Studio di applicabilità di tecnologie innovative per la misurazione di parametri chimico-fisici per il monitoraggio di caratteristiche geo-petrografiche per prodotti industriali

The wide geological occurrence of carbonate rocks in Italy represents a primary resource for the lime, cement and chemicals industries. To evaluate the potential of the different extracting sites, carbonate rocks must be accurately characterized in terms of mineralogical, geochemical and microstructural features. At the industrial level, and especially during the extraction phases, rapid and non-destructive characterization of the raw materials is required, in order to plan and optimize the geological exploration strategy. This work focuses on the use of carbonates as raw material in the lime industry and reports the results of an integrated multi-analytical approach in which three different portable analytical techniques were tested: portable X-ray fluorescence (pXRF), Raman spectroscopy (RS) and Laser-Induced Plasma Spectroscopy (LIPS). In particular, the work has tested the applicability of this multi-analytical approach to the in situ carbonate characterization, taking into account instrumental performance and settings, as well as possible sample variability. The three analytical techniques allowed to obtain precise and fast information for what concern the qualitative and semi-quantitative characterization of carbonate rocks. Moreover, the combination of the different techniques and the detailed analysis of the experimental data allowed the obtainment of microstructural details, such as the carbonate particle size, that represents a primary feature in the lime industry. The research represents therefore a successful example of applied petrography, based on a strong interdisciplinary approach (petrography, mineralogy and physics) and on a direct collaboration with the industrial counterparts.

La vasta estensione geologica delle rocce carbonatiche nel territorio nazionale e le loro peculiarità giacimentologiche, geochimiche e microstrutturali rendono necessario valutare le specifiche potenzialità del loro utilizzo nei diversi campi applicativi ed industriali, ad esempio legati all’industria della calce ma non solo. Nella gestione di queste materie prime, diventa di fondamentale importanza identificare le proprietà geologiche, mineralogiche e geochimiche in maniera rapida e non distruttiva, in modo da ottimizzare l'esplorazione geologica, la pianificazione e le decisioni riguardanti le tecniche di coltivazione e di estrazione a scala del giacimento. Nel presente lavoro viene presentato un approccio multi-analitico integrato nel quale sono state sperimentate tre differenti tecniche analitiche portatili, la Fluorescenza a Raggi X portatile (pXRF), la spettroscopia Raman (RS) e la spettroscopia LIPS (Laser-Induced Plasma Spectroscopy), valutando la loro applicabilità in termini di prestazioni, setting strumentali e tipologia di campione nell’ambito della caratterizzazione in situ di rocce carbonatiche. Le tre tecniche analitiche utilizzate hanno consentito di ottenere informazioni puntuali e rapide per la caratterizzazione qualitativa e semi-quantitativa di rocce carbonatiche. In particolare, è stato possibile ottenere dati, diretti e indiretti, sulla granulometria, la microstruttura e la geochimica delle rocce carbonatiche, fornendo, al tempo stesso, un ulteriore esempio delle possibili applicazioni delle tecniche in esame, già utilizzate per la risoluzione di problematiche estremamente diversificate.