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1、第三章 根据矿石性质拟订选矿试验方案第一节矿石性质研究的内容和程序选矿试验方案，是指试验中准备采用的选矿方案，包括所欲采用的选矿方法、选矿流程和选矿设备等。为了正确地拟订选矿试验方案，首先必须对矿石性质进行充分的了解，同时还必须综合考虑政治、经济、技术诸方面的因素。矿石性质研究内容极其广泛，所用方法多种多样，并在不断发展中。考虑到这方面的工作大多是由各种专业人员承担，并不要求选矿人员自己去做，因而，在这里只准备着重讨论三个问题，即：(1)初步了解矿石可选性研究所涉及的矿石性质研究的内容、方法和程序；(2)如何根据试验任务提出对于矿石性质研究工作的要求；(3)通过一些常见的矿产试验方案实例，说明
2、如何分析矿石性质的研究结果，并据此选择选矿方案。矿石性质研究的内容 矿石性质研究的内容取决于各具体矿石的性质和选矿研究工作伪深度，一般大致包括以下几个方面：(1)化学组成的研究化学组成的研究内容是研究矿石中所含化学元素的种类、含量及相互结合情况；(2)矿物组成的研究矿物组成的研究内容是研究矿石中所含的各种矿物的种类和含量，有用元素和有害元素的赋存形态。(3)矿石结构构造，有用矿物的嵌布粒度及其共生关系的研究；(4)选矿产物单体解离度及其连生体特性的研究；(5)粒度组成和比表面的测定；(6)矿石及其组成矿物的物理、化学、物理化学性质以及其它性质的研究。其内容较广泛，主要有比重、磁性、电性、形状、
3、颜色、光泽、发光性、放射性、硬度、脆性、湿度、氧化程度、吸附能力、溶解度、酸碱度、泥化程度、摩擦角、堆积角、可磨度、润湿性、晶体构造等。不仅原矿试样通常需要按上述内容进行研究，而且也要对选矿产品的性质进行考察，只不过前者一般在试验研究工作开始前就要进行，而后者是在试验过程中根据需要逐步去做。二者的研究方法也大致相同，但原矿试样的研究内容要求比较全面、详尽，而选矿产品的考察通常仅根据需要选做某些项目。一般矿石性质的研究工作是从矿床采样开始。在矿床采样过程中，除了采取研究所需的代表性试样外，还需同时收集地质勘探的有关矿石和矿床特性等方面的资料。由选矿试验研究工作是在地质部门已有研究工作的基础上进行
4、的，因而在研究前对该矿床矿石的性质已有一个全面而定性的了解，再次研究的主要目的应该是：(1)核对本次所采试样同过去研究试样的差别，获得准确的定量资料；(2)补充地质部门未做或做得不够，但对选矿试验又非常重要的一些项目，如矿物嵌布粒度测定，考察某一有益或有害成分的赋存形态等。矿石性质研究须按一定程序进行，但不是一成不变的，如某些特殊的矿石需采取一些特殊的程序，对于放射性矿石，就首先要进行放射性测量，然后具体查明哪些矿物有放射性，最后才进行化学组成及矿物鉴定工作。对于简单的矿石，根据已有的经验和一般的显微镜鉴定工作即可指导选矿试验。 选矿试验所需矿石性质研究程序，一般可按图 31 进行。第二节矿石
5、物质组成研究方法简介一般把研究矿石的化学组成和矿物组成的工作称为矿石的物质组成研究。其研究方法通常分为元素分析方法和矿物分析方法两大类。在实际工作中经常借助于粒度分析(筛析、水析)、重选(摇床、溜槽、淘砂盘、重液分离、离心分离等)、浮选：电磁分离、静龟分离、手选等方法预先将物料分类，然后进行分析研究。近年来不断有人提出各种新的分离方法和设备如：电磁重液法、超声波分离法等，以解决一些过去难以分离的矿物试样的分离问题。一、元素分析元素分析的目的是为了研究矿石的化学组成，尽快查明矿石中所含元素的种类、含量。分清哪些是主要的?哪些是次要的?哪些是有益的?哪些是有害的?至于这些元素呈什么状态，通常需靠其
