矿物加工学(一篇)2011-1

主讲人：陶秀祥教授谢广元教授沈丽娟教授曹亦俊教授矿物加工学(国家精品课程)总学时：128课时划分：矿物加工（一）（1）－32学时；矿物加工（一）（2）－32学时；矿物加工（二）（1）－32学时；矿物加工（二）（2）－32学时。主讲人：陶秀祥教授；谢广元教授沈丽娟教授；曹亦俊教授矿物加工学课程课时分配情况一、课程的性质、目的及任务

矿物加工学是矿物加工工程专业的主干核心课程。通过学习，使学生掌握矿物加工过程中各种矿物加工方法的基本理论，矿物加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用实践，以煤为主、兼顾其它非煤矿物。理论与实践并重，注意将国内外生产科研中的一些前沿最新研究成果，充实到教学内容中，并注重培养学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。

矿物加工学课程课任务与要求二、课程的基本要求

通过本课程的学习，学生应达到以下要求：

(1)

了解与矿物加工过程有关的被选物料的各种特性；掌握在什么样的特性差异下采用什么样的矿物加工方法以便使分选效果最佳；

(2)

掌握矿物加工过程中各种方法的分选原理，分选过程及主要矿物分选设备的原理、结构及其选择与使用。

(3)

具有对矿物加工过程分析与评价的初步能力。

(4)

了解矿物加工技术的发展及最新研究成果。主要参考书：周乐光,矿石学基础,冶金出版,02年。曾凡,矿物加工颗粒学,矿大出版社,95年李凤生,超细粉体技术,国防工业出版社，00年。赵跃民,干法筛分理论及应用,科学出版社,99年。王常任,磁电选矿,冶金出版社，02年王淀佐等，矿物加工学，科学出版社，05年王淀佐等,资源加工学,科学出版社,05年胡岳华等，矿物资源加工技术与设备，科学出版社，06教材:选矿学---国家重点教材,中国矿业大学出版矿物加工学(一）（1）课程主要内容

第一章概述第二章矿物及其性质第三章矿物分离特性与颗粒测量技术第四章矿物破碎与粉体技术及设备第五章粒度分离技术与设备第六章磁电分离技术与设备

1.1矿物加工学的一般概念

第一章概述地层元素矿物岩石矿石岩层矿体岩体矿床

矿物是地壳中由于自然的地质作用、物理化学作用或生物作用所形成的（结晶态的）天然化合物或自然单质。它们具有均匀且相对稳定的化学成分和确定的晶体结构。

矿物是地壳中岩石和矿石的组成单位。矿石是地球上各种成矿作用的产物，是具有经济价值的特殊岩石。矿物加工的对象－－矿物我国地大物博、矿产资源丰富

地壳中发现的矿物有3000多种。地壳中含量最多的矿物有长石、石英和辉石，占四分之三。矿物分为五大类。世界矿产173种,已探明储量158种。其中能源矿产8种:(煤,石油,天然气,油页岩,石煤,铀,钍,地热)

金属矿产54种；非金属91种；水气矿产3种。

2011年，黄金产量361t，铜518万吨，铝1755万吨，铅473万吨，锌534万吨，镍27万吨，钢6.83亿吨(铁矿石13.3亿，进口6.86亿，石油2.04亿吨（净进口2.54亿），煤35.4亿吨。

1.1矿物加工学的一般概念

2011年我国矿石总产量60亿吨。其中铁矿石13.27亿吨，粗钢6.83亿吨，10种有色金属3424万吨，磷矿石8100万吨，煤25.4亿吨。煤炭、十种有色金属及粗钢、铁矿石产量连续五年位居世界第一。我国稀土产量约10万吨，占全球2/3。

我国矿产资源的主要特点====结构不合理。富矿少，贫矿多；难选矿多，易选矿少；中小型矿床多、大型矿床少；单一矿种型矿产少，伴生型、组合型矿产多。平均品位还不及世界平均品位的一半；煤炭原生灰分高、可选性差。

1.1矿物加工学的一般概念金属矿物第一章概述

自然银自然金孔雀石自然铜磁铁矿黄铜矿方铅矿白钨矿非金属矿物第一章概述

莹石蓝晶石重晶石刚玉金刚石正长石玛瑙白云母

为什么要对矿物进行加工？

矿石有用矿物脉石品位矿物加工（mineralprocessing）的基本概念：

矿物加工是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种分离、富集、提纯等加工手段和方法，将矿石中有用矿物和脉石分离，达到有用矿物相对富集并进行其加工利用的方法。

(分离、富集、纯化、提取、改性)

矿物加工学是专门研究矿物分离与加工、利用的学科。它在内涵和外延上比传统的选矿学都有要宽广。

矿物加工学的外延可扩大到一般意义上的分离与加工过程。第一章概述

分离过程：

一般包括原料（混合物）、分离剂（能量或物质）及产品三部分。

1.1矿物加工学的一般概念分离装置分离剂（能量或物质）原料（混合物）产品（不同组分的物流）第一章概述

如果，以矿物为分离加工的对象，那么这种分离过程就是我们所研究的矿物加工。传统上，把矿石加以破碎，使之彼此分离（解离），然后将有用矿物加以富集提纯，无用的脉石被抛弃，这样的工艺过程叫选矿（oredressing）。在选矿过程中选出的有用矿物叫精矿；被子抛弃的无用矿物叫尾矿。对煤炭而言，将煤与矸石分离，从而获得质量不同的产品过程，称为选煤(coalpreparation)。

矿物加工的依据和方法？

依据：矿物的各种物理化学性质及表面性质所存在的差异。主要有密度、磁性、导电性、润湿性等。

根据不同的矿石类型、不同的特性参数和对产品的要求不同，在生产实践中，可采用不同的矿物加工方法。常用的矿物加工方法主要有：重选法、磁选法、电选法、浮选法化学分选、生物分选特殊分选法其中，重选和浮选法应用最广。见表1。各种矿物加工方法可以单独使用，也可以几种方法联合使用。

1.1矿物加工学的概念及定义第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义序号矿物加工方法主要用途1重选法黑色、有色、稀有金属及煤炭的分选；固体废弃物处理。2浮选法金属及非金属矿物的分选；废水处理；菌种分离。3磁选法黑色金属、稀有金属的分选；非金属矿物原料中除铁。4电选法有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属（铁、锰、铬）矿石的分选；非金属矿石（煤粉、金刚石、石墨、高岭土等）的分选。5化学分选煤炭等。6生物分选硫化矿物、煤炭等。7特殊选矿金属和非金属矿。常用矿物加工方法第一章概述

