工艺矿物学矿物定量

1、资源与环境工程学院资源与环境工程学院 第五章第五章 组成矿物的定量组成矿物的定量 Contents 前言前言 1 分离矿物定量分离矿物定量 显微镜下矿物定量显微镜下矿物定量 化学多元素分析矿物定量化学多元素分析矿物定量 2 3 4 本章重点及难点本章重点及难点 重点重点： 分离矿物定量分离矿物定量 显微镜下矿物定量的测量显微镜下矿物定量的测量 化学多元素分析矿物定量的计算化学多元素分析矿物定量的计算 难点难点： 化学多元素分析矿物定量的计算化学多元素分析矿物定量的计算 前言前言 固体原料与产物的有哪些矿物组成固体原料与产物的有哪些矿物组成? 铁矿物铁矿物 磁铁矿磁铁矿铬铁矿铬铁矿 褐铁矿褐铁矿

2、 赤铁矿赤铁矿 钛铁矿钛铁矿 菱铁矿菱铁矿 前言前言 硫化铜矿硫化铜矿 铜矿物铜矿物 氧化铜矿氧化铜矿 黄铜矿 斑铜矿 辉铜矿 赤铜矿 孔雀石 蓝铜矿 前言前言 黑钨矿黑钨矿 (Mn,Fe) WO4 钨矿物钨矿物 白钨矿白钨矿 CaWO4 前言前言 湖南祁东铁矿湖南祁东铁矿 江西铁坑铁矿江西铁坑铁矿 南京吉山铁矿南京吉山铁矿 磁铁矿磁铁矿(磁选磁选)-赤铁矿赤铁矿(离心离心) 褐铁矿（褐铁矿（Slon强磁选）强磁选）50% 单一磁选：单一磁选：76% 前言前言 矿石中各组成矿石中各组成 直接直接 影响选矿工艺流程！影响选矿工艺流程！ 矿物相对含量矿物相对含量 因此因此，正确判定组成矿物类别，是

3、开展，正确判定组成矿物类别，是开展 定量工作的前提和基础。定量工作的前提和基础。定量测定之前必定量测定之前必 须认真准确地做好矿物鉴定工作。须认真准确地做好矿物鉴定工作。 前言前言 Phase 1Phase 2Phase 3 选矿工艺流程选矿工艺流程 矿物鉴定矿物鉴定矿物定量矿物定量选矿试验选矿试验 前言前言 1 分离矿分离矿 物定量物定量 3 化学多元化学多元 素分析矿素分析矿 物定量物定量 2 镜下矿镜下矿 物定量物定量 因此分离矿物的主要方式：因此分离矿物的主要方式： 特点特点：操作简单，简单易行：操作简单，简单易行 概概 述述 1 X 射 线 衍 射 但是定量也会使用如下技术：但是定量

4、也会使用如下技术： 2 示示 重重 热热 差差 分分 析析 3 红 外 光 谱 4 电 子 探 针 5 激激 光光 显显 微微 光光 谱谱 5.1 5.1 分离矿物定量分离矿物定量 它是人工和天然重砂常用的一种矿物定量法它是人工和天然重砂常用的一种矿物定量法。 按照工作性质可以分成如下几个阶段：按照工作性质可以分成如下几个阶段： 试样准备试样准备整理计算整理计算 分离分离 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 重力分离重力分离：根据矿物密度的差异，于水或其根据矿物密度的差异，于水或其 他介质中，在外力作用下，促使矿样产生不同的他介质中，在外力作用下，促使矿样产生不同的 运动效果，从而使不同

5、密度的矿物构成不同的层运动效果，从而使不同密度的矿物构成不同的层 次或条带，进而达到矿物分离的目的次或条带，进而达到矿物分离的目的。 振摆溜槽振摆溜槽机动淘洗盘机动淘洗盘重液分离重液分离 电磁重液分离电磁重液分离 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 重力分离的判断依据： E E（2 2）/(/(1 1） E 5E 5 时时, ,极易重力分离极易重力分离, ,有效分离的粒度下限为有效分离的粒度下限为5 5m m； 2.5E 52.5E 5，易重力分离，分离粒度下限，易重力分离，分离粒度下限3838m m； 1.75 E2.51.75 E2.5，较易重力分离，分离粒度下限，较易重力分离，分离

