选矿概论工艺矿物学

选矿概论Mineralprocessing2二、工艺矿物学概论工艺矿物学processmineralogy服务于现代工业生产，以工业固体原料与其产物的矿物学特征和加工过程中的矿物性状为研究目标的边缘性科学。矿产资源评价选冶加工产品质量分析3目录1工艺矿物学概况2工艺矿物学的研究内容-10项3工艺矿物学的研究方法4工艺矿物学的研究阶段41、工艺矿物学概况1.1工艺矿物学的出现（1）20世纪初叶，近代大工业的建立，使人类工业的需求与矿产资源的利用率发生严重矛盾；（2）“贫细杂”矿产资源的综合回收利用，在工业生产和技术进步的有力推动下，应运而生工艺矿物学；（3）20世纪40年代后，基础学科与测试技术的进步加快了工艺矿物学的发展，如：概率论、数理统计的引进，光学显微镜、X射线衍射、电子显微镜、电子探针的应用等；（4）1974年，《工艺矿物学-新的矿物学分支》一文的发表，标志着工艺矿物学成为一门独立的技术科学。51、工艺矿物学概况测试范围：(1)矿物组成及含量；(2)矿物的粒度分布；(3)目标矿物解离度；(4)目标矿物与其它矿物连生程度及分布；(5)元素赋存状态。MLA（MineralLiberationAnalyser）矿物解离度测定仪工艺矿物学参数自动测试系统61、工艺矿物学概况物质组成研究所应用现代测试、鉴定手段，研究确定原矿及其选冶产物的矿物组成及其分布，研究考察影响或制约生产工艺运行质量的矿物性状（包括几何、物理、化学等方面的表现与特征），为原矿及其选冶产物的最优化综合利用提供基础依据。http://gzs.zjky.cn/yjkf/kjtd/wzzc/wzzc_zysbss01.html71、工艺矿物学概况1.2工艺矿物学的地位与作用工艺矿物学是地质、选矿、冶炼等部门技术进步的重要依托。（1）为选矿试验提供相应的矿石特征资料，积极走向资源综合利用的全过程；（2）有效参与到地质勘探、矿床评价、储量计算等基础地质过程中；（3）注意对矿石性质的地质成因分析和微观机理分析；（4）有效发挥学科在国民经济中的作用，积极开展服务于本学科的专用测试仪器、方法和手段的研究。82、工艺矿物学的研究内容2.1原料与产物中的矿物组成查清原料与产物里的所有矿物种属；判明各主要矿物成分的变化规律；考查伴生物质特征；确定各组分的含量。92、工艺矿物学的研究内容2.1原料与产物中的矿物组成例如：铂，早在200多年前就被发现。1735年，西班牙政府颁布法令，明文规定铂为有害杂质，责令除去砂金矿中的铂。直到19世纪，发明干式冶炼制取铂的方法，并探明铂的可贵性质后，铂才成为工业上的贵重金属。含有一定数量铂的矿物集合体，称为铂矿石。102、工艺矿物学的研究内容2.2原料与产物中的矿物粒度分析矿石分选时，矿物的粒度大小，既是确定破碎方法和磨矿细度的关键因素，又影响着选矿工艺的选择。例如：从金矿石中提取含金矿物，粒度为0.25-5.0mm的粗粒含金矿物，宜采用重选方法；粒度为10-74μm的细粒，多采用浮选法回收；粒度小于10μm的，氰化浸出是最有效的方式。112、工艺矿物学的研究内容2.2原料与产物中的矿物粒度分析粒度，是对颗粒几何形态大小的度量。单晶粒度-由相同晶胞平行无间隙紧密堆垛而成的矿物单体所占有的空间尺寸，如立方体的黄铁矿、板状黑钨矿等。集合体粒度：矿石中若干个矿物单晶聚合而成的集合体占有的空间尺寸，如黄铜矿、磁黄铁矿等。粒度：颗粒是填充于自身组织系统中的几何实体，每个颗粒所占有的空间大小。工艺粒度：进入破碎、磨矿作业的矿石受力粉碎时，组成矿物分离成为单一成分的最大颗粒尺寸，又称为嵌布粒度。122、工艺矿物学的研究内容2.3原料与产物中的元素赋存状态赋存状态，是指元素在原料或产物中的存在形式及其在各组成物相中的分配比例。