Wydział: Inżynierii Materiałowej i Ceramiki  

Przedmiot: Ceramika Budowlana 

 

 

Identyfikacja składu mineralnego surowców 

ilastych i składu fazowego tworzyw metodą 

XRD 

Przygotował : 
Adam Kózka 
 

Kraków, 24. 10. 2013 

Wstęp 

     
   W badaniach surowców mineralnych duże znaczenie ma 

analiza  rentgenograficzna. Przyczyniło się do tego w dużym 
stopniu wprowadzenie proszkowej metody 
rentgenograficznej (metoda DSH) opracowanej w latach 
trzydziestych XX wieku przez Debye'a, Scherrera i HuUa do 
praktyki badawczej.  

Podstawy rentgenograficznej analizy 
fazowej I 

W rentgenograficznej analizie fazowej wykorzystuje się zjawisko dyfrakcji 
(ugięcia) promieni rentgenowskich, które zachodzi na elementach struktury 
ciała krystalicznego. Spełnia więc ono rolę trójwymiarowej siatki 
dyfrakcyjnej. Zależność kierunków interferencyjnie wzmocnionego 
promieniowania rentgenowskiego od -odległości międzypłaszczyznowych 
określa równanie Braggów—Wulfa: 

Podstawy rentgenograficznej analizy 
fazowej II 

Zależność ta widoczna jest także na rysunku .1 W praktyce ze wzoru 
Braggów-Wulfa wyznacza się wartość  

Podstawy rentgenograficznej analizy 
fazowej III 

    Rentgenograficzną analizę fazową metodą proszkową 

DSH umożliwia aparatura, która zapewnia: 

 



 wytwarzanie monochromatycznego promieniowania 
rentgenowskiego (generator, lampa rentgenowska, filtr 
absorpcyjny wzgl. monochromator krystaliczny), 
 



 rejestrację interferencyjnie wzmocnionego 
promieniowania rentgenowskiego przy wykorzystaniu 

detekcji filmowej lub licznikowej z użyciem np. 
licznika Geigera-Mullera lub scyntylacyjnego 

Rejestracja rentgenogramów w 
metodzie proszkowej DSH 

Przygotowanie próbek do analizy DSH 
minerałów ilastych 



Uziarnienie próbki :5 µm 



Masa próbki: 100-500 mg 



Sporządzenie próbek o teksturze równoległej przez 
sedymentacje cząstek z zawiesin wodnych. 

Analiza jakościowa 

    

   

Identyfikacja minerałów metodą proszkową DSH opiera 

się na założeniu, że każdą substancję krystaliczną charakteryzuje 
zbiór odległości międzypłaszczyznowych d. Zbiór ten, 
uszeregowany według malejących wartości liczbowych i 
uzupełniony intensywnościami odpowiednich refleksów, stanowi 
cechę rozpoznawczą minerałów.  

Identyfikacja Dyfraktogramów 

    Tradycyjną identyfikację przeprowadza się 

dwustopniowo. Polega ona na: 



stwierdzeniu zgodności wartości d i I kilku - 
najczęściej pięciu - pików dyfrakcyjnych analizowanej 
próbki z danymi wzorcowymi określonego minerału.  



stwierdzeniu zgodności wszystkich pozostałych pików 
zarejestrowanych w zakresie pomiarowym z danymi 
wzorcowymi określonego minerału. 

Progi wykrywalności minerałów w metodzie 
DSH  

    

W przypadku mieszaniny minerałów należy pamiętać, że przy małej 

zawartości określonego składnika na dyfraktogramie pojawiają się tylko jego 

najmocniejsze piki, a gdy jest ona bliska progu wykrywalności - zaledwie 

jeden. Wykrywalność minerałów w mieszaninie zmienia się w szerokim 
zakresie, zwykle w granicach 0,5-40%. Przykładowe progi wykrywalności 
wybranych faz mineralnych podano w tabeli 1: 