矿物加工，以选矿过程为典型，一般都包括以下三个基本工艺过程：①

矿物选前的准备作业②

分选作业③

选后产品的处理作业

矿物经过分选加工后，所得到的精矿产品其有用矿物含量高，可直接用于冶炼加工、炼焦，或作为矿物材料进行进一步加工利用。

某种矿物是否需要进行分离加工，或达到什么样的质量标准一般要从技术和经济两方面同时考虑。只有当产品的销售价格高于所有生产费用时，对矿物进行分离加工才是合算的。

1.1矿物加工学的概念及定义第一章概述下面重点介绍矿物加工的两个基本概念：流程选矿厂或选煤厂为生产其产品而配置的方式以流程图简明表示。流程实际上是选矿厂为生产某种质量标准的产品所安排的作业顺序。选矿产品的质量标准主要包括成分和（或）粒度等方面。当要求成分达到某种标准时，一般需深度粉碎以使各种矿物相互解离，其分选或富集过程才得以进行。对任一流程来说，不论是要求粒度标准或成分标准，分级作业总是在选矿的中间阶段进行。其主要原因是任何粉碎或分选设备对粒度范围很窄的物料操作效果最佳。分选过程的作业可用如下方法表达：

第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义入料有用成分产品（精矿）残渣或废料（尾矿）分选选矿过程的一大特点是分选效果绝非十分完善；一些有价产品总要损失于尾矿流中；而一些脉石（无用）矿物又总是混入有价矿流。为准确表述分选加工程度，通常采用品位、产率和回收率三个参数。

品位—指原料或产品中有用成分的质量与该产品质量之比，常用百分数表示。通常用α、β、γ分别表示原矿、精矿和尾矿品位。

产率—指产品质量与原矿质量之比，叫该产品的产率，用γ表示。

回收率－指精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比。用ε表示

回收率（%）=

选矿比—指原矿质量与精矿质量之比。用K表示。

富集比—精矿品位与原矿品位之比。品位和回收率两个参数在生产过程中，要同时兼顾，不能顾此失彼。富集过程有时分几个阶段进行。即分粗选、扫选和精选三个阶段。见图1。

第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义图1粗选、扫选和精选构成的基本选矿流程

入料粗选扫选精选再磨尾矿精矿返回选矿流程图朗艾道工艺流程图块煤动筛＋末煤重介旋流工艺流程图煤泥水处理工艺流程图古交屯兰选煤厂山西晋城寺河矿井选煤厂神华集团乌兰木伦选煤厂平朔安家岭选煤厂15.0Mt/a世界上最大的选煤厂布尔台选煤厂31.0Mt/a

物料平衡设计流程时，必须分析和了解矿流分支或汇合时物料是如何分布的。这类分析计算称之为物料平衡，它在物质守恒原理之上。一般地，在稳态连续系统中没有积累：输入＝输出第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义

分选机精矿M2尾矿M3给矿M1任何作业都可视作一个分离点，称之为“节点”.

M1=M2+M3如：原矿经过某一作业后，出两种产品：含有价矿物的精矿和含有脉石的尾矿。整个过程以给入和排出的物料总量表示，因此，整个流程可表示如下：

如某选矿厂，若入料为500吨／时，产得精矿10吨／时，则尾矿为：

M3=M1－M2=490吨／时

除了对各作业过程进行重量平衡计算外，同时还要对每一组分或成分进行质量平衡计算。例如，若上述选矿厂的给矿含10%PbS、90%SiO2，则可建立PbS和SiO2的平衡。例如：PbS平衡：M1，PbS＝M2，PbS＋M3，PbS

SiO2平衡：M1，SiO2＝M2，SiO2＋M3，SiO2

总：M1=M2＋M3

物料平衡的原理适用于选矿厂内的任一节点，如给料分配器，分选机，或料流的集散点。（同化工过程的反应平衡式）第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义

矿物加工是在传统的选矿技术基础上发展起来的一门交叉学科。选矿作为一种有效的分离手段，早已在冶金工业、煤炭工业、化学工业、硅酸盐、陶瓷与建材工业得到广泛的应用。近年来，矿物加工技术在金属的再生工业、环境保护、医药、轻工等行业也发挥了重要的作用。

矿物加工技术最早广泛用于冶金工业。使矿石中的金属含量富集几倍至几百倍，以降低冶炼成本。在有色冶金工业中，由于有色金属和稀有金属矿产资源的品位大都很低，各种有用矿物与脉石间共生的关系更为复杂，矿物加工就显得尤其重要。

煤炭的分选是矿物加工技术在煤炭工业中的重要应用。选煤的主要任务就是除去原煤中的杂质，降低煤炭的灰分和硫分，提高煤炭质量，满足用户要求。

第一章概述1.2矿物加工在国民经济中的地位

选煤的意义：第一章概述1.2矿物加工在国民经济中的地位

入选1亿吨原煤，可脱除其中大部分的黄铁矿，减少SO2排放量100～150万吨，而其成本仅为煤炭燃后洗涤烟气脱硫的1/10；精煤灰分每降低1％，焦炭灰分可降低1.33%，而焦炭灰分每降低1％，炼铁焦比可降低2~2.5％，高炉利用系数可提高3％。煤中硫60％以上转入焦炭里，焦炭中硫分每增加0.1％，高炉用焦就多消耗2％，石灰多消耗2％，生铁产量降低2~5％。发电用煤灰分每降低1%，发热量上升200～360J/g，每度电的标准耗煤减少2～5g；我国煤炭按平均运距600km计算，入选100Mt动力煤一般能去除矸石16Mt，可节省车皮32万节，节运力9600Mt·km。

非金属矿物资源是陶瓷、建材、造纸、纺织、电子等工业部门的原料来源。天然的非金属矿物资源绝大多数是多种矿物共生，不经过分选提纯是无法直接利用的。如高岭土用于高级陶瓷和造纸工业时，对其中铁的含量控制极严。第一章概述1.2矿物加工在国民经济中的地位

矿物加工的分离技术和手段除了在冶金、煤炭、建材工业广泛应用外，近年来正在不断向其它领域交叉渗透。

在非金属加工领域应用在固体废料中（包括工业和城市垃圾）的处理和金属的再生工业中高效分离技术日益显示出它的优势；在化纤工业中采用分离技术排除混入原料中的某些杂质（砂粒、玻璃屑等）；在粮食加工过程中分离技术用于选种、除杂；在轻工业中利用浮选法脱除废纸墨渍；在医学领域中用高梯度分离法分离病毒、细菌、红血球和肿瘤细胞；特别应当指出的是，目前在环境工程里用浮选法处理废水已卓有成效。

