09.10 非金屬礦為什麼必須要進行工藝礦物學分析?

工藝礦物學分析是指導礦物加工試驗研究和工業生產的一項基礎性工作,對於礦物加工工藝方法的選擇、工藝故障的分析和資源綜合利用評價等方面具有重要意義。

1、工藝礦物學分析的主要內容

工藝礦物學分析的主要內容包括:

  • 礦石的物質組成
  • 元素的賦存狀態
  • 礦石的結構構造
  • 顯微鏡下礦物含量的測定
  • 礦物嵌布粒度的測定
  • 礦物單體解離度的測定

(1)礦石的物質組成分析

一般把研究礦石的化學組成和礦物組成的工作稱為礦石的物質組成分析。查明礦石的物質組成特點,能夠確定可供選礦回收和綜合利用的有用元素或有用礦物的種類和數量,以及伴生有害組分的種類和數量。

因此,礦石的物質組成分析是瞭解選別對象的一項重要的基礎性工作。其研究方法通常分為元素分析和礦物分析兩個方面。

元素分析:目的是為了研究礦石的化學組成,查明礦石中所含元素的種類、含量,分清哪些是主要元素?哪些是次要元素?哪些是有益元素?哪些是有害元素?

非金屬礦為什麼必須要進行工藝礦物學分析?

常用的分析方法包括:光譜分析、化學全分析和化學多元素分析、儀器分析。

礦物分析:元素分析只能查明礦石中所含元素的種類和含量,礦物分析則可進一步查明礦石中各種元素以何種礦物存在,以及各種礦物的含量。

其研究方法通常包括:化學物相分析、光學顯微鏡分析、礦物組成的定量分析。

非金屬礦為什麼必須要進行工藝礦物學分析?

江油某石英砂岩顯微形貌照片

(2)元素的賦存狀態分析

在礦物原料中同一種元素往往會以不同的礦物形式產出,這些含有同種元素的不同礦物,彼此的性質相差懸殊,選礦方法和選礦工藝流程也截然不同。因此,礦石中有用和有害元素的賦存狀態是擬定選礦試驗方案和預測分選指標的重要依據。

元素的賦存狀態分析主要解決兩個方面的問題:一是元素在礦石或產品中的存在形式,二是元素的物相組成及其在不同礦物相中的分佈。

元素的賦存形式分析一般採用化學物相分析、光學顯微鏡分析、電子顯微鏡分析、電子探針分析等手段。

(3)礦石的結構構造分析

礦石的結構構造是根據礦石(礦物集合體)的形態和礦物的形態來劃分的,用來描述礦物在礦石中的幾何形態和結合關係。礦石的結構多借助顯微鏡觀察,礦石的構造一般是利用宏觀標本肉眼觀察。

非金屬礦為什麼必須要進行工藝礦物學分析?

礦石的結構、構造特點對於分析礦石的可選性具有重要意義,尤其是有用礦物顆粒形狀、大小和相互結合關係,因為它們直接決定著粉碎時有用礦物單體解離的難易程度以及連生體的特性。

(4)顯微鏡下礦物含量的測定

顯微鏡下礦物定量是從待測礦物原料中選取少量有代表性的樣品,加工製備成光片或薄片,在顯微鏡下通過測定不同礦物在光片或薄片上所佔比例進行礦物定量的一種方法。顯微鏡下礦物定量通常採用普通光學顯微鏡。

非金屬礦為什麼必須要進行工藝礦物學分析?

(5)礦物嵌布粒度的測定

礦物嵌布粒度可分為結晶粒度與工藝粒度。結晶粒度是指單個結晶顆粒的大小,主要用於成因研究。工藝粒度是指某礦物的集合體顆粒和單個顆粒的大小。礦物的嵌布粒度特性就是指礦物工藝粒度的大小和分佈特徵。

(6)礦物單體解離度測定

要想通過選礦把有用礦物富集起來,首先必須使有用礦物從礦石中解離。因此,礦物解離性的好壞在很大程度上影響了礦石的可選性。

礦物解離性的好壞,主要表現在礦石經過粉碎後所形成單體的相對多少上,通常用“單體解離度”表示某礦物的解離程度。

顯然,礦物單體解離度越高,其解離性越好;反之,礦物單體解離度越低,其解離性就越差。在碎礦、磨礦過程中,只有將有用礦物充分解離出來,才能提高有用礦物的回收率和精礦的質量。