6、它方法配合解决。元素分析通常采用光谱分析、化学分析等方法。有关的分析技术均有专门的书籍可参考，此处仅介绍其基本原理和用途。l. 光谱分析 光谱分析能迅速而全面地查明矿石中所含元素的种类及其大致含最范围，不致于遗漏某些稀有、稀散和微量元素。因而选矿试验常用此法对原矿或产品进行普查，查明了含有哪一些元素之后，再去进行定量的化学分析。这对于选冶过程考虑综合回收及正确评价矿石质量是非常重要的。光谱分析原理：矿石中的各种元素经过某种能源的作用发射不同波长的光谱线，通过摄谱仪记录，然后与已知含量的谱线比较，即可得知矿石中含有哪些元素。光谱分析的特点是灵敏度高，测定迅速，所需用的试样量少(几毫克列几十毫克)
7、，但精确定量时操作比较复杂，一般只进行定性及半定量。有些元素，如卤素和 S、Ra、Ac、Po 等，光谱法不能测定；还有一些元素，如 B、As、Hg、Sb、K、Na 等，光谱操作较特殊，有时也不做光谱分析，而直接用化学分析办法测定。2化学全分析和化学多元素分析 化学分析方法能准确地定量分析矿石中各种元素的含量，据此决定哪几种元素在选矿工艺中必须考虑回收，哪几种元素为有害杂质需将其分离。因此化学分析是了解选别对象的一项很重要的工作。化学全分析是为了了解矿石中所含全部物质成分的含量，儿经光谱分析查出的元素，除痕迹外，其他所有元素都作为化学全分析的项，分析之总和应接近 100。化学多元素分析是对矿石中
8、所含多个重要和较重要的元素的定量化学分析，不仅包摇有益和有害元素，还包括造渣元素。如单一铁矿石可分析全铁、可溶铁、氧化业铁、S、P、Mn、SiO2、Al2O3、Cao、MgO 等。金、银等贵金属需要用类似火法冶金的方法进行分析，所以专门称之为试金分析，实际上也可看做是化学分析的一个内容，其结果一般合并列入原矿的化学全分析或多元素分析表内。化学全分析要花费大量的人力和物力，通常仅对性质不明的新矿床，才需要对原矿进行一次化学全分析。单元试验的产品，只对主要元素进行化学分析。试验最终产品（主要指精矿或需要进一步研究的中矿和尾矿)，根据需要，一般要做多元素分析。关于如何应用光谱分析和化学分析结果指导矿
9、石可选性研究工作的问题，下面举某铜矿为例说明之。该铜矿样光谱分析和化学多元素分析结果分别见表 3 一 l 和表 32。由表 31 所列光谱分析结果看出，矿石中主要有用成分为铜和锌；有可能综合利用的为铅和银；钴需要进一步用化学分析检查；铁要在了解它的存在形态之后才能知道是否可以利用。此外，还可以看出，矿石中的主要脉石成分为硅铝酸盐，碱性的钙镁化合物不多，由此确定下一步化学分析的对象为： (1)有可能利用的金属 Cu， ，Zn、Ph、Ag、Fe、Co； (2)主要脉石成分SiO2：、Al2O3、CaO、MgO； (3)光谱分析中未测定的重要元素S、P、Bi、Au 等。表 32 所列即为该矿样的化学
10、多元素分析结果，据此可以进一步确定：(1)主要有用成分为铜；(2)选矿过程中可以综合回收的为黄铁矿；(3)金、银和钻含量较低，在选矿过程中不易单独回收，但有可能富集到选矿产品里，在冶炼过程中回收；(4)铅含量很低，可不考虑；锌虽然含量也较低，但由于可能进入铜精矿中成为有害于冶炼的杂质，因而在选矿过程中仍需注意；(5)脉石以石英为主。二、矿物分析光谱分析和化学分析只能查明矿石中所含元素的种类和含量。矿物分析则可进一步查明矿石中各种元素呈何种矿物存在，以及各种矿物的含量、嵌布粒度特性和相互间的共生关系。其研究方法通常为物相分析和岩矿鉴定等。1物相分析 物相分析的原理是，矿石中的各种矿物在各种溶剂中
11、的溶解度和溶解速度不同，采用不同浓度的各种溶剂在不同条件下处理所分析的矿样，即可使矿石中各种矿物分离，从而可测出试样中某种元素呈何种矿物存在和含量多少。一般可对如下元素进行物相分析：铜、铅、锌、锰、铁、钨、锡、锑、钴、镍、钛、铝、砷、汞、硅、硫、磷、钼、锗、铟、铍、铀、镉等。与岩矿鉴定相比较，物相分析操作较快，定量准确，但不能将所有矿物一区分，更重要的是无法测定这些矿物在矿石中的空间分布以及嵌布、嵌镶关系，因而在矿石物质组成研究工作中只是一个辅助的方法，不可能代替岩矿鉴定。由于矿石性质复杂，有的元素物相分析方法还不够成熟或处在继续研究和发展中。因此，必须综合分析物相分析、岩矿鉴定或其它分析方法