矿物加工技术作为一种基本加工手段和方法，在国民经济的各部门起着十分重要的作用。它的技术水平对许多经济部门产生较大影响。

矿物加工学已发展成为一门独立的学科。第一章概述1.2矿物加工在国民经济中的地位

在其它领域应用

第一章概述1.3矿物加工与其它学科的关系矿物加工学岩石力学、流体力学、电磁学、化学、微生物学等地质学、矿床学、矿物学、晶体化学采矿、冶金化工、环境计算机、控制工程机械材料浮选化学物理加工学第一章概述1.3矿物加工与其它学科的关系矿物加工学学科基础与研究方向工艺矿物学矿物组成特性的分析、鉴定以岩石、断裂力学和晶体化学为基础，进行破碎、解离、超细粉碎化学分离生物提取浮选粉碎工程重力场中的分离电磁场中的分离表面改性聚集与分散计算机技术以流体力学为基础以电磁学、静电学为基础以表面及胶体化学、溶液化学、电化学为基础以微生物学、化学反应工程等为基础包括萃取、离子交换、化学浸出等以化学、材料学等为基础以表面化学、颗粒学等为基础以数学、计算机科学及控制科学等为基础

第一章概述1.3矿物加工与其它学科的关系

矿物加工的基本作业过程就是单元操作，有着很强的通用性。它与冶金、化学工程、环境工程、无机材料工程及颗粒技术领域的许多单元作业是相同的。它们有着密不可分的相关关系。单元作业学科粉碎混合贮运聚团固液分离气固分离分级搅拌混匀球团造粒成型沉降过滤干燥收尘矿物加工√√√√√√√√√√√冶金工业√√√√√√√√√√化学工程√√√√√√√√√√无机材料工程√√√√√√√√√√√环境工程√√√√√√√√√颗粒技术√√√√√√√√√√√第一章概述1.3矿物加工与其它学科的关系单元作业学科颗粒分选过程离子（分子）分离过程化学处理生化过程物理分选界面分选（含浮选）吸附萃取吸收沉淀蒸馏结晶膜分离熔烧浸出矿物加工√√√√√√√√冶金工业√√√√√√√化学工程√√√√√√√√√√√无机材料工程√√环境工程√√√√√√颗粒技术√√√√1．名词解释矿物加工学选矿选煤品位回收率矿物粗选精选扫选

2.分离过程一般包括哪几部分？分离剂主要指什么？

3.常用的矿物加工方法主要有哪些？

4.矿物加工的三个基本工艺过程指什么？

5.什么叫流程？

6.什么叫物料平衡？在矿物加工中有何意义？

7.矿物加工在国民经济中有何作用？

8.矿物加工学与哪些学科密切相关？

9.什么是矿物？矿物与岩石的区别？

10.煤是否属于矿物?为什么?第一章复习思考题

内生作用的能源来自地球内部，主要指与岩浆活动有关的作用。

由于岩浆的冷却、分异，其中的物质通过各种物理化学反应形成矿物的作用叫内生作用。岩浆—地壳深处的高温高压的富含挥发分的硅酸盐熔融体。

第二章矿物及其分类2.1矿物成因及其分类2.1.1矿物的成因

矿物是自然界地质作用的单质或天然化合物，是在一定的物理、化学作用下形成的。形成矿物的地质作用根据作用的性质和能量来源的不同分为内生作用、外生作用及变质作用。1.内生作用

内生作用可根据岩浆演化阶段和物理化学条件的不同而大致分为三个阶段：

（1）岩浆作用阶段

当岩浆在地下逐渐冷却时，首先结晶析出的是含量最高的硅酸盐矿物，如橄榄石、角闪石、长石、云母以及石英等。这些矿物组成各种侵入岩(地壳深处的熔融岩浆

)。岩浆冷却形成各种侵入岩的作用叫岩浆作用。岩浆作用是在高温（650～1000℃）和高压下进行的，岩浆作用的矿物一般呈等粒状结构、块状或浸染状构造。(如花岗岩

)第二章矿物及其分类（2）伟晶作用阶段

随着岩浆作用中硅酸盐大量析出，岩浆中的挥发性组分相对增加。如果有适当的外部条件使挥发性组分不致迅速逸出，即可形成富含挥发性组分的所谓“伟晶岩浆”。岩浆在这种特殊条件下形成矿物的作用，叫伟晶作用。伟晶岩矿物具有三个特点。（晶粒巨大、富含挥发性组分矿物、稀有金属的矿物）伟晶岩是大晶体和稀有金属的宝库。

（3）热液作用阶段

如果在岩浆作用后期外压不高，岩浆中聚集的挥发性组分即进入周围岩石的裂隙。当温度下降到水的临界温度以下时，高温气体即形成高温液体---热液。在这种高温的气—液中形成矿物的作用，叫热液作用。热液作用中形成的硅酸盐矿物较少，大量出现的是钨、锡、钼、铁、铜、铅、锌、锑、砷、金等元素的矿物，以及石英、萤石、方解石等所谓非金属矿物。

由这些矿物组成的热液矿床是特种和有色金属的最主要的来源。

（4）火山作用

如果地下深处的岩浆不是在地下深处冷凝，而是直接喷溢地表后迅速冷凝，即称火山作用。

火山作用形成各种火山岩，如玄武岩、安山岩、流纹岩等。2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

外生作用是外力（太阳能、水、大气和生物）地质作用的一种特殊形式。

（1）风化作用

物理风化

在常温常压下进行。只把矿物破碎而不形成新矿物；

化学风化

使矿物破坏，其组分转入溶液或改造为新矿物。风化作用形成的矿物集合体，常具有多孔状、土状、皮壳状等形态。2外生作用2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

机械沉积当风化产物被水流冲刷和再沉积时，物理和化学性质相对稳定的矿物，就形成机械沉积。如长石、石英砂及少量的重矿物，构成砂岩等沉积岩。沉积作用虽不产生新物质，但会使某些矿物富集。

胶体沉积风化作用中形成的难溶物质大部分以水胶体的形式搬运到湖、海等水盆地中沉积下来。这些物质主要是各种硅酸盐粘土矿物，铁、锰、硅、铝的氧化物和氢氧化物等。胶体沉积的矿物常形成致密状、鲕状、豆状、肾状等形态。

结晶沉积主要是各种物质在过饱和情况下的沉积。如干旱区内陆湖泊中的石盐、硼砂，封闭或半封闭海湾中的石盐、钾盐、硬石膏的沉积。

生物沉积为生物有机体作用的结果。常由生物的骨骼和遗骸堆积而成。如石灰岩、硅藻土、煤、油页岩、石油等。2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类（2）沉积作用

地壳中已形成的矿物群体在地壳内部温度和压力作用下所发生的结构、构造或矿物成分和矿物组成的变化过程，称谓变质作用。按发生变质作用的原因的不同，可将变质作用分为区域变质和接触变质二种类型。

（1）区域变质作用

广大的区域中，已形成的岩石因区域构造变动产生的高温、高压使岩石的矿物成分发生变化的作用称为区域变质作用。区域变质作用形成的矿物随着变质深度的加大，一方面是向生成不含OH的方向发展，一方面是向体积小、比重大的矿物转化。

在区域变质作用中常形成各种板岩、片岩等岩石。

3变质作用2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

2）接触变质作用

当岩浆侵入到围岩中，改变了周围岩石的物理化学条件，使原有矿物得到改造而形成新的作用，称为接触变质作用。包括热变质作用和接触交代作用。

接触热变质作用：岩浆侵入围岩受到热的影响而引起的变质作用。

接触交代作用：中酸性岩浆侵入与碳酸盐岩石间接触发生成分交换的交代反应。3变质作用2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

