工艺矿物学矿石中元素赋存状态

1、Chapter V矿石中元素赋存状态Chapter IIChapter V 矿石中元素赋存状态矿石中元素赋存状态元素赋存状态研究的主要内容元素赋存状态研究的主要内容v（1 1）查明有益、有害元素的存在形式。即独立）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；矿物、显微包裹体、类质同象、吸附状态等；v（2 2）元素赋存状态类型、特征和变化与矿石结）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；构、构造、蚀变类型、矿物共生组合的关系；v（3 3）查明元素在矿物中的分布、配分及其比值；）查明元素在矿物中的分布、配分及其比值；v（4 4）根

2、据元素赋存状态的研究资料，拟定合理）根据元素赋存状态的研究资料，拟定合理的分选流程，预测合理的回收指标。的分选流程，预测合理的回收指标。Chapter V 矿石中元素赋存状态矿石中元素赋存状态元素赋存状态考察工作的一般程序元素赋存状态考察工作的一般程序v （1 1）原矿的光谱分析、初查；）原矿的光谱分析、初查；v （2 2）作化学定量分析，准确化验有益和有害元素的质量）作化学定量分析，准确化验有益和有害元素的质量（体积）分数；（体积）分数；v （3 3）将矿石进行简单分选，并对各分选产品进行化学分）将矿石进行简单分选，并对各分选产品进行化学分析以查定该元素在各分选产品中分散或集中的情况。析以查

3、定该元素在各分选产品中分散或集中的情况。v （4 4）对该元素富集的分选产品进行详细研究，挑选出单）对该元素富集的分选产品进行详细研究，挑选出单矿物作化学定量分析。矿物作化学定量分析。v （5 5）运用显微镜、扫描（透射）电镜、电子探针等仪器，）运用显微镜、扫描（透射）电镜、电子探针等仪器，查明元素的存在形式。查明元素的存在形式。v （6 6）将该元素在各矿物中的总含量与矿石品位对比，若）将该元素在各矿物中的总含量与矿石品位对比，若低于矿石品位，则说明尚有部分有益元素存在未被发现低于矿石品位，则说明尚有部分有益元素存在未被发现的矿物。的矿物。6.1 元素在原料与产物中的存在形式元素在原料与产物

4、中的存在形式6.1.1 独立矿物独立矿物首先首先是在是在一定的物理一定的物理、化学条件、化学条件下，具有相下，具有相对的稳定。对的稳定。具备条件具备条件其次其次具有具有一定的元一定的元素含量素含量6.1 元素在原料与产物中的存在形式元素在原料与产物中的存在形式6.1.1 独立矿物独立矿物一种一种是肉是肉眼或双筒眼或双筒镜下可以镜下可以挑选的矿挑选的矿物。物。其次其次是以是以细微包裹细微包裹体形式存体形式存在于其他在于其他矿物中。矿物中。6.1 元素在原料与产物中的存在形式元素在原料与产物中的存在形式6.1.1 独立矿物中的微细包裹体状态独立矿物中的微细包裹体状态6.1 元素在原料与产物中的存在

5、形式元素在原料与产物中的存在形式6.1.2 类质同象类质同象例如例如在我国某地矽卡岩中，与硅镁在我国某地矽卡岩中，与硅镁石、金云母、铈磷灰石、方解石和石、金云母、铈磷灰石、方解石和烧绿石共生的一种褐铈铌矿。烧绿石共生的一种褐铈铌矿。 YNbO4-CeNbO4 它们属于连续系列无限混入。它们属于连续系列无限混入。6.1 元素在原料与产物中的存在形式元素在原料与产物中的存在形式6.1.2 类质同象类质同象 寄生方式寄生方式6.1 元素在原料与产物中的存在形式元素在原料与产物中的存在形式6.1.2 离子吸附离子吸附吸附形式吸附形式 呈吸附形式产出的元素是指元素呈吸附状态存呈吸附形式产出的元素是指元素

6、呈吸附状态存在于某种矿物中。在于某种矿物中。吸附类型：吸附类型：物理吸附物理吸附 化学吸附化学吸附 交换吸附交换吸附 吸附产出的元素：简单阳离子、络阴离子或胶吸附产出的元素：简单阳离子、络阴离子或胶体微粒。体微粒。载体：主要与黏土矿物有关载体：主要与黏土矿物有关吸附态元素形成过程：吸附态元素形成过程： 原生矿物因风化作用被磨蚀分解，在一定条件原生矿物因风化作用被磨蚀分解，在一定条件下形成荷电的胶体质点；或原生矿物因风化作用下形成荷电的胶体质点；或原生矿物因风化作用分解成离子或分子状态。分解成离子或分子状态。6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法6.2.1 重砂法重砂法v重砂法重砂法是