6、粒度下限7575m m； 1.5E1.751.5E1.75，较难重力分离，较难重力分离, ,分离粒度下限分离粒度下限0.5mm0.5mm； 1.25E1.51.25E1.5，难重力分离，难重力分离, ,只能处理数毫米的物料；只能处理数毫米的物料； E1.25E1.25，极难处理物料，不宜采用重力分离法。，极难处理物料，不宜采用重力分离法。 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 振摆溜槽 分选糟振动频率分选糟振动频率360360次次 minmin，振幅，振幅5 5mmmm，摆，摆 动频率动频率2828次次minmin，摆，摆 幅幅7070mmmm。分离矿物时，。分离矿物时， 水流量水流量40

7、0400mLmLminmin左左 右。然后将样品注入右。然后将样品注入 选槽上端，每次给矿选槽上端，每次给矿 样量样量303050g50g。 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 振摆溜槽(摇床） 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 机动淘洗盘 将固液比将固液比1 1：9 9注入注入 前后变速摆动（前后变速摆动（3r/min)3r/min) 摆动幅度为摆动幅度为1515度度 振动频率为振动频率为120120次次/min/min 注意注意：密度差大于：密度差大于 1 1比较好，而且分选比较好，而且分选 粒度在粒度在0.15-0.02mm0.15-0.02mm 5.1.1 5.1.1 重

8、力分离重力分离机动淘洗盘(手动） 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 重液分离 原理原理：阿基米德定律阿基米德定律 常用的重液有：常用的重液有： （1）三溴甲烷）三溴甲烷(2.89) （2）四溴乙烷）四溴乙烷(2.97) （3）二碘甲烷）二碘甲烷(3.32) （4）克列里奇溶液）克列里奇溶液(4.25) 应用矿山应用矿山：煤矿山及：煤矿山及宝钢集团宝钢集团 梅山铁矿等。梅山铁矿等。 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 重液分离应用矿山应用矿山：斜轮重介质选煤机斜轮重介质选煤机 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 重液分离应用矿山应用矿山：宝钢集团梅山铁矿宝钢集团梅山铁矿 5.

9、1.1 5.1.1 重力分离重力分离 电磁重液 分离原理分离原理：磁力与重力：磁力与重力 分离优点分离优点：比重大于：比重大于4.274.27 的矿物的矿物; ;磁流体的磁化系数大、磁流体的磁化系数大、 无色透明、强度小、无毒、无色透明、强度小、无毒、 来源充足、价格低廉以及便来源充足、价格低廉以及便 于回收等特点。于回收等特点。 稀土盐类效果较理想稀土盐类效果较理想. . 类似设备类似设备：磁选柱磁选柱 5.1.1 5.1.1 重力分离重力分离 电磁重液 类似设备类似设备：磁选柱磁选柱 5.1.2 5.1.2 磁力分离磁力分离 永久磁铁分离法 分离原理分离原理：磁力与重力：磁力与重力 分离场

10、强分离场强：200020002500 Oe 主要分离的矿物是强磁性主要分离的矿物是强磁性 矿物。（磁铁矿、磁黄铁矿、矿物。（磁铁矿、磁黄铁矿、 自然铁、铁铂矿等）自然铁、铁铂矿等） 类似设备类似设备：弱弱磁选机磁选机 5.1.3 5.1.3 介电分离介电分离 原原 理理 介电分离是在具有一定介电常数的介电介电分离是在具有一定介电常数的介电 液中进行的，介电分离仪的电磁振荡电极插液中进行的，介电分离仪的电磁振荡电极插 入介电液中，在电极周围将形成一入介电液中，在电极周围将形成一交变的非交变的非 均匀电场均匀电场，将适量样品放入介电液中，则介，将适量样品放入介电液中，则介 电常数大于介电液的矿物颗

