点击浏览该文件第八章矿石的化学物相分析

第八章矿石的化学物相分析教学根本内容化学物相分析的根本原理〔定义、分类及意义，选择性溶解，提高溶剂对矿物选择性溶解能力的途径，化学物相分析的误差〕。铁矿石的化学物相分析〔常测工程及意义，相别离及单项物相分析方法，系统物相分析〕。3.铜矿石的化学物相分析〔常测工程，相别离，单项物相和系统物相分析〕。教学根本内容教学目的与要求1.掌握化学物相分析的根本原理，了解提高溶剂对矿物选择性溶解的途径。2.了解化学物相分析误差的主要来源及误差的量化。3.了解铁矿石和铜矿石的化学物相分析方法，理解“系统物相分析〞的概念及“系统物相分析〞的局限性。教学目的与要求教学重点与难点

重点：化学物相分析的根本原理。提高溶剂对矿物选择性溶解的途径。难点：化学物相分析的误差。教学重点与难点第一节化学物相分析的根本原理一、概述〔一〕定义及分类1.物相分析的定义即利用各种矿物〔或化合物〕的物理性质或化学性质的差异，借助物理或化学方法测定出矿石中各种矿物〔或化合物〕的含量、分布和聚集状态，这种分析方法称为矿石的物相分析。

第一节化学物相分析的根本原理2.物相分析的分类物理物相分析—根据各种矿物〔或化合物〕的物理性质〔密度、磁性、折光率、导电性、介电性等〕的差异，借助仪器分析方法来测定矿物的含量、分布情况、晶粒大小和聚集状态等。化学物相分析—根据各种矿物〔化合物〕在化学溶剂中的溶解度和溶解速度的差异，利用选择溶解的方法，使欲测矿物〔或化合物〕进入溶液，然后在溶液中测定矿物的百分含量。第一节化学物相分析的根本原理〔二〕物相分析的意义1.在地学中的意义⑴在地质勘探(普查)中的意义：物相分析结果帮助揭示元素的迁移、富集规律，提供找矿线索，如含碳酸铁的铁帽⑵在矿床综合评价中的作用—矿床的价值不仅与元素的含量有关，更与其赋存状态有关，如铁、铜矿床工业价值2.在选矿、冶炼中的意义物相分析的结果不仅能指示原矿或原料中有用元素的各种矿物(或化合物)所占百分比，为制定选冶方案和选择工艺条件提供依据，而且还能指出尾矿或矿渣中有用元素损失的状态和含量，以便为评价和改进工艺流程提供依据。第一节化学物相分析的根本原理二、选择性溶解〔一〕选择性溶解对于化学物相分析的重要性p204矿物的选择性溶解〔相别离〕是化学物相分析的关键。化学物相分析目的是什么？根据矿物的晶格能、硬度、密度及溶度积等性质上的差异，选取不同的条件，使其定量地选择性溶解，从而到达分别测定的目的。〔二〕影响选择性溶解的因素1.溶剂的性质和浓度2.温度3.试样的粒度4.搅拌5.杂质的影响6.其它技术措施的影响第一节化学物相分析的根本原理三、提高溶剂对矿物选择溶解能力的途径〔一〕抑制剂的应用1.抑制剂定义在溶剂中参加某种或某些物质，使它仅抑制保存矿物的溶解，从而相应提高溶剂的选择溶解能力，这类物质叫抑制剂2.抑制剂的分类①基于共同离子效应的抑制剂②基于在金属外表形成保护层的抑制剂③基于在矿物外表形成保护膜的抑制剂

第一节化学物相分析的根本原理〔二〕促进剂的应用1.促进剂定义在溶剂中参加某种或某些物质，使它仅对欲选择溶解矿物起加速溶解作用，从而提高溶剂的选择溶解能力，这类物质叫促进剂。例如：在4mol/L的HCl溶液中参加适量SnCl2，可使铁的氧化物溶解速度大大增加，而对其他矿物的溶解率并无明显影响；金属汞能促进金属铁在CuSO4溶液中的溶解，而对铁的氧化矿物的溶解率无明显影响。2.促进剂作用机理及选择条件p205机理：盐效应、络合效应、氧化复原效应、高沸点物质驱赶低沸点物质。条件：所选促进剂应对后继操作无影响。第一节化学物相分析的根本原理四、化学物相分析的误差〔一〕决定化学物相分析误差的因素1.溶剂的选择性强弱2.试样中矿物〔或化合物〕间的量比〔二〕测定结果的相对误差与溶解率(a%；b%)和量比(状态比)〔Y/X〕的定量关系设试样中只含有某元素的A、B两种状态，A状态在试样中的元素含量为X(%)，B状态在试样中的元素含量为Y(%)，A状态的溶解率为a%，B状态的溶解率为b%，第一节化学物相分析的根本原理A状态的相对误差为：B状态的相对误差为：讨论：