7、建立在分离矿物定量的基础上，主要适用于那些是建立在分离矿物定量的基础上，主要适用于那些矿物组成简单、矿物结晶粒度大、含量高、易于分离提纯矿物组成简单、矿物结晶粒度大、含量高、易于分离提纯的矿物原料。其基本程序为的矿物原料。其基本程序为（1 1）分析原料的化学成分，查明待测元素在原料中的含量。）分析原料的化学成分，查明待测元素在原料中的含量。（2 2）分析原料中组成矿物的种类，并测定各组成矿物的含量。）分析原料中组成矿物的种类，并测定各组成矿物的含量。（3 3）分离提纯各组分矿物的纯矿物）分离提纯各组分矿物的纯矿物（4 4）利用纯矿物样品，分析待测元素在各矿物中的含量）利用纯矿物样品，分析待测元

8、素在各矿物中的含量（5 5）根据待测元素在各矿物中的含量和各矿物在原料的含量，）根据待测元素在各矿物中的含量和各矿物在原料的含量，进行待测元素在原料中各矿物的分布与平衡计算。进行待测元素在原料中各矿物的分布与平衡计算。6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法6.2.2 选择性溶解法选择性溶解法v定义定义就是选择合适的溶剂，在一定条件下，有目的的溶就是选择合适的溶剂，在一定条件下，有目的的溶解矿石中某些组分，保留另一些组分，并通过对所处理产品分析、解矿石中某些组分，保留另一些组分，并通过对所处理产品分析、鉴定、查清矿石中元素的赋存状态。鉴定、查清矿石中元素的赋存状态。该方法一般可用于其它

9、方法该方法一般可用于其它方法难以解决的细粒、微量、嵌布关系复杂的矿石中元素赋存状态的难以解决的细粒、微量、嵌布关系复杂的矿石中元素赋存状态的研究。研究。v方法方法酸、碱浸出法酸、碱浸出法 无机盐或有机酸浸出法无机盐或有机酸浸出法6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法6.2.2 酸、碱浸出法酸、碱浸出法v定义定义以类质同象或微细包裹体形式存在于载体矿物中的以类质同象或微细包裹体形式存在于载体矿物中的有用元素，可用酸或碱浸取。如果元素呈离子吸附状态存在，用有用元素，可用酸或碱浸取。如果元素呈离子吸附状态存在，用盐或者稀酸处理就可以了。盐或者稀酸处理就可以了。v举例举例广东某钴矿，主要载体

10、矿物是广东某钴矿，主要载体矿物是毒砂毒砂。6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法6.2.2 无机盐或有机酸浸出法无机盐或有机酸浸出法v定义定义有用元素以离子吸附形式存在于黏土或者其他矿物有用元素以离子吸附形式存在于黏土或者其他矿物当中，一般可用无机或有机盐浸出。当中，一般可用无机或有机盐浸出。v举例举例江西某地花岗岩风化壳中的离子吸附型重稀土，只有江西某地花岗岩风化壳中的离子吸附型重稀土，只有一当量浓度的一当量浓度的NH4Cl及及NaCl即可浸出。即可浸出。v- 江西七宝山钴铁矿铁帽中的江西七宝山钴铁矿铁帽中的Co加入加入2.5%的的盐酸盐酸羟胺羟胺溶液，测定溶液中的溶液，测定溶液中

11、的Co，Mn、Fe，Mn的浸出率的浸出率90%，Co的浸出率的浸出率90%，Fe的浸出率的浸出率5%，说明什，说明什么问题？么问题？6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法广西某堆积铁矿中镓的赋存状态研究广西某堆积铁矿中镓的赋存状态研究v （1 1）采用醋酸及碳酸铵进行淋洗，后进行浸出均未发现镓被）采用醋酸及碳酸铵进行淋洗，后进行浸出均未发现镓被浸出，表明原矿中镓不是以离子或络阴离子存在。浸出，表明原矿中镓不是以离子或络阴离子存在。v （2 2）进行了氨浸试验，也未发现镓，所以也不是）进行了氨浸试验，也未发现镓，所以也不是GaGa（OHOH）3 3v A A 用草酸选择溶解原矿中铁矿物

12、的试验用草酸选择溶解原矿中铁矿物的试验6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法广西某堆积铁矿中镓的赋存状态研究广西某堆积铁矿中镓的赋存状态研究v B B 用用1mol/LKOH1mol/LKOH溶解原矿中黏土的试验溶解原矿中黏土的试验6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法广西某堆积铁矿中镓的赋存状态研究广西某堆积铁矿中镓的赋存状态研究v C C 用浓硫酸溶解草酸溶解后的残渣以测定难溶的高岭石用浓硫酸溶解草酸溶解后的残渣以测定难溶的高岭石 通过上述手段查清了镓不呈离子吸附和通过上述手段查清了镓不呈离子吸附和Ga(OH)Ga(OH)3 3胶体存在，主要以类胶体存在，主要以类质同象

13、置换铁矿物中的质同象置换铁矿物中的Fe3Fe3+ +和高岭石、三水铝石中的和高岭石、三水铝石中的AlAl3+3+。镓在铁矿物中。镓在铁矿物中占占4747，在脉石矿物中占，在脉石矿物中占5353。6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法v 定义定义对于呈吸附状态存在的元素，常采用电渗析法进对于呈吸附状态存在的元素，常采用电渗析法进行研究。电渗析法是基于在外加直流高压电场的作用下，行研究。电渗析法是基于在外加直流高压电场的作用下，将矿物中呈吸附状态的离子解析下来，并向极性相反的将矿物中呈吸附状态的离子解析下来，并向极性相反的电子迁移。从矿物中迁移到水中的离子浓度，与矿物中电子迁移。从矿物中