11、粒被吸附于电极，电常数大于介电液的矿物颗粒被吸附于电极， 介电常数小于介电液的矿物颗粒则被电极排介电常数小于介电液的矿物颗粒则被电极排 斥，从而使介电常数不同的矿物彼此分离。斥，从而使介电常数不同的矿物彼此分离。 5.1.3 5.1.3 介电分离介电分离 此时被极化的矿物颗粒受到一介电泳力作用。 其大小为： 3 121 121 12 2 x dE FrE d 注意：在使用中频介电分离仪的条件下，只要两种矿物在使用中频介电分离仪的条件下，只要两种矿物 的介电常数相差的介电常数相差1.51.52 2，即可达到使矿物分离的目的。，即可达到使矿物分离的目的。 5.1.4 5.1.4 选择性溶解选择性溶

12、解 原理：利用利用矿物化学性质矿物化学性质的差异，的差异， 特别是矿物在不同溶剂中的选择特别是矿物在不同溶剂中的选择 性的差异，使不同矿物溶解或使性的差异，使不同矿物溶解或使 其中某些矿物溶解，而其中某些矿物溶解，而将某一种将某一种 矿物留在残渣中矿物留在残渣中，达到矿物定量，达到矿物定量 的目的的目的。 5.1.4 5.1.4 选择性溶解步骤选择性溶解步骤 用精密天平称取适量样品用精密天平称取适量样品 1 将样品倒入一定容积的烧杯或坩锅内将样品倒入一定容积的烧杯或坩锅内 将预先选择并配置好的溶剂按液固比将预先选择并配置好的溶剂按液固比4 4：1 1 加入烧杯或坩锅中加入烧杯或坩锅中 加热搅拌

13、使易溶矿物充分分解加热搅拌使易溶矿物充分分解 2 3 4 溶解反应完全后，用清水洗涤、过滤、溶解反应完全后，用清水洗涤、过滤、 烘干，最后将残留物称重烘干，最后将残留物称重 5 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 定义：定义：是指从待测矿物原料中选是指从待测矿物原料中选 取少量有代表性的样品，加工制备取少量有代表性的样品，加工制备 成成光片或薄片光片或薄片，在显微镜下通过测，在显微镜下通过测 定不同矿物在光片或薄片上所占比定不同矿物在光片或薄片上所占比 例，达到矿物定量的目的。例，达到矿物定量的目的。 缺点缺点限于方法倍数和分辨率，对微粒微量限于方法倍数和分辨率，对微粒微量 矿物的定量尚

14、很困难。矿物的定量尚很困难。 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 原理：原理：显微镜下矿物定量是在光片或薄片上显微镜下矿物定量是在光片或薄片上 的矿物颗粒只显示出二维尺寸的大小，而不能直接的矿物颗粒只显示出二维尺寸的大小，而不能直接 观测到立体三维尺寸。因此，须将显微镜下测定的观测到立体三维尺寸。因此，须将显微镜下测定的 二维数据转化为三维数据。二维数据转化为三维数据。 点数百分含量线段百分含量面积百分含点数百分含量线段百分含量面积百分含 量面积百分含量体积百分含量量面积百分含量体积百分含量 P Pp p=L=Ll l=A=Aa a=V=Vv v 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量

15、 这个原理由法国的这个原理由法国的DelesseDelesse提出，提出，19631963年年WeibelWeibel又又 用数学分析的方法证明了这一原理。用点测法、线测法用数学分析的方法证明了这一原理。用点测法、线测法 或面测法测定出矿物的体积百分含量后，即可按下式计或面测法测定出矿物的体积百分含量后，即可按下式计 算矿物的重量百分含量：算矿物的重量百分含量： W= PW= Pp p( (1 1/ /)=L )=L l l( (1 1/ /)=A )=A a a( (1 1/ /)= V )= V v v( (1 1/ /) ) 1 1待测矿物的密度待测矿物的密度 原料的密度原料的密度 5.