1.煤的形成

煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用，演变而成的沉积矿物。成煤的原始物质是植物。高等植物形成的煤为腐植煤类，低等植物形成的煤为腐泥煤类，由高等植物和低等植物共同形成的煤为腐植腐泥煤类。

煤的形成过程包括两个阶段，即泥炭化阶段和煤化阶段。

（1）泥炭化阶段

当大批植物死亡后，植物遗骸聚集在低洼沼泽和湖泊中。水中大量的喜氧细菌对植物遗骸的堆积层进行氧化分解，这一作用称为菌解或称为生物化学作用。由于分解所产生的物质使水质发生变化，喜氧细菌难以生存，此时，植物遗骸的氧化分解并不完全。随着堆积层作用的下沉，在沼泽深处的厌氧细菌与植物遗骸的分解产物又相互作用，分解作用和化合作用相互交错而形成了新的产物，即泥炭。这就是泥炭化作用阶段或称生物化学作用阶段。高等植物经过这一阶段形成泥炭，低等植物经过这一阶段则形成腐泥。

2.1.2煤炭的形成与地质年代

2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类（2）煤化作用当泥炭层在地层下部的高温和覆盖层的挤压下，导致其化学组成发生缓慢变化，逐渐过渡成为密度较大、腐植酸减少、含碳量增大、氧含量减少的褐煤，这个过程是煤化作用的开始阶段，也称成岩作用。这一作用发生在地表浅处，温度一般不超过70℃。当褐煤继续受地壳运动的影响，下降到地壳的较深处，受到地壳内部不断增高的压力和温度的影响，引起了煤的内部分子结构、物理和化学性质的变化，褐煤转变成烟煤，由烟煤又转变成无烟煤。这种转变属于物理化学作用，也称变质作用。成岩作用和变质作用统称煤化作用。2．成煤地质年代煤属于一种有机生物岩，是由不同地质年代的植物在死亡以后形成的。地质年代是地壳发展的时间表，它的成煤时代见表1—4。

2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

矿物的形态是指矿物的单体及同种矿物集合体的形状特点。矿物的形态主要取决于矿物的化学成分和内部结构，是矿物的重要外表特征之一。

矿物的形态：单体；集合体。在自然界，矿物多数呈集合体出现，但是也出现具有规则几何多面体形态的单晶体。

1.矿物的单体形态

只有晶质矿物才有可能呈现单体，所以矿物单体形态就是指矿物单晶体的形态。

（1）理想晶体与实际晶体

理想晶体它的内部结构严格地服从空间格子规律，外形就应为规则的几何多面体，面平、棱直，同一单形的晶面同形等大。

实际晶体

就内部构造而言，并非是严格地按照空间格子规律所形成的均匀整体。往往是由许多个别理想的均匀块段组成的单晶体，这些块段并不相互平等，从而形成“镶嵌构造”。并且还会存在空位、位错、歪晶等各种构造缺陷。2.1.3矿物的形态

2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

（2）晶体习性

晶体习性主要指矿物单体在三维空间发育和延伸情况。大致有以下三种类型：

粒状（三向等长）

矿物单体在三维空间发育程度基本相等时的形状称为粒状。

片状和板状（二向延长）

单体沿两个方向伸展，第三向不很发育。具有二向延长的矿物，其内部结构中常具有坚强的构造层。

柱状（单向伸长）单体延一向伸长，其形态称为柱状。

2.矿物集合体的形态

矿物的集合体形态是指同种矿物多个单体的集合方式。

矿物集合体的形态主要取决于单体的形态和它们的集合方式。根据集合体中矿物颗粒的大小可分为三种：显晶集合体（肉眼可辨）、隐晶集合体和胶态集合体（借助显微镜）。

2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类矿物的分类方法有多种，常用的分类方法有工业分类、成因分类和晶体化学分类。下面主要介绍晶体化学分类法。

1.矿物的晶体化学分类

以矿物的化学成分和晶体结构作为矿物的分类依据是比较通用的一种分类方法。晶体化学的分类体系和原则如下：

大类将化合物类型和化学键相同或相似的矿物归为一大类。

类在大类范围内，把具有相同阴离子或络阴离子的矿物归并为为小类。构成分类体系中的第二级。

簇是分类体系中的第三级。将化学成分类似、晶体结构相同的矿物，划分为一个簇。同一簇的矿物常常具有相同的构造类型。

种是分类体系中的第四级。同种矿物具有相同的成分和构造。其类质同象而产生的变化，不应使混入晶格的质点超过原来的质点。在一些比较复杂的类、簇中，可以进一步分为亚类、亚簇。同种矿物因形态、性质或杂质组分有明显的差异，称异种或变种。2.1.4矿物的分类与命名2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

●自然元素大类

以元素单质形式产出的矿物。约有90种，占地壳总重量0.1%。

自然金属类(Pt、Cu、Au、Ag)自然半金属类（As、Sb、Bi）自然非金属类（C、S）

●硫化物及其类似化合物大类

金属或半金属元素与硫结合的天然化合物。有300多种，占地壳重量0.15%。阴离子主要是S，有少量Se（西）、Te（帝）、As等。阳离子主要是铜型离子以及过渡型离子（Cu、Pb、Zn、Ag、Hg、Fe、Co、Ni等），它们与S、Se、Te、As等有明显的亲和力，硫化物以及硒硫化物、砷化物等。

简单硫化物类复硫化物类硫盐类2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

●氧化物和氢氧化物大类

金属阳离子和某些非金属阳离子与O2－或（OH）－形成的化合物。有200多种。占地壳重17%。

氧化物类氢氧化物类

●含氧盐大类

含氧的络阴离子[SiO4]4－、[SO4]4－、[PO4]4－、[CO3]3－与金属阳离子组成的盐类化合物。占已知矿物的种数的2/3。

硅酸盐类碳酸盐类硼酸盐类、磷酸盐、钨酸盐、硫酸盐类

2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

●卤化物大类卤族元素F、Cl、Br、I与惰性气体型离子K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋及部分铜型离子等组成的化合物。有100多种，其中主要是氟化物和氯化物。

氟化物类

氯化物类溴化物类碘化物类

2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类

我国对矿物的命名基本遵循以下原则：依化学成分命名

自然金、钛铁矿依物理性质命名

重晶石（比重大）、橄榄石（橄榄绿色）依晶体形态命名

方柱石（四方柱状）依人名、地名命名

在以上四条中，一般以第一条命名原则为主。但仅从成分命名，往往难以区分成分相近的一些矿物。所以，最常用的方法是以成分为主，结合物性或形态加以命名。如黄铁矿、方铅矿等。这样的名称容易“顾名思义”。在矿物名称中有些字有一定的涵义。