14、迁移到水中的离子浓度，与矿物中该种元素的总量之比，称为该元素的渗析率，以该种元素的总量之比，称为该元素的渗析率，以表示。表示。v 吸附态矿物态类质同象态及原子、分子分散状态6.2.3 电渗析法电渗析法(研究分散元素）研究分散元素）22222(,)(),()Zn Fe SZnFeSZnFe 电迁移阴极如如闪锌矿闪锌矿中的铁在电渗析中有如下反应：中的铁在电渗析中有如下反应：6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法v矿石中有益、有害元素，除表生条件下常以吸矿石中有益、有害元素，除表生条件下常以吸附状态存在外，主要有两种形式：一是参与矿附状态存在外，主要有两种形式：一是参与矿物的晶格架（或为主

15、要成分，或为类质同象混物的晶格架（或为主要成分，或为类质同象混入物）；一是呈微细的矿物包裹体。入物）；一是呈微细的矿物包裹体。v 例如：某地黑色锡石中例如：某地黑色锡石中(Ta(Ta2 2O O5 5)=2.21%)=2.21%， (Nb(Nb2 2O O5 5)=1.7%)=1.7%，经过电子探针扫描，证实锡石本身的经过电子探针扫描，证实锡石本身的铌和钽含量很低，而锡石的裂隙中却发现了不少细晶石铌和钽含量很低，而锡石的裂隙中却发现了不少细晶石和铌铁矿包裹体。和铌铁矿包裹体。6.2.4 电子探针法电子探针法6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法v 原理原理依据矿石中各种元素的特征谱线

16、。依据矿石中各种元素的特征谱线。6.2.5 激光显微光谱法激光显微光谱法（1）在出现）在出现20条条X谱线的同时，也同时出现谱线的同时，也同时出现20条条Y谱线，谱线，并且两种谱线的黑度值是正消长关系。并且两种谱线的黑度值是正消长关系。 说明说明X元素与元素与Y元素是同相，即元素是同相，即Y元素是以类质同象或均匀元素是以类质同象或均匀分散状态赋存在某矿物中。分散状态赋存在某矿物中。（2）在出现）在出现20条条X谱线的同时，也同时出现谱线的同时，也同时出现20条条Y谱线，谱线，但两者没有规律。但两者没有规律。 说明说明Y元素是以单矿物出现，并元素是以单矿物出现，并 表明每一颗被激射的矿物表明每一

17、颗被激射的矿物中都含有中都含有Y元素。元素。6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法（3）在出现）在出现20条条X谱线的同时，少于出现谱线的同时，少于出现20条条Y谱线。谱线。 说明说明X元素与元素与Y元素不是同相关系，而是以单矿物形式出现。元素不是同相关系，而是以单矿物形式出现。攀枝花钛铁矿中镁的赋存状态研究攀枝花钛铁矿中镁的赋存状态研究6.2 元素赋存状态研究方法元素赋存状态研究方法v 原理原理把大量的化学分析数据用数理统计方法进行综合、把大量的化学分析数据用数理统计方法进行综合、整理、计算，运用所获得的有关数据，就可以对矿石中整理、计算，运用所获得的有关数据，就可以对矿石中元素赋

18、存状态加以元素赋存状态加以定性或定量定性或定量判断。判断。6.2.6 数理统计法数理统计法v (1)(1)一元线性回归分析相关系数法一元线性回归分析相关系数法。v (2)(2)平均值与均方差法。平均值与均方差法。元素的配分计算元素的配分计算v 元素的配分计算是分析目的元素在原料中各矿物中的元素的配分计算是分析目的元素在原料中各矿物中的分配比例。其具体运算可按下列步骤进行分配比例。其具体运算可按下列步骤进行：v （1 1）某元素在原料中各矿物的配分量）某元素在原料中各矿物的配分量 Ci=WiAi C Ci i-目的元素在某一矿物中的配分量目的元素在某一矿物中的配分量 W Wi i-原料中某一矿物的相对含量原料中某一矿物的相对含量 A Ai i-目的元素在该矿物中的含量目的元素在该矿物中的含量 （2 2）某元素在原料中的配分比）某元素在原料中的配分比 Pi100Ci/Ci P Pi i-目的元素分配到矿石各矿物中的配分比目的元素分配到矿石各矿物中的配分比 C Ci i矿石各矿物中目的元素配分量之和矿石各矿物中目的元素配分量之和 。元素的配分计算元素的配分计算v （3 3）计算配分平衡系数）计算配分平衡系数v K=( CK=( Ci iA A0 0)/A)/A0 0 100%100% K K 配分平衡系数（一般要求在配分平衡系数（一般要求在5 51010）