研究内容：查明有益、有害元素的存在形式，即独立矿物、显微包裹体、类质同象、吸附状态等；元素赋存状态类型、特征和变化与矿石结构、构造、蚀变类型、矿物共生组合的关系；查明元素在矿物中的分布与配比；根据元素赋存状态的分析，拟定合理的分选流程，预测合理的回收指标。132、工艺矿物学的研究内容2.4矿物在工艺加工进程中的性状单体解离-选矿工艺中，矿石受到破碎、磨矿作用，原来相互紧密聚集的各种矿物，由于矿石分裂成小体积的碎粒，使得部分矿物解离为单体，即一个独立的破碎颗粒中仅含有一种矿物；形态改变-烧结矿中的硅酸二钙自高温冷却时，由β型转变为γ型，体积膨胀10%；价态转变-含有沥青铀矿的铁精矿，进入高炉冶炼时，铀由+6价转变为+4价。142、工艺矿物学的研究内容2.5矿物工艺性质改变的可能性和机理例如：浮选工艺中，加入药剂改变矿物表面的疏水性质；超声处理清除矿粒表面污垢，改变晶体内部结构缺陷；加热和放射性辐射改变矿物工艺性质。152、工艺矿物学的研究内容2.6判明尾矿和废渣综合利用的可能性例如：（1）某尾矿回收硫铁实验（2）废渣综合利用-生产水泥生产无熟料水泥，废渣组成应以钙铝方柱石为主；若废渣中硅灰石、硅酸二钙含量高，适宜将其加工为矿渣硅酸盐水泥。162、工艺矿物学的研究内容2.7矿物的工艺性质与元素组成和结构的关系例如：沉积变质含铁石英岩中的磁铁矿，其比磁化系数为（7.5-10）×10-5m3/kg；接触交代和岩浆矿床中的磁铁矿，由于含有较多的Mg、Ti、V、Mn、Al等元素，比磁化系数降到（5.0-7.7）×10-5m3/kg。172、工艺矿物学的研究内容2.8查明矿石的工艺类型空间分布规律，编制矿物工艺图同一矿床由于成矿阶段的多期性，成矿深度与温度的不同以及后期改造程度的不同，在空间分布上会出现不同程度的差异。按照矿石的经济价值、利用难易程度及分选工艺流程的不同，将其划分为不同的工艺类型，并编制矿物工艺图，不仅有助于矿床精确的地质评价、指导矿石的采掘，而且有益于合理配矿、及时调整选矿流程保障稳定生产、提高选矿指标。例如：本溪南芬露天铁矿，由“矿石性质单一”到分为四个工艺类型-条带状磁铁矿石、透闪石磁铁矿石、块状磁铁矿石和赤铁磁铁矿石，铁精矿品位由64%提高到68%，回收率由80%提高到82%。182、工艺矿物学的研究内容2.9研究工艺固体原料加工前的表生变化出露地表和构造断裂带附近的矿床，由于氧气、地下水、碳酸及风化等作用，矿石常有一系列物理、化学的改变。工艺矿物学必须在查明表生变化性质的基础上，准确圈定表生产物边界，对其经济技术价值、储量和处理工艺进行单独评价和研究。192、工艺矿物学的研究内容2.10分析矿物工艺性质的生成条件矿物具有的工艺性质与其自身的成矿作用相关。例如：伟晶岩型绿柱石碱金属含量高，晶格缺陷多，密度大，可浮性差；热液型绿柱石晶格缺陷少，可浮性强。根据成矿作用与工艺性质之间的联系，可从成因矿物学的角度，论述和预测矿石的工艺性质。203、工艺矿物学的研究方法3.1显微镜下矿物鉴定方法?透明矿物的偏光显微镜鉴定偏光显微镜法，以偏振光为光源，通过观察偏振光透过矿物薄片所产生的光学性质来鉴定透明矿物及部分半透明矿物。偏振光，自然光经过反射、折射、双折射等作用，转换为只在某个确定方向上振动的光波。偏光显微镜213.1显微镜下矿物鉴定方法?透明矿物的偏光显微镜鉴定单偏光镜下观察、测定的矿物特征包括：1、矿物的外表特征，如晶形、解理及解理夹角等；2、与矿物对光波吸收有关的光学性质，如颜色、多色性及吸收性等；3、与矿物折射率有关的光学性质，如突起、糙面、边缘、贝克线及色散效应等。223.1显微镜下矿物鉴定方法?透明矿物的偏光显微镜鉴定正交偏光显微镜下，主要观测非均质矿物不同切面的干涉色级序、双折射值、消光类型、消光角、延性符号及双晶类型等方面的性质。锥光镜下，主要研究透明非均质体矿物的轴性、光性符号、光轴角大小、光率体色散以及晶体切面的准确定向等晶体光学性质。