“石”结尾—非金属外表、非金属矿；

“矿”结尾—金属外表、用于提取金属的矿物；

“玉”结尾—宝石；

“晶”结尾—透明晶体；

“华”结尾—产于地表附近，呈松散被膜状，如钴华、钼华等。

“矾”结尾—易溶于水的硫酸盐。

2矿物及其分类2.1矿物成因及其分类2

矿物的命名

1

形成矿物的地质作用有哪些？什么叫内生作用，主要包括哪几个阶段？它们所形成的矿物有何特点？

2

什么叫外生作用和变质作用？对矿物的形成起何作用？

3

什么叫煤？煤的形成过程包括几个阶段？各阶段的特点是什么？PP11什么叫矿物的形态？与哪些因素有关？

4什么叫晶体习性？有几种类型？

5矿物集合体的形态主要取决于什么？显晶集合体的形态主要有哪些类型？隐晶集合体形态有哪几种？

6按晶体化学分类法，矿物是如何分类的，分为哪几大类？

7矿物是如何命名的？其基本原则是什么？

思考题：

2.2.1矿物的化学成分矿物的化学成分是组成矿物的物质基础，是决定矿物性质的基本因素之一。对于许多有用矿物来说，人们就是利用其中的某些化学成分。因此，它是矿物学研究的重要课题之一。

1.地壳的化学成分

矿物是地壳中各种地质作用于的产物，而地壳的化学成分是形成各种矿物的物质前提。元素周期表中的绝大多数元素在地壳中都可以找到，但是各种元素在地壳中的含量（即元素在地壳中的丰度）却有很大差异。“重量克拉克值”--地壳中化学元素平均含量的重量百分数称之。

地壳中分布最广的八种元素见表。

从表中可以看出，O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg这八种元素占了地壳总重量的98.59%，其中O几乎占了地壳重量一半，占了地壳体积的93%以上。从已知的矿物数目看，克拉克值高的元素形成的矿物种类也多。表1-6中所列八种元素所构成的矿物种数占已知总数的绝大多数。

2.2矿物的物理化学性质

元素重量克拉克值原子克拉克值离子半径体积百分比O46.662.551.4093.77Si27.7221.220.420.86Al8.136.470.510.47Fe5.001.920.740.43Ca3.631.940.991.03Na2.832.640.971.32K2.591.421.331.83Mg2.091.840.660.29合计98.59100表地壳中分布最广的八种元素

2.2矿物的物理化学性质注：将元素的重量克拉克值除以元素的原子量，得该元素的原子因素，再化为百分数。

2.元素的离子类型

元素在矿物中的结合，主要取决于元素本身与原子外电子层有关的性质。各种元素的原子得到电子的能力（电负性）和失去电子的能力（电离势）以及它们成为离子后的性质，都是支配元素之间能否结合形成化合物的重要因素。矿物中阴离子种类有限，主要是O2-、S2-、F-、Cl-，此外还有几种较次要的。但阳离子却有一百多种，它们不仅半径、电价不同，而且外层电子的构型也不一致。外电子层构型对离子的晶体化学性质影响很大。阳离子分为隋性气体、铜型、过渡型三种类型。

3.矿物化学成分的变化

矿物的化学成分可以分为两种类型：一类是同种元素的原子自相结合组成的单质，如金钢石，自然金等；另一类是更为普通的由两种或两种以上不同的化学元素的原子组成的化合物。

2.2矿物的物理化学性质

某一矿物中的化学成分，无论是单质或化合物，都不是绝对固定不变的，通常都是在一定的范围内有所变化。引起矿物化学成分变化的原因，对晶质矿物而言，主要是元素的类质同象代替。对胶体矿物来说，则主要是胶体的吸附作用。自然界只有少数一些矿物具有比较稳定的化学成分，（如石英），其阳离子与阴离子结合时，遵守元素组成的定比定律和倍比定律。2.2矿物的物理化学性质2.2矿物的物理化学性质参加到氧化物或含氧盐晶格中，形成石英、方解石参加到硫化物晶格中，形成金属矿

4.胶体矿物的成分结构与特点

胶体是一种物质的微粒（10-10000nm）分散在另一种物质之中所形成的不均匀的细分散系。

固态的胶体矿物有水胶凝体和结晶胶溶体两类。水胶凝体是由水胶溶体凝结而成，其分散媒是水，分散相是固态的微粒。通常所指的胶体矿物，实际上是指水胶凝体矿物。胶体矿物的成分常很复杂，含有不少被吸附的杂质。胶体矿物中微粒的排列和分布是不规则和不均匀的，外形上不能自发地形成规则的几何多面体，在光学性质上具非晶质体特点，故通常将胶体矿物看着非晶质矿物。

5.矿物中的水根据矿物中水的存在形式以及它们在晶体结构中的作用，可以把水分为三类：吸附水、结晶水和结构水。此外，还有两种过渡类型，即沸石水和层间水。

2.2矿物的物理化学性质

（1）吸附水

渗入在矿物集合体中。为矿物颗粒或裂隙表面机械吸附的中性的H2O分子。吸附水不属于矿物的化学成分，不写入分子式。常压下，温度达到100~110℃时吸附水就全部从矿物中逸出而不破坏晶格。

（2）结晶水

以中性分子存在于矿物中，在晶格中具有固定的位置，是矿物化学组成的一部分。结晶水与晶格联系牢固，结晶水从矿物中逸出时需要较高的温度，但一般不超过600℃。当结晶水失去时，晶体的结构遭到破坏和重建，形成新的结构。

（3）结构水又称化合水。是以(OH)-、H+、(H3O)+

离子的形式参加矿物晶格的“水”。以(OH)+形式最为常见。

结构水在晶格中占有固定的位置，在组成上具有确定的含量比。2.2矿物的物理化学性质

（4）沸石水

存在沸石族矿物中的中性水分子。沸石的结构中有大的空洞及孔道，水就占据在这些空洞和孔道中。水的含量随温度和湿度而变化。

（5）层间水存在于某些层状结构硅酸盐的结构层之间的中性水分子。加热至110℃时，层间水大量逸出，结构层间距相应缩小，矿物的比重和折射率都增高；在潮湿环境中又可重新吸水。

6.矿物的化学式

矿物化学成分以矿物的化学式表达，主要有实验式和晶体化学式两种。（1）实验式

以各种简单化合物的形式来表示矿物的化学成分。

方解石

CaO·CO2；

磁铁矿

FeO·Fe2O3

；石

膏

CaO·SO3·2H2O

这种形式的优点是各组分一目了然，其缺点是不能反映原子在矿物中的结合关系。2.2矿物的物理化学性质（2）晶体化学式

用一定方式表明矿物化学成分中各组分的晶体化学作用和矿物的结构类型。目前在矿物学中普遍采用。书写方法如下：

①

阳离子写在前面如有数种阳离子，则按碱性自强而弱的顺序排列。如：

尖晶石MgAl2O4

②阴离子写在后面络阴离子用方括号括住。如:

白云石CaMg[CO3]2

；正长石K[AlSi3O8]；蓝晶石Al2[SiO4]O

用方括号括出络阴离子是晶体化学式最重要的特点，它把各组分的晶体化学作用表示得很清楚。

③附加阴离子写在主要阴离子后面。如：

白云母KAl2[AlSi3O10]（OH）2

中的[OH]；磷灰石

Ca5[PO4]3F中的F。

④

结晶水写在最后面，以圆点隔开。如：

石

膏

CaO·SO3·2H2O；苏

打

Na2CO3·10H2O

⑤

类质同象互相代替的几种元素用括号括起，含量多的排在前面，其间以逗号分开。如：橄榄石（Mg，Fe）2[SiO4]；闪锌矿

（Zn，Fe，Cd）S

晶体化学式可以明确地反映出矿物的结构特点和分类，使人比较容易联想到矿物的性质。在矿物学中应用较广。2.2矿物的物理化学性质

每种矿物都有一定的物理性质。根据这些特有的物理性质，我们可以把不同的矿物鉴定和分离出来。

1．矿物的光学性质矿物的光学性质主要是矿物对光线的吸收、反射和折射时所表现出来的性质，也涉及由矿物引起起的光线干涉和散射等现象。（1）颜色矿物的颜色主要是矿物对入射可见光中不同波长光线选择性吸收后，透射和反射各种波长可见光的混合色。

决定矿物的颜色有三个方面。

(1)过渡金属元素的内部电子跃迁（过渡性金属阳离子使矿物呈色）（2）元素或离子间的电子转移（Fe2+和Fe3+）（3）能带间电子跃迁（由满带向导带跃迁，吸收可见光能量，产生颜色）

矿物颜色的命名及描述方法：

A标准色谱法：B类比法：

C二名法：2.2矿物的物理化学性质2.2.2矿物的物理性质

利用标准色谱红、橙、黄、绿、蓝、紫以及白、灰、黑色来描述矿物的颜色。有时矿物的颜色与标准色谱稍有程度上的差异，可以加上适当的形容词。（1）标准色谱法：①红色——辰砂（粉末）②橙色——铬铅矿③黄色——雌黄④绿色——孔雀石⑤蓝色——蓝铜矿⑥紫色——紫水晶⑦褐色——褐铁矿⑧黑色——黑色电气石⑨灰色——铝土矿⑩白色——斜长石

以生活中最常见的实物颜色来描述矿物的颜色。如桔红色（雌黄）、草绿色（绿帘石）等。（2）类比法：（3）二名法：

用两种标准色谱中的颜色来描述。如黄绿色、灰白色、蓝灰色、褐红色等。在书写次序上，后面的为主要颜色，前面的为次要颜色。如黄绿色，则表示以绿色为主，其中带有黄色色调。矿物颜色的命名及描述方法2.2矿物的物理化学性质

（2）矿物的条痕

矿物的条痕是矿物粉末的颜色。一般是指矿物在白色无釉瓷板上划擦时所留下的粉末的颜色。矿物的条痕可以与其本身的颜色一致，也可以不一致。矿物的条痕可以消除假色，减弱他色，因而要比矿物的颜色稳定得多，所以它是鉴定矿物的重要标志之一。

（3）透明度

矿物的透明度就是矿物透过可见光波的能力。矿物的透明度决定于矿物的化学成分与内部结构。

根据矿物在专门磨制的岩石薄片（厚度约为0.003厘米）中透明的程度，可将矿物分为透明矿物、半透明矿物和不透明矿物。

（4）矿物的光泽

矿物表面反光的能力称为光泽。

矿物的光泽一般分为：金属光泽和非金属光泽。非金属光泽又可细分为半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽。

2.2矿物的物理化学性质

（5）矿物的发光性

矿物在外加能量如紫光、紫外光和X射线等的照射下能发射可见光的性质称为发光性。除发可见光外，有些矿物还能发红外光。矿物的发光性以及发射光的颜色和强度主要是同矿物成分中含有的过渡元素，特别是稀土元素的种类和数量有关，因为过渡元素具有未填满的d和f轨道，外加能量作用是电子发生跃迁和再发射可见光的最好条件。

2.矿物的力学性质

矿物的力学性质是指矿物在外力作用下，所表现出来的各种性质。其中最重要的是解理、硬度和密度，其次还有延展性、脆性、弹性和挠性等。

（1）矿物的解理、裂开与断口

解理矿物晶体在外力作用（如敲打、挤压等）下严格沿着一定结晶方向破裂，并能裂出光滑平面的性质称为解理，这些平面称为解理面。

断口如矿物受外力作用，在任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面（如贝壳状、锯齿状等），则这样的断面称为断口。

裂开也是矿物晶体在外力作用下沿着一定结晶方向裂开的性质，因此它同解理很相似。但二者的成因不同。2.2矿物的物理化学性质

（2）矿物的硬度

矿物的硬度是指矿物抵抗某种外来机械作用力（如刻划、压入、研磨等）侵入的能力。测定矿物硬度的方法有：

A根据矿物与标准硬度矿物间的相互刻划对比来测定

这种方法在矿物学中一直沿用的是摩氏硬度计。它由十种矿物组成，按其软硬程度排列成十级：①滑石②石膏③方解石④萤石⑤磷灰石⑥正长石⑦石英⑧黄玉⑨刚玉⑩金刚石

B根据矿物表面（晶面、解理面等）上所能承受的重量来测定硬度

这是目前所采用的精密测定矿物硬度的方法，它通过显微硬度仪测定出矿物的显微硬度。

矿物的硬度是矿物内部结构牢固性的一种表现。这种牢固性主要决定于化学键的类型和强度。

2.2矿物的物理化学性质

（3）矿物的比重和密度

2.2矿物的物理化学性质

矿物的比重是指纯净、均匀的单矿物在空气中的重量与同体积水在4℃时重量之比。

矿物的密度（δ）是指矿物单位体积的质量。矿物的比重在数值上等于矿物的密度。

（4）矿物的脆性和延展性

矿物受外力作用时容易破碎的性质称为脆性。脆性是离子键矿物的一种特性。矿物的离子键性程度越大，则矿物的脆性越强。

矿物在锤击或拉引下，容易形成薄片和细丝的性质称为延展性。

延展性是金属键矿物的一种特性。金属键的矿物在外力作用下的一个特征就是产生塑性形变，这就意味着离子能够移动重新排列而不失去粘结力，这是金属键矿物具有延展性的根本原因。

（5）矿物的弹性和挠性

矿物受外力作用发生弯曲形变，但当外力作用取消后，则能使弯曲形变恢复原状，此性质称为弹性。具挠性的矿物，在其内部结构中，单位层与层之间，靠余键相连。当它受外力弯曲时，两种层之间可相对移动，能形成新的余键而处于平衡，没有恢复力，因而弯曲后不能恢复原状。

