennahme 159 Übung 2: Identifizierung von Mineralen, Bestimmung der Korngröße und Partikel- Abtrennung 160 Übung 3: Untersuchung mit Hilfe von Mikroskop und Binokular (Stereomikroskop) 167

X Inhalt Übung 4: Bestimmung der Dichte 173 Übung 5: Schweretrennung von Mineralen 175 Übung 6: Das Durchlicht-Polarisationsmikroskop 176 Übung 7: Herstellung von Dünnschliffen 178 Übung 8: Das

6 X Inhalt Übung 4: Bestimmung der Dichte 173 Übung 5: Schweretrennung von Mineralen 175 Übung 6: Das Durchlicht-Polarisationsmikroskop 176 Übung 7: Herstellung von Dünnschliffen 178 Übung 8: Das Reflexions-Polarisationsmikroskop 179 Übung 9: Herstellung polierter Anschliffe 181 Übung 10: Quantitative Bestimmung von Mineralanteilen mittels Punkt- und Teilchen- Zählverfahren 184 Übung 11: Bestimmung des Mineralbestands eines Strandsandes 187 Übung 12: Mikrophotographie 188 Anhang 2: Bestimmungsgang: Identifizierung von Mineralkörnern Zusammenfassung 189 Bestimmungsgang Benötigte Geräteausstattung und Reagenzien Vorgehensweise Auswahl der Mineralprobe Erhebung der Grunddaten Einstufung der Minerale in Dichteklassen Einstufung der Minerale in Klassen nach dem Brechungsindex Einstufung der Minerale in Härteklassen Einstufung nach der Strichfarbe Einstufung nach dem magnetischen Verhalten Einstufung nach der Löslichkeit in Säuren Tüpfel-Test-Untersuchungen Zusätzliche Testversuche Tests zur Bestätigung Protokollierung der Testergebnisse Erläuterung zu den Bestimmungstabellen 198 Anhang 3: Elemente in alphabetischer Reihenfolge mit ihren Ordnungszahlen und relativen Atomgewichten 229 Anhang 4: Elemente angeordnet nach steigender Ordnungszahl 230 Anhang 5: Ausgewählte Minerale angeordnet nach steigender durchschnittlicher Ordnungszahl 231 Anhang 6: Minerale angeordnet nach Elementen 232 Literatur 248 Glossar 250 Sachregister 254 Farbtafel 261

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