233.1显微镜下矿物鉴定方法钾长石的卡氏双晶243.1显微镜下矿物鉴定方法微斜长石的格子状双晶253.1显微镜下矿物鉴定方法斜长石的聚片双晶和卡钠联晶263.1显微镜下矿物鉴定方法?不透明矿物的反光显微镜鉴定以偏振光为光源，通过观察抛光的矿物表面对偏振光所产生的反射现象来鉴定不透明矿物或半透明矿物的方法，称为反光显微镜或矿相显微镜鉴定法。思考：反光显微镜与普通偏光显微镜的主要区别是什么？光源和垂直照明器XPF-550透反射偏光显微镜273.1显微镜下矿物鉴定方法?不透明矿物的反光显微镜鉴定金属矿物的镜下特征包括：反射率、双反射、反射色、反射多色性、内反射、均质性与非均质性、偏光图、硬度、结构特征（晶形、解理、双晶、环带等）、磁性、导电性、脆性与塑性、浸蚀鉴定特征等。标准矿物：黄铁矿、方铅矿、黝铜矿、闪锌矿283.1显微镜下矿物鉴定方法?不透明矿物的反光显微镜鉴定根据矿物反射率与硬度差异，编制矿物鉴定索引表。思考：矿物硬度的类型包括哪几种？刻划硬度抗磨硬度抗压硬度反射率硬度矿物名称R>53%高毒砂黄铁矿白铁矿红砷镍矿中自然铂针镍矿低自然银银金矿自然金铋铜53%>R>43%高辉砷钴矿硫钴矿中镍黄铁矿黄铜矿红锑镍矿低辉铋矿方铅矿辉锑矿43%>R>30%高软锰矿硬锰矿中紫硫镍矿方黄铜矿磁黄铁矿黝铜矿砷黝铜矿低脆硫锑铅矿车轮矿30%>R>17%高赤铁矿磁赤铁矿金红石磁铁矿黑锰矿黑钨矿铌钽铁矿钛铁矿中黄锡矿赤铜矿斑铜矿闪锌矿水锰矿低辉铜矿辉钼矿石墨雄黄雌黄铜蓝R<17%高晶质铀矿针铁矿锡石石英中红锌矿白钨矿白铅矿蓝铜矿萤石低自然硫黄钾铁矾铅矾293.2矿物研究的其他常用技术?X射线衍射X-raydiffraction，XRD测定矿石中的物相组成与晶体结构浮选银精矿的XRD分析结果来源于文献：Occurrenceofleadandsilvermineralsandtheirinteractionwithxanthateinslurryofzincelectrolysisanodeslime303.2矿物研究的其他常用技术?透射电镜Transmissionelectronmicroscope，TEM微细矿物、隐晶质矿物和超细粉体的形貌和结构分析来源于文献：浙江青田单斜晶系叶腊石微结构的高分辨透射电镜研究313.2矿物研究的其他常用技术?扫描电镜Scanningelectronmicroscope，SEM观察矿物表面形貌和显微结构?电子探针微区分析Electronprobemicroanalysis,EPA微区化学成分分析，矿物中元素的定性与定量分析来源于文献：电子探针在冀东峪耳崖金矿载金矿物研究中的应用银金矿Ag元素面扫描图背散射BSE电子图像323.2矿物研究的其他常用技术?俄歇电子能谱仪Augerelectronenergyspectrascope，AES样品表面微区成分、样品纵剖面的成分及元素结合状态分析来源于文献：铀铌合金中夹杂物研究U-Nb合金中杂质元素俄歇能谱分析333.2矿物研究的其他常用技术?热分析方法差热分析（Differentialthermalanalysis，DTA），依据不同矿物在不同温度下出现的不同热反应（放热或吸热）的原理对矿物进行鉴定的方法。（矿物重结晶、产生新矿物相、氧化反应、脱水、多晶转变、晶体结构破坏、分解作用等）343.2矿物研究的其他常用技术?热分析方法热重分析（Tthermalgravimetry，TG），通过测定矿物在加热过程中重量的变化来鉴定矿物的一种方法，主要适用于粘土矿物和硅酸盐矿物等。高岭土TG-DTA曲线来源于文献：热处理温度对偏高岭土活性的影响及其表征353.3矿物组成定量测定方法?通过重力分离、磁力分离、介电分离或选择性溶解等分离方法进行矿物组成的定量分析；?利用显微镜对矿石进行矿物定量测定；?利用矿物与某特征元素之间的独立相关性，求取矿石中的矿物含量。