Tabela 1. Progi wykrywalności wybranych minerałów 

Przykłady dyfraktogramów  

Rys 3 Dyfraktogramy rentgenowskie iłu poznańskiego płomienistego (pstrego) Słowiany (a) i iłu 
krakowieckiego Wola Rzędzińska (b): Ch - chloryt (klinochlor), D - dolomit, I - illit, K - kaolinit, 
Kc - kalcyt, Q - kwarc, Sk - skaleń, Sm- smekryt 

Rentgenograficzny klucz do oznaczeń minerałów  

d [nm] 

I 

Minerał 

1,2 

10 

montmoryllonit 

1 

10 

muskowit 

0,714 

10 

kaolinit  

0,718 

10 

chloryt 

0,357 

10 

kaolinit 

0,359 

10 

chloryt 

Tabela 2. Klucz do wybranych minerałów 

Zmiany wartości d minerałów ilastych 
wstępną obróbką surowca 

Tabela 3: zmiany wartości d po wstępnej obróbce surowca 

Dyfraktogram próbek iłu 
trzeciorzędowego, mio- pliocen  

Rys 4.Dyfraktogram próbek iłu ( trzeciorzęd , mio- pliocen) , (M- montmoryllonit, I- illit, 
K- kaolinit , Q- kwarc , d [ nm ]  

Analiza dyfraktometryczna popiołu 
lotne z węgla kamiennego  

Rys 5. Analiza dyfraktometryczna popiołu lotnego  z węgla kamiennego spalonego w 
konwencjonalnym kotle pyłowym ( MI- mulit , Q- beta kwarc)  

Analiza ilościowa  

   

Metoda Rietvelda wykorzystywana jest w coraz 

większej ilości programów stosowanych do analizy 
składu mineralnego przy użyciu dyfrakcji 
rentgenowskiej. Daje ona możliwość komputerowego 
modelowania struktury krystalograficznej konkretnych 
minerałów występujących w badanym materiale, a 
następnie wykorzystywania ich jako wzorców przy 
analizie składu ilościowego. 
 

Metoda Rietvelda 

   

Metoda Rietvelda wykorzystuje fakt, że – znając parametry 

komórki elementarnej danego minerału – można wyliczyć 
matematycznie uzyskiwany dla niego obraz dyfrakcyjny (dyfraktogram 
rentgenowski). Intensywność refleksów (wyrażona jako ilość zliczeń na 
sekundę) na dyfraktogramie rentgenowskim definiowana jest wzorem: 

 
 

gdzie: 
Lp– czynnik Lorentza oraz polaryzacyjny, 
F – zdolność pakietu do rozpraszania promieniowania rentgenowskiego (kwadrat czynnika 
strukturalnego), 
m– czynnik wielokrotności, 
hkl– wskaźniki danej płaszczyzny sieciowej, 
bg– tło pomiarowe 

Analiza jakościowa w programie SIROQUANT 

Rys 6,7 Analiza jakościowa w programie SIROQUANT 

Analiza ilościowa w programie SIROQUANT 

Rys. 8 Analiza ilościowa w programie SIROQUANT Objaśnienie żółta linia na rysunku– 
dyfraktogram eksperymentalny, czerwona – dyfraktogram wyliczony, niebieska – wykres 
różnicowy 

Porównanie wyników ilościowych 

Tabele 3,4 porównanie analizy ilościowej dla dwóch programów próbek 1 i 2 

Literatura 



PIOTR WYSZOMIRSKI, KRZYSZTOF GALOS SUROWCEMINERALNE I 
CHEMICZNEPRZEMYSŁU CERAMICZNEGO 2007  



Artykuł: Sylwia Kowalska , Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, 
Określanie ilościowego składu mineralnego skał zawierających minerały ilaste metodą 
Rietvelda Nafta-Gaz, nr 12/2013 



E. Brylska , P. Murzyn , J. Stolecki : Ceramiczne materiały budowlane. Kraków 2014. 



J. Kubisz, W. Żabiński Materiały do ćwiczeń z mineralogii . Kraków 1971 

Dziękuję za uwagę