Metody badań surowców mineralnych

fakultatywne

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.

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.

Efekty uczenia się w obszarze wiedzy:

K_W01 – ma pogłębioną wiedzę na temat procesów i czynników kształtujących Ziemię w zakresie geologii czwartorzędu, geomorfologii, stratygrafii, sedymentologii, paleontologii, geochemii, mineralogii, petrologii, geologii złóż

K_W06 – w pogłębionym stopniu zna nowoczesne instrumentalne metody analityczne wykorzystywane w badaniach substancji mineralnych i organicznych, zna zalety i ograniczenia poszczególnych metod, zna znaczenie badań empirycznych w rekonstrukcji środowisk przyrodniczych

K_W07 – zna zasady działania i możliwości analityczne określonej aparatury badawczej oraz zasady optymalnego planowania badań z wykorzystaniem dostępnego zaplecza badawczego

K_W10 – ma pogłębioną wiedzę na temat doboru i wykonania specjalistycznych badań laboratoryjnych i dokumentacyjnych w badaniach różnych typów skał; ma wiedzę o procesach sedymentacyjnych, tektonicznych i diagenetycznych zachodzących w różnych typach skał

K_W13 – posiada pogłębioną wiedzę nt. zasad planowania badań z wykorzystaniem technik i narzędzi badawczych dostępnych w jednostce a także poza nią, zna również zasady bezpieczeństwa jakie obowiązują w trakcie prac w laboratorium oraz w trakcie pobytu w terenie

Efekty uczenia się w obszarze umiejętności:

K_U01 – stosuje zaawansowane techniki badań laboratoryjnych, umie posługiwać się sprzętem laboratoryjnym, podstawową i zaawansowaną aparaturą badawczą

K_U02 – korzysta w sposób pogłębiony z zasobów internetowych danych geologicznych, potrafi dokonać ich weryfikacji, wykorzystuje do obliczeń geologicznych proste oraz zaawansowane programy komputerowe, interpretuje wyniki obliczeń w sposób opisowy lub graficzny

K_U04 – umie samodzielnie zanalizować zgromadzony materiał naukowy, zinterpretować otrzymane wyniki badań i wyciągnąć stosowne wnioski w oparciu o własne doświadczenia i najnowsze dane literaturowe

K_U10 – planuje empiryczne badania terenowe (rodzaj badań, kolejność, terenowa weryfikacja wyników) i kwerendę archiwów terenowych w celu pozyskania materiałów do osiągnięcia zamierzonego efektu naukowego lub praktycznego, wybiera punkty badawcze, pobiera próbki (wody, gruntu, skały) lub okazy wg odpowiednich technik

Efekty uczenia się w obszarze kompetencji społecznych:

K_K02 – współdziała w grupach tematycznych na zajęciach terenowych oraz podczas grupowych zajęć kameralnych

K_K07 – wykazuje odpowiedzialność za bezpieczeństwo swoje i innych podczas prac laboratoryjnych, w czasie kursów terenowych i na praktykach zawodowych

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).

zaliczenie może odbywać się w formie ustnej lub pisemnej - w zależności od liczebności grupy; forma pisemna (sprawdzian pisemny/egzamin) składa się z pytań wielokrotnego wyboru lub pytań otwartych; test jest przeprowadzany zdalnie lub stacjonarnie za pośrednictwem platformy cyfrowej Kampus lub Google Classroom

brak