因此,在流程產物的分析中,通常都要了解主要產物中礦物的單體解離度,以便檢查碎礦、磨礦和選別作用的效果,找出進一步提高選礦指標的措施。

2、非金屬礦要想高效、綜合利用,必須進行工藝礦物學分析

非金屬礦的應用是綜合利用某種礦物或者礦物集合體的性能,但是這些性能的利用是隨著人們對礦物性能的不斷認識進行的。而這些認識是建立在對礦物性能不斷研究的基礎之上的。只有研究和了解了礦石中各種礦物的工藝特性,結合國民經濟建設中的需要,才能將各種非金屬礦做到物盡其用。

(1)工藝礦物學分析在非金屬礦選礦加工中的重要性

在許多非金屬礦的選礦提純實踐中,往往為了省錢,在工藝礦物學研究中嚴重缺項,不做認真細緻的研究,模仿同類型企業的選礦工藝和方法,導致選礦試驗遲遲不能完成,或者所評價的資源結論不準確,或者設計的工藝流程不合理,或者所建設選礦廠生產的產品很難達標,國家規定的“三率”達不到要求,企業的效益難以達到預期,資源中可以綜合回收的礦物沒有回收等問題。

例如:新疆某膨潤土礦採用超細粉碎和風選的方法來提純,但實際效果較難達到預期效果,只有將膨潤土磨至10μm以下,才能勉強達到國家有關標準。究其原因,原礦中的石英、長石等顆粒粒徑0.004~0.05mm,一般以粉砂屑、砂屑均勻分佈,礦石中礦物遠沒有達到互相解離的程度,這些細粉砂是影響風選效果的首要原因。

在某長石礦的除鐵選礦試驗中,產品中的鐵含量需要從原礦中的0.3%降到0.1%以下。經過對該礦石工藝礦物學結果研究認為,該長石礦岩石具細粒砂狀結構、次生加大邊結構,由碎屑和膠結物組成,碎屑主要為長石與石英顆粒,長石顆粒一般為0.05~0.18mm,石英顆粒在0.05~0.5mm,膠結物一般為硅質、粘土質和鐵質物。因此在磨礦中不但要關注有用顆粒的解離度,還要關注長石、石英顆粒表面上粘結的含鐵礦物去除程度,磨礦方式應採用兼有磨剝作用的球磨機而不是採用產品粒度均勻過粉碎少的棒磨機,選別方法不但需要強磁選,而且還要採用浮選方法。

從上述選礦實踐中不難看出工藝礦物學研究在非金屬礦選礦中的重要性與特殊性,只有認真細緻進行工藝礦物學研究,才能制訂科學的有依據的選礦工藝和方法,才能為企業效益最大化做出貢獻。

(2)工藝礦物學分析在非金屬礦綜合利用中的重要性

隨著經濟的發展,非金屬礦尾礦綜合回收利用已經成為必然,在現階段,尾礦綜合利用研究方向主要有兩個方面:一是從尾礦中再選(提純)有用礦物和組份;二是研究現階段無再選價值尾礦的整體利用。無論是尾礦再選利用還是整體利用,尾礦的工藝礦物學研究都至關重要。

非金屬礦為什麼必須要進行工藝礦物學分析?

在尾礦利用之前,我們需要了解尾礦中含有哪些礦物,品位(含量)多少,顆粒多大,與其它礦物的鑲嵌關係,影響目的礦物的雜質有哪些,這些雜質的可選性等等因素都決定尾礦再選利用是否成功和效益如何。在尾礦整體利用時,我們需要了解尾礦整體的基本物理與化學等特性,含有哪些雜質,對整體利用的有害程度,在此基礎上才能真正整體利用好尾礦,使得礦產資源效益最大化。

例如,某石墨礦的尾礦經過工藝礦物學研究,原礦石中的五氧化二釩經過選礦後,在尾礦中得到了富集,含量一般為0.7%,而精礦中僅為0.25%,我們就應考慮回收尾礦中的五氧化二釩。

通過對某長石尾礦研究,主要成分為含鐵高嶺土等粘土礦物,我們就可以考慮將其用作水泥原料。

某鎳礦經過將所有金屬礦回收後的尾礦,通過研究發現,約85%為蛇紋石和橄欖石,剩餘的為綠泥石、透閃石等礦物,如果通過強磁選礦除去這些含鐵礦物,我們就可以將其作為填料應用或者作為生產橄欖石製品的原料,也可以將這些尾礦作為二氧化碳的吸收劑。

因此,對尾礦進行綜合利用,工藝礦物學研究是必不可少的,認真細緻的研究更是必不可少的。

在非金屬礦的高效開發利用過程中,我們不僅要關心其化學成分,更要關心礦石的成因和工藝礦物學研究,這樣才能全面瞭解礦石中的礦物組成、結構和構造,並結合國民經濟建設中的需要,將各種非金屬礦做到物盡其用。


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