2.2矿物的物理化学性质

1．导电性

矿物的导电性是矿物对电流的传导能力，它很大程度上依赖于化学键的类型。

根据导电能力的不同，可将矿物分成下列三种：

1）良导体矿物；2）半导体矿物；3）非导体矿物

2．介电性

矿物的介电性是指某些矿物在电场中被极化的性质。通常用测定其介电常数（电容率）来研究。

3．压电性

某些矿物晶体，在机械作用的压力或张力影响下，因变形效应而呈现的荷电性质，称为压电性。

矿物的压电性只发生在无对称中心，具有极性轴的各晶类的矿物中（如石英）。矿物的压电性在现代科学技术中愈来愈被广泛地应用。如无线电工业中用作各种换能器、超声波发生器等。

2.2矿物的物理化学性质2.2.3

矿物的电学性质

2.2.4

矿物的磁学性质

矿物的磁性是指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引，或矿物本身能够吸引铁质物体的性质。

矿物的磁性主要是由组成元素的电子构型和磁性结构所决定的。根据磁化率的大小，矿物的磁性：

抗磁性（磁化方向与外磁场方向相反）顺磁性铁磁性（具有自发磁化的性质）根据磁性强弱：

强磁性中等磁性弱磁性非磁性

2.2矿物的物理化学性质

2.2.5

矿物的导热性、热膨胀性和熔点

矿物晶体的导热性和热膨胀性均具异向性，它与光性相似，可分为均质体与非均质体。导热性最强者为自然金属矿物，而石棉、蛭石则是良好的绝热材料。

2.2.6

矿物的放射性

含有放射性元素（如U、Th钍、Ra镭等）的矿物叫做放射性矿物。放射性元素能自发地从原子核内部放出粒子或射线，同时释放出能量，这种现象叫做放射性，这一过程叫做放射性衰变。

在天然石材中，不少存在一定的放射性，用在家庭装饰材料时，会对人体产生不良影响。2.2矿物的物理化学性质煤是最主要的能源矿物之一，占我国一次能源的75%左右，在国民经济发展中占有重要地位。从矿物加工角度来看，把它当作一种非晶质矿物对待。

2.3.1煤的基本组成煤是由有机质和无机矿物组成的复合体，其成分随煤化程度的变化而有大幅度的变化。根据宏观煤岩成分可以把煤分成镜煤、亮煤、暗煤、丝炭。其中，镜煤和丝炭是简单的煤岩成分，亮煤和暗煤较为复杂。

1．镜煤：

2．丝炭：

3．暗煤：

4．亮煤：我国一些煤田的宏观煤岩成分，镜煤和亮煤含量很高，丝炭和暗煤含量较少。

矿物加工过程中，不能按煤岩组分进行分选，但其组分对可浮性的影响却很大，更增加了煤泥分选的错综复杂性。

2.3

煤的结构和性质

煤属于非晶形结构，其结构不均一。煤是以有机体为主，并具有不同分子量、不同化学结构的一组“相似化合物”的混合物。煤炭结构模型，以万-克列维廉提出的结构较全面，它指出煤是一种多环芳香族高分子化合物。由大量本核结合而成的芳香族化合物，由多层平面炭网组成，并存在有侧链，如图1－2所示。其中，苯核、脂环、氢化芳香环及杂环为规则部分；苯核周围连接的各种含氧基团和烷基侧链为不规则部分。

2.3.1煤炭结构模型

煤中的含氧官能团包括羟基（OH）、羧基（COOH）、羰基（C＝O）、甲氧基（OCH3）、醌基、苯酚官能团等。随变质程度加深，煤中含氧官能团减少。这些含氧官能团的吸附活性很强，且都具有亲水性，对煤和水、煤和药剂的相互作用必然会产生很大的影响，甚至起决定性的作用。2.3

煤的结构和性质

随着变质程度加深，碳网层间距离缩小，组成芳香族的碳原子数则随之增加，不规则侧链部分逐渐减少。

煤是多环芳香族化合物，各基本单元之间常以－O－键、－CH2键相连，还有由环烷烃和脂肪链所形成氧化物中的氢键连接在一起。周围侧链及官能团随变质程度有很大变化，因此，煤具有如下性质：

（1）组成不均一，各种组分实际无法完全分离，分选好坏与各组分含量和性质有很大的关系。（2）煤的主体是多苯芳香核，在分选中起主要作用的是芳香核的性质。（3）在芳香核的碳网上，有数量不等的侧链，在变质和氧化过程中很容易生成含氧官能团。（4）煤的结构中还含有一定数量的矿物质，多数矿物质具有一定极性。（5）煤表面上的含氧官能团和无机矿物质，虽使煤具有了一定亲水性，但这些部位也有较高的化学活性，捕收剂中的少量杂极性分子可以吸附在这些活性部位，从而改变其亲水性质。（6）煤的变质程度对煤的可选性有很大的影响。（7）煤易氧化。2.3.2煤的性质2.3

煤的结构和性质

思考题：

1

什么叫矿物？重量克拉克值？

什么叫类质同象？

2固态的胶体矿物主要有哪几类？水胶体矿物有何特点？

3矿物中的水分哪几类？它们有何特点？结晶水与结构水有何区别？

4矿物的化学式表达方法有哪几种？晶体化学式的书写有何规律？

5矿物颜色产生的原因是什么？决定矿物颜色的主要因素有哪些？

6矿物颜色的命名及描述方法？PP23什么叫矿物的条痕、透明度、光泽、发光性？矿物发光的主要原因是什么？

7什么叫解理、断口？有何区别？

8什么叫矿物的硬度？它的测量方法有哪几种？

9矿物的导电性与哪些因素有关？矿物的磁性与哪些因素有关？矿物的磁性分为哪几类？

10研究矿物的物理化学性质对矿物加工有何意义？矿物的分离与加工是依据一定的物理和化学特性进行的，粒度、密度、形状及表面特性等对矿物加工有决定性的影响。因此，矿物加工必须研究矿物的分离特性参数，如分布特性、分离点及分选效果等，并据此采用不同的加工手段和方法。

3．1颗粒特性及表示方法

一、颗粒粒度的大小

颗粒的大小是指颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。常用粒径和粒度两个术语来述。粒径是以单颗粒为对象，表示颗粒的大小；而粒度则以粒群为对象，表示所有颗粒大小的总体概念。颗粒大小的表示方法（演算直径）主要有以下几种：①

三轴径；②球当量径；③当量圆径；④统计直径(定向径)