12、所得资料，才能得出正确的结论。例如某铁矿石中矿物组成比较复杂，除含有磁铁矿、赤铁矿外，还含有菱铁矿、褐铁矿、硅酸铁或硫化铁，由于各种铁矿物对各种溶剂的溶解度相近，分离很不理想，结果有时偏低或偏高(如菱铁矿往往偏高，硅酸铁有时偏低)。在这种情况下，就必须综合分析元素分析、物相分析、岩矿鉴定、磁性分析等资料，才能最终判定铁矿物的存在形态，并据此拟定正确合理的试验方案。2岩矿鉴定 岩矿鉴定可以确切地知道有益和有害元素存在于什么矿物之中；查清矿石中矿物的利，类、含量、嵌布粒度特性和嵌镶关系；测定选矿产品中有用矿物单体解离度。测定方法包括肉眼和显微镜鉴定等常用方法和其它特殊方法。肉眼鉴定矿物时，有些特征
13、不显著的或细小的矿物是极难鉴定的，对于它们只有用显微镜鉴定才可靠。常用的显微镜有实体显微镜(双目显微镜)、偏光显微镜和反光显微镜等。实体显微镜只有放大作用，是肉眼观察的简单延续，用于放大物体形象，观察物体的表而特征。观察时，先把矿石碎屑在玻璃板上摊为一个薄层，然后直接进行观察，并根据矿物的形态、颜色、光泽和解理等特征来鉴别矿物。这种显微镜的分辨能力较低，但观察范围大，能看到矿物的立体形象，可初步观察矿物的种类、粒度和矿物颗粒间的相互关系，估定矿物的含量。偏光显微镜除具有放大作用外，还在显微镜上装有两个偏光零件起偏镜(下偏光镜)和分析镜(上偏光镜)，加上可以旋转的载物台，就可以用来观察矿物的偏光
14、性质。达种显微镜只能用来观察透明矿物。反光显微镜的构造和 l 偏光显微镜一样，都具有偏光零件，所不同的是在显微镜筒上装有垂直照明器。这种显微镜适用于观察不透明矿物，要求把矿石的观察表面磨制成光洁的平面，即把矿石制成适用于显微镜观察的光片。大部分有用矿物属于不透明矿物，主要运用这种显微镜进行鉴定。鉴定表上没有的矿物，或单凭显微镜还难于鉴定的矿物等，则要用其他一些特殊方法。在显微镜下测定矿石中矿物含量的方法主要有面积法、直线法和计点法三种，即具体测定统待待测矿物所占面积(格子)、线长、点子数的百分率，工作量都比较大。选矿试验中若对精确度要求不高，也可采川估计法，即直接估计每个视野中各矿物的相对含量
15、自分比，此时最好采用十字丝或网格目镜，以便易于按格估计。经过多次对比观察积累经验后，估计法亦可得到相当准确的结果。应用上述各种方法都是首先得出待测矿物的体积百分数，乘以各矿物的比重即可算出该样品的矿物含镀百分数。有关显微镜的构造和使用、薄片和磨光片的制备、以及具体的测试技术等，可参考有关地质和矿石学方面的书籍。三、矿石物质组成研究的某些特殊方法对于矿石中元素赋存状态比较简单的情况，一般采用光谱分析、化学分析、物相分析、偏光显微镜、反光显微镜等常用办法即可。对于矿石中元素赋存状态比较复杂的情况需进行深入的查定工作，采用某些特殊的或新的方法，如热分析、X 射线衍射分析电子显微镜、极谱、电渗析、激光
16、显微光谱、离子探针、电子探针、红外光谱、拉曼光谱、电子顺磁共振谱、核磁共振波谱、穆斯鲍尔谱等。一般在物质组成研究工作中遇到什么样的情况需要进行更深入的工作呢?举例如下：(1)如果矿石中含有新矿物(人们从未发现过的矿物)，可借助于电子探针、X 射线粉晶分析、电子顺磁共振谱、穆斯鲍尔谱等多种方法综合分析确定。如我国新发现的锡铁山石、围山矿、滦河矿等。(2)不易辨别的矿物(即一般显微镜下难以辨别)，如白云石和菱铁矿，需借助于 X 射线衍射分析分辫。(3)粘土质和碳酸盐矿物等，一般在低温下较稳定，加热时呈现显著的变化(如热效应、重量损失等)，I 面每一种矿物都有特定的变化曲线，故可借助于热谱分析，如脱水曲线法和差热分析法，或与 X 射线衍射、电子显微镜等联合进行鉴定。硅酸盐矿物也可用红外光谱法鉴定。(4)微量和分散元素常借助干电子探针、激光晕微光谱、极谱、电渗析等方法查明。如某闪锌矿中的锗、某褐铁矿中的镓等。(5)矿物颗粒极细时，普通显微镜无法确定其粒度，可借助干电子显微镜、电子探针、离子探针、激光显微光谱仪等特殊手段。如某钒钛磁铁矿中的钛铁尖晶石和板状钛