例：某地由闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿组成的矿石中，经多元素化学分析，得知含铜0.997%，含锌39.164%，含铁23.652%，含硫33.508%，求矿石中各矿物含量。363.4元素赋存状态研究方法?重砂法-分离提纯单矿物后，进行元素含量分析?选择性溶解法-溶解某些矿石组分，固液分别分析?电渗析法-电场作用下，对矿物元素的解吸程度?电子探针法?激光显微光谱法-元素的特征谱线?数理统计法-化学分析数据用数理统计方法计算373.5矿物嵌布特征?矿物嵌布粒度分布的曲线类型1均匀粒度曲线：等粒嵌布矿石，选别前可将矿石一直磨细到有用矿物颗粒基本完全解离为止，然后进行选别；其选别方法和难易程度则主要取决于矿物颗粒粒度的大小。2粗粒不均匀粒度分布曲线：粗粒为主的不等粒嵌布矿石，一般应采用阶段破碎磨矿、阶段选别流程。383.5矿物嵌布特征?矿物嵌布粒度分布的曲线类型3细粒不均匀粒度曲线：以细粒为主的不等粒嵌布矿石，须通过技术经济比较之后，决定是否需要采用阶段破碎磨矿、阶段选别流程。4极不均匀粒度分布曲线：极不等粒嵌布矿石最难选别，常需采用多段破碎磨矿、多段选别的流程。394、工艺矿物学的研究阶段4.1矿石可选性评价的工艺矿物学研究?目的：在地质勘探阶段中进行的可选性试验，旨在解决矿石工业利用的可能性。?要求：探索不同类型成品级的矿石可选性差别，了解有害杂质除去的难易及伴生组分综合利用的可能，初步选定选别方法、原则流程和可能达到的指标。404、工艺矿物学的研究阶段4.1矿石可选性评价的工艺矿物学研究?研究内容：研究内容目的矿石化学组分考查光谱分析、多元素分析化学物相分析有用、有害元素存在形式矿石的矿物组成及其含量矿石结构构造，有用矿物嵌布特征及其共生关系有用矿物粒度分析影响选别的主要矿物的物化性质决定选矿方法与选矿限度快速了解矿石的化学组分全貌，阐明有无稀有、稀散金属阐明主要组分，伴生有用、有害组分的准确含量对可回收元素的不同化合物形式进行定量测定决定选矿程序和磨矿限度414、工艺矿物学的研究阶段4.2选矿工艺流程试验的工艺矿物学研究?目的：配合选矿工艺流程试验，提出最佳选矿方法、工艺流程和指标。研究内容研究目的有用、有害元素赋存状态研究注意分析矿石中的贵金属、稀土等矿物不同世代主回收矿物物化性质差异矿物表面性质及微量元素对分选的影响磨矿细度实验产品考查筛分各粒级矿物组成主回收矿物粒度组成比主回收矿物单体解离度矿石工艺类型划分与地质空间分布规律考虑综合回收与除杂方式提高经济效益考查影响回收率的原因推荐磨矿产品的细度与段数检查工艺流程的效果，确定最佳选别粒级指导生产配矿424、工艺矿物学的研究阶段4.3选矿厂生产流程的工艺矿物学研究?目的：分析流程结构、工艺参数、选矿指标的合理性；供矿性质及选矿工艺故障的分析；精矿提质降杂的可能性和合理途径；尾矿综合利用的可能性及途径。434、工艺矿物学的研究规范4.3选矿厂生产流程的工艺矿物学研究研究对象研究内容研究目的分级溢流元素的粒级分布，各粒级的单体解离度判别磨矿细度的合理性，探寻进一步提高指标的可能性粗选精矿确定有害杂质含量和种类为精选提供依据精选精矿主回收矿物的单体解离度和粒级分布，杂质矿物的成分与存在形式提高品位，降低杂质含量，改进精矿质量中矿查明主回收矿物的存在形式及其含量，测定单体解离度，连生脉石种类与粒度分布为回收方式的选取提供依据尾矿尾矿成分的测定；主回收矿物流失形式及其含量；矿物粒度分布、单体解离度与连生形式为改善选别指标和实施尾矿综合利用提供依据44作业：1工艺矿物学的主要研究内容包括哪些？2某地由闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿组成的矿石中，经多元素化学分析，得知含铜0.997%，含锌39.164%，含铁23.652%，含硫33.508%，求矿石中各矿物含量。