1.当a=100，b=0时，两态分析误差均为零，误差与状态比无关2.当Y/X→0时，δa→a-100，δb→∞3.当Y/X→∞时，δa→∞，δb→-b

结论：1.Y/X比值越大，A状态的正误差就越大；Y/X比值越小，B状态的正误差就越大。2.当Y/X比值远小于1时，宜选择那些a≈100，b≤10的溶剂；当Y/X比值远大于1时，宜选择那些a≥90，b≈0的溶剂。对含量较高的状态的溶解率要求较严。，第一节化学物相分析的根本原理第二节铁矿石的化学物相分析一、一般铁矿石化学物相分析的常测工程及意义1.磁性铁具有强磁性的铁的氧化矿物，包括磁铁矿、半假象磁铁矿。磁性铁的测定能为铁矿石的储量计算及选矿试验提供科学依据。2.碳酸铁指菱铁矿、铁白云石等含铁碳酸盐。它对于寻找原生矿和指导选矿工艺都具有实际意义。3.硅酸铁指含铁的硅酸盐矿物。它对于计算铁的储量、指导找矿具有较大意义。这类脉石矿物含量决定尾矿中铁的品位和回收率。第二节铁矿石的化学物相分析4.铁的硫化物指磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、砷黄铁矿、镍黄铁矿，它对于确定矿石品位、指导加工工艺流程具有重要意义。5.赤〔褐〕铁矿赤〔褐〕铁矿的测定，对铁矿床的评价和对研究铁矿床的成分环境〔地球化学环境〕都具有重要意义。二、常测工程的一般分析方法〔一〕相别离〔矿物别离〕常用方法1.磁性铁的别离可用磁选、磁感应和选择溶解法别离，目前多采用简便的永久磁铁手工湿法磁选。第二节铁矿石的化学物相分析2.碳酸铁的别离采用选择性溶剂浸取方法别离，这类溶剂有：稀酸(稀盐酸、醋酸、过氯酸)；水解后成弱酸性的盐类(铝盐、铵盐)溶液；碱-稀酸，目前广泛应用的是AlCl3溶液，因其简便快速、适应性强。3.硅酸铁的别离一般不采用选择溶解法。可利用铁矿物易被复原为Fe3O4和Fe0、而铁的硅酸盐矿物不易被复原的性质，采用氢复原法、碳粉复原法、一氧化碳复原法来别离硅酸铁。