第三章颗粒技术及矿物分离特性①

三轴径以颗粒的长度l、宽度b、高度h定义的粒度平均值。设一个颗粒以最大稳定度（重心最低）置于一个水平面上，此时，颗粒的投影如图所示。

第三章颗粒技术及矿物分离特性第三章颗粒技术及矿物分离特性第三章颗粒技术及矿物分离特性

“当量直径”是利用测定某些与颗粒大小有关的性质推导而来，并使它们与线性量纲有关。把颗粒看作相当的球。

与颗粒同体积的球的直径称为等体积当量球径。

与颗粒等表面积的球直径称为等表面积球当量径。②球当量径第三章颗粒技术及矿物分离特性

③圆当量径

与颗粒投影面积相等的圆直径称为投影圆当量径。

其它的颗粒当量径如下：第三章颗粒技术及矿物分离特性④统计直径

统计平均径是平行于一定方向（用显微镜）测得的线度。马丁直径dm（Martin）：沿一定方向将投影面积等分的线段长度。弗雷特直径df(Feret):沿一定方向测量颗粒投影轮廓的平行线间的距离。

马丁直径二、颗粒群的平均粒度及粒级

第三章颗粒技术及矿物分离特性

在矿物加工过程中，接触的不是单个颗粒，而是包含不同粒径的粒群。对其大小的描述，常用平均粒度的概念。

粒级是指用某种方法将粒度范围宽的物料群分离成若干个粒度范围窄的级别，这些级别（颗粒群粒度的范围）叫粒级。（d1～d2、-d1+d2）

粒群的平均粒度可用统计数学的方法来得。即将粒群划分为若干窄级别，任意一粒级的粒度为d，设该粒级的颗粒个数为n或占总粒群质量比为W，再用加权平均法计算得总粒群的平均粒度。各种平均粒度的求法主要有：

算术平均粒径；几何平均粒径；调和平均粒径

用图示法可直观表示各平均粒度的关系。图2-3是用电子显微镜测量铬黄粉的结果。

算术平均粒径＞几何平均粒径＞调和平均粒径

3.1颗粒特性

三、粒度分布

粒度分布是指颗粒群中各粒度区间的颗粒含量占总量的百分比。

粒度组成是指将不同粒级按粗、细不同顺序排列并指明各粒级占物料群总量的质量百分率。它描述物料群的粒度分布情况。

表征物料粒度分布常用的方法有列表法、作图法和函数法等。

1．列表法

将粒度分析得到的原始数据（粒度区间、各粒级质量、面积、颗粒数等）及由此计算的数据列成表格即可。这是最普通的方法。其优点是通过列表能表示出各粒级的分布情况，找出主导粒级、各级别和全体物料的平均粒度和指定位度的累计含量等。

2．图示法包括矩形图、粒度分布曲线图、分布函数图等。3.1颗粒特性3.1颗粒特性把各直方图回归成一条光滑的曲线，便形成颗粒频率分布曲线。

粒群粒度的分布函数图又叫该粒群的粒度分布曲线图，它是以散物料粒度组成表为依据的，曲线的横坐标代表粒度，纵坐标代表（累积）产率。也叫粒度分布特性曲线。正累积：筛上物粒的累积曲线负累积：筛上物粒的累积曲线累积粒度特性曲线的特点：对称性。

累积粒度特性曲线有许多用途。①可确定任何指定粒度的相应累积产率；或由指定的累积产率查得相应的粒度。②可求出任一粒级(d1—d2)的产率，它等于粒度d1及d2所对应的纵坐标的差值。

③由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。

3.1颗粒特性颗粒的分布函数图3.1颗粒特性3.1颗粒特性正累积负累积

对于粒度范围很宽的物料，为了清楚表达粒度分布情况，可将曲线绘制在半对数坐标系或全对数坐标系中。

把横坐标或纵座标取对数后，相邻粒度级之间在横轴上的间距，细粒级增长，粗粒级缩短。全对数负累积粒度特性曲线，因纵坐标也采用了取对数处理，曲线已直线化了，这样便于求出该直线的斜率和截距，进而将曲线用数学方程式表示出来，借此确定颗粒粒度在物料中的分布规律。3.1颗粒特性3.1颗粒特性3.1颗粒特性虽然，个数平均粒径但，曲线Ａ的分布最窄，Ｃ的分布最宽。

3．函数法函数法就是用数学方法将物料粒度分析数据归纳、整理,并建立能反映物料粒度分布规律的数学模型—粒度特性方程。在矿物加工中常用的有以下2种：（1）

高登Gaudin-安德列耶夫-舒曼SHuzman公式

对一定的物料k是常数，一般磨碎产物的K值常介于0.7～1.0之间。

（2）罗逊(Rosion)—拉姆勒(Rammler)公式

3.1颗粒特性负累积正累积

四、粒度的形状

颗粒形状与物性之间存在着密切的关系，它对颗粒群的许多性质产生影响。在矿物加工中，颗粒的形状是一个重要的几何特征。

颗粒形状分析有定性和定量两个方面。

（1）

形状系数（shapecoefficient）它是根据颗粒的面积和体积两个特征导出的。

表面形状系数

与某种粒度相联系的表面积形状系数φs：体积形状系数与某种粒度相联系的体积形状系数φv：

比表面积形状系数

设SV为单位体积颗粒的比表面积，则

3.1颗粒特性

（2）

形状指数（shapeindex）

形状指数和形状系数不同，它和具体的物理现象无关，只用数学表达式来描述颗粒的外形。常见的形状指数有球形度、伸长度和扁平度等。

球形度：与颗粒等体积的球体表面积与该颗粒的表面积之比。

ψS=(与颗粒等体积的球表面积/颗粒的实际表面积)

=S球/S粒

ψS一般小于1，对于球形ψS=1。伸长度

n

=长径/短径=l/b扁平度m=短径/厚度=b/h

3.1颗粒特性3.1颗粒特性

連生体：是指两种以上的矿物所组成的矿物集合体。矿物的单体解离情况可用解离度来表述。解离度系指同一粒级的物料群中,呈单体的矿物量占该矿物总量的百分数。兼含有用矿物和脉石矿物的颗粒称之为连生颗粒或中矿颗粒，矿物加工中遇到的许多困难均与此类颗粒的处理有关。破碎和磨矿作业用来使矿物聚合体碎裂（断裂），从而引起或增加解离。碎裂结果，可产生两种型式的解离。

1．粒间解离

粒间解离这一概念系指在晶粒边界上而非横穿晶粒碎裂。因此，解离大致发生在矿物晶粒周围，但因任一种矿物都有一个晶粒范围，碎磨仍需将颗粒粉碎至平均晶粒粒度以下。粒间解离的出现可由碎磨产品的频率筛析推断出；在筛析曲线上有两个峰值，其中第二个峰值表示晶粒边界上的优先碎裂。

3.1颗粒特性五、連生体及矿物的解离3.1颗粒特性五、連生体及矿物的解离

2．穿粒解离图中清楚地示出穿粒解离这一概念。

解离度G可以用晶粒粒度与颗粒粒度之比RL（dG／d）以及每种组分在原始集合体中的体积分数FV来表示。对于每一组分，当RL>1.0时