16、2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 5.2.1 面积法面积法 n 原理：根据光片或根据光片或 薄片中各矿物所占面薄片中各矿物所占面 积百分含量，等于矿积百分含量，等于矿 物在原料中所占体积物在原料中所占体积 百分含量。百分含量。 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 5.2.1 面积法面积法 面积法测量方法 （1 1）在显微镜目镜筒的目镜焦平面处放置一片目镜测）在显微镜目镜筒的目镜焦平面处放置一片目镜测 微网，以该方格网为尺度来测量不同矿物所占面积大微网，以该方格网为尺度来测量不同矿物所占面积大 小。小。 （2 2）按一定的间距左右移动载物台，将整个矿片表面）按一定的间距左右移动载物台，

17、将整个矿片表面 全部测完，按视域分类统计不同矿物的面积，并将测全部测完，按视域分类统计不同矿物的面积，并将测 量结果记录载记录表中，最后将各视域测量结果进行量结果记录载记录表中，最后将各视域测量结果进行 累计，计算出待测矿物在该光片中的体积含量。累计，计算出待测矿物在该光片中的体积含量。 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 5.2.1 面积法面积法 面积法测量方法 如果矿物光片中含有三种矿物如果矿物光片中含有三种矿物1 1，2 2，3 3， 所占网格数的累计值分别为所占网格数的累计值分别为N N1 1,N,N2 2,N,N3 3，则，则 它们在原料种的重量百分比可按下式计算：它们在原料种

18、的重量百分比可按下式计算： Wi100Nii/(N11+N22+N33) 保证测量结果的精度，测量的视域保证测量结果的精度，测量的视域 数目不能太少，通常每块光片测定的视域数目不能太少，通常每块光片测定的视域 数不少于数不少于2020个个，对于矿物呈不均匀分布的，对于矿物呈不均匀分布的 矿物原料，测定的视域数还要更多。矿物原料，测定的视域数还要更多。 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 5.2.2 直线法直线法 n 原理：矿片表面不矿片表面不 同矿物沿一定方向向同矿物沿一定方向向 直线上线段截距长度直线上线段截距长度 百分含量与其在原料百分含量与其在原料 种的重量百分含量相种的重量百分含

19、量相 等等 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 5.2.2直线法直线法 直线法测量方法 测定时先在目镜筒的焦平面处安置一片目镜测微 尺，并在载物台尚用机械台夹持住准备好的光片，调好 焦距后，用机械台将要查测的第一个视域移至光片的某 一基角。 开始差数各种矿物颗粒在目镜尺尚截取的格子数， 一条直线上一个视域接着一个视域的查数。 测完一条直线后，用机械台移动光片一个距离， 继续测量第二条测线上各种矿物的截线距，直到把光片 全部查测完。一次测量通常不得少于1020个视野。 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 5.2.2 直线法直线法 直线法结果计算直线法结果计算 W1=L11/(L11+

20、L22+L33) 直线法适用范围直线法适用范围 适用于细粒矿石 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 5.2.3 记点法记点法 n 原理： n 矿片上各种矿物矿片上各种矿物 表面所占点数之比与表面所占点数之比与 各矿物在原料中的体各矿物在原料中的体 积之比相等。积之比相等。 5.2 5.2 镜下矿物定量镜下矿物定量 5.2.3 记点法记点法 测量方法测量方法首先在目镜筒中装入测微网， 将视域中不同矿物表面分布的交点数分别统 计下来。 适用场合适用于矿物嵌布粒度均匀的矿 物原料，对于粗细不均匀嵌布的原料，会因 为细小颗粒的漏测而造成测量精度的降低。 5.3 化学多元素分析矿物定量化学多元素分析矿物定量 已知某硫化矿石的化学成分为：已知某硫化矿石的化学成分为： Cu 0.997%,Zn39.164%, Fe23.652%,S33.508%,