第二节铁矿石的化学物相分析4.铁的硫化物别离采用选择性溶剂浸取别离，最常用方法：①在沸水浴上，用CuSO4-H2F2-H2SO4使铁的氧化矿物、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物定量溶解，而铁的硫化物由于CuSO4的抑制作用而留在残渣；②用HAc-H2O2浸取残渣，此时硫化物被定量溶解，而原生磁铁矿、铬铁矿及铬尖晶石等不溶，到达进一步定量别离的目的。5.赤〔褐〕铁矿的别离赤〔褐〕铁矿溶于10-15%的稀盐酸中，当有SnCl2存在时,加热1小时即可快速溶解，但大局部硅酸铁也同时被溶解。相别离是化学物相分析的关键环节，事先了解矿石类型、矿物组成及结构特点，对于正确选择或拟定别离方法很有必要第二节铁矿石的化学物相分析〔二〕单相物相分析的常用分析方法单相物相分析：是指在一份称样中，只完成一“相〞测定。1.磁性铁常用磁选法将磁性铁与非磁性铁别离，用稀盐酸〔加少量SnCl2〕加热溶解磁性铁，用K2Cr2O7滴定，测得结果即为磁性铁中的含铁量。应注意：磁选别离效果受矿物粒度和共生关系的影响，有时并不理想。因此，试样只能磨到欲别离矿物到达单体解离的程度，过细那么影响别离效果。2.碳酸铁常用选择溶解法，以AlCl3(水解呈弱酸性，pH≈2.9)热水溶液浸取碳酸铁，用K2Cr2O7滴定Fe2+，测得结果即为碳酸铁中的含铁量。第二节铁矿石的化学物相分析优点：采用AlCl3为浸取剂，可抑制易溶性硅酸盐的溶解，选择性较高。AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HClFeCO3+2HCl=FeCl2+CO2+H2O3.硅酸铁硅酸铁不易被磁化，而铁(III)的其他矿物经灼烧为铁的氧化物后易被复原剂〔如碳粉〕复原为磁性铁。利用磁选法将硅酸铁与灼烧复原后产生的磁性铁别离，弃去非磁性的硅酸铁局部，用稀盐酸溶解磁性铁局部，用K2Cr2O7滴定法测定，由试样总铁量减去此量即为硅酸铁中的含铁量，也可在非磁性局部直接测定硅酸铁。第二节铁矿石的化学物相分析4.硫化物总量常用选择溶解法使铁的硫化物与铁的其他矿物别离，以K2Cr2O7滴定法测定铁，测得结果即为硫化物中的总铁量。常用选择性溶剂为：CuSO4-H2F2-H2SO4在沸水浴上，它能定量溶解铁的氧化矿物、硅酸盐、碳酸盐矿物，而铁的硫化物由于CuSO4的抑制作用而留在残渣；然后以HAc-H2O2浸取残渣，此时硫化物被定量溶解，而原生磁铁矿、铬铁矿及铬尖晶石等不溶。将滤液加热至冒SO3白烟或者用氨法将滤液中的铁沉淀别离出来，以K2Cr2O7法滴定铁。第二节铁矿石的化学物相分析〔三〕系统物相分析1.定义是指在一份称样中，利用多种溶剂屡次连续浸取，完成多个“相〞〔或多个工程〕的测定。2.局限〔1〕由于溶剂屡次浸取，矿物“串相〞所造成的误差一直往后积累，使误差越来越大。〔2〕由于矿物组成的复杂性和某些矿物的相似性，系统分析几乎不能分别连续测定它们。系统物相分析仅适用于简单矿石，复杂矿石普遍采用单项物相分析。迄今为止，铁矿石的系统物相分析流程仍不够系统和完善某铁矿石系统物相分析流程见p211第二节铁矿石的化学物相分析第三节铜矿石的化学物相分析一、常测工程在铜矿石化学物相分析中，根据铜矿物的组成、化学性质、在选矿工艺中的行为、矿床评价研究的需要，将常见铜矿物分为以下几组：①硫酸铜组②自由氧化铜组：孔雀石、蓝铜矿、黑铜矿、赤铜矿③结合氧化铜组：与脉石结合的及与铁、锰氧化氢氧化物结合的氧化铜矿物④次生硫化铜组：辉铜矿、斑铜矿、铜蓝⑤原生硫化铜组：黄铜矿、方黄铜矿

第三节铜矿石的化学物相分析二、常测工程的分析方法〔一〕相别离〔矿物别离〕方法1.胆矾的别离⑴水：胆矾溶于水而其他铜矿物几乎不溶于水；但有碳酸盐、闪锌矿、金属铁存在时，测定结果偏低。⑵2%硫代硫酸钠-0.5%抗坏血酸(用NaOH调pH为8-8.5)2.自由氧化铜的别离常用选择性溶剂：pH=10的3%乙二胺溶液。此溶液中，结合氧化铜组的浸取率较小。假设参加NH4Cl和Na2S，那么可提高赤铜矿的浸取率，降低辉铜矿的浸取率。

第三节铜矿石的化学物相分析其他选择性溶剂有：含NH4Cl的2%EDTA溶液；氨性2%EDTA溶液；用乙二胺饱和的2.5%EDTA溶液、20%醋酸溶液、1%柠檬酸铵溶液。3.结合氧化铜、总氧化铜的别离常用选择性溶剂含有Na2SO3和NH4HF2的5%H2SO4溶液。试剂作用①参加NH4HF2是为了破坏脉石矿物，同时F-可以络合可能溶解的Fe3+以消除对硫化铜矿物的氧化作用。②Na2SO3的存在可以保持SO2气氛，防止硫化铜矿物的溶解。第三节铜矿石的化学物相分析

效果实验条件下，次生、原生硫化铜矿物几乎不溶，而其他的硫酸铜矿物、孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石和某些与脉石结合的氧化铜可以完全浸出。4.次生硫化铜的别离常用的选择性溶剂：含有20%硫脲的1mol/LHCl溶液。在此条件下，硫脲可与低含量的Cu2+形成无色络合物。经典溶剂：2-4%的KCN溶液，可迅速、完全地溶解次生硫化铜，但有剧毒，目前仅作为参照方法而不用于成批生产。第三节铜矿石的化学物相分析5.原生硫化铜的别离原生硫化铜仅少量溶解或完全不溶解而留在最后的残渣中，从而实现与其他各相组的别离。〔二〕分析方法1.胆矾因