試析工藝礦物學(xué)在選礦中作用

何彥霖

【摘要】工藝礦物是一種近年來新興的邊緣科學(xué)，同時(shí)也是一種重要的應(yīng)用科學(xué)，因此也有說法將工藝礦物稱作應(yīng)用礦物學(xué)。工藝礦物是礦物學(xué)的分支，這門新生學(xué)科密切結(jié)合了選礦、冶金以及礦物原料工藝學(xué)的實(shí)際，主要對(duì)人造或者天然的礦物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。工藝礦物學(xué)的研究范圍非常廣泛，涉及范圍包括黑色、有色、稀有金屬以及能源礦物等多種領(lǐng)域。本文首先介紹了這門邊緣科學(xué)基本的研究?jī)?nèi)容以及研究方法，然后針對(duì)工藝礦物在選礦工藝研究中的種種應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

【關(guān)鍵詞】工藝礦物學(xué)；選礦；作用

工藝礦物學(xué)主要對(duì)礦物質(zhì)、巖石以及礦石的成分、構(gòu)造和形成過程的連續(xù)性以及形成過程的特點(diǎn)等方面進(jìn)行研究。通過對(duì)于這些方面的研究可以將許多礦物質(zhì)原料處理工藝中的具體問題進(jìn)行全面解決，尤其是將會(huì)大大改進(jìn)傳統(tǒng)的選礦工藝。在一個(gè)國家整體的國民經(jīng)濟(jì)中所取得的一切重大成就，在很大程度上與提高采掘工業(yè)的工作效率有著密切的關(guān)系。要想使整個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)更加深入，能夠更加深入、綜合的處理礦產(chǎn)資源，就必須要加強(qiáng)工藝礦物學(xué)的研究。

1 工藝礦物學(xué)的基本研究?jī)?nèi)容

工藝礦物學(xué)的本質(zhì)是對(duì)于地球化學(xué)以及巖石進(jìn)行研究的學(xué)科方法。具體來說工藝礦物學(xué)是一種將巖石學(xué)、礦物學(xué)與工藝研究的工程學(xué)結(jié)合起來的，研究脈石和有用礦物質(zhì)、礦床、礦物的組成等內(nèi)容的一門學(xué)科。其中在近幾年的發(fā)展中工藝礦物學(xué)對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物生成順序、礦物世代關(guān)系、礦物之間的共生組合關(guān)系、礦物中各種化學(xué)元素的含量的方面也都進(jìn)行了研究。并且工藝礦物學(xué)也逐漸應(yīng)用于選礦工藝中，在選礦方面工藝礦物學(xué)主要負(fù)責(zé)研究礦石的物質(zhì)成分、礦物組成、礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、礦石的物理化學(xué)性質(zhì)以及礦物在選礦過程中的行為。

綜上所述，工藝礦物學(xué)的研究主要可以分為以下五個(gè)方面：第一，礦石以及礦物質(zhì)的化學(xué)、物理性質(zhì)，這種礦物質(zhì)之間的化學(xué)物理關(guān)系與選礦工藝之間的關(guān)系。第二，各種礦物質(zhì)表面的性質(zhì)以及其工藝特性。第三，礦石的化學(xué)成分、礦物質(zhì)組成、礦石元素在礦物質(zhì)中的存在狀態(tài)以及分配規(guī)律的研究，通過這些方面的研究預(yù)測(cè)出選礦的理論指標(biāo)。第四，深入分析礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、礦物質(zhì)的粒度組成以及礦物質(zhì)的解離度分析。第五，在選礦過程中礦物質(zhì)的行為以及對(duì)選礦產(chǎn)品的礦物學(xué)分析。

通過對(duì)于這些方面的研究，在制定選礦工藝流程的工作中，工藝礦物學(xué)起到了提供數(shù)據(jù)資料的重要作用。在此基礎(chǔ)之上結(jié)合選礦的需要，深入研究了礦物與選礦基礎(chǔ)理論、礦石的性質(zhì)以及選礦的關(guān)系。

2 工藝礦物學(xué)的研究方法

眾所周知我國的礦產(chǎn)資源豐富，在進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究的工作中由于礦物的種類繁多，導(dǎo)致對(duì)礦物進(jìn)進(jìn)行篩選的過程中有害雜質(zhì)的含量比較高。單純的依靠傳統(tǒng)的篩選工藝或者研發(fā)新型的藥劑、研制新型的抑制劑、發(fā)開有益礦物活化劑等方法，已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代選礦工藝的要求。在現(xiàn)代選礦工藝中不僅要求，對(duì)礦石的種類進(jìn)行嚴(yán)格的分類，對(duì)其中的有益元素進(jìn)行高效率回收等。還進(jìn)一步要求利用工藝礦物學(xué)的相關(guān)研究，在對(duì)礦石的研究中找出礦石的固有特性，利用不同類型的礦物集合體進(jìn)行重選等一系列工作，在這些技術(shù)中也能看出工藝礦物學(xué)對(duì)于選礦工藝的研究具有非常重要的推進(jìn)作用。與此同時(shí)工藝礦物學(xué)還進(jìn)一步闡明了選礦工藝的工作機(jī)理，為有效地解決工藝條件提供了扎實(shí)的科學(xué)依據(jù)，并且能夠促進(jìn)礦物質(zhì)資源能夠在實(shí)際工作中得到合理的利用，在現(xiàn)代科學(xué)中具有非常重要的作用。

在美國召開的第二屆國際工業(yè)礦物應(yīng)用礦物學(xué)會(huì)議中，針對(duì)黑色、有色、貴金屬能源材料以及工業(yè)礦物勘測(cè)中礦物學(xué)方面的有關(guān)問題進(jìn)行了深刻討論。會(huì)議的主要目的是促進(jìn)工藝礦物學(xué)專家與選礦、冶金工程師之間的溝通，達(dá)到雙方對(duì)于礦物學(xué)概念認(rèn)識(shí)的統(tǒng)一性，并且針對(duì)工藝礦物學(xué)研究的方法以及應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)交流。

3 工藝礦物學(xué)在選礦工藝研究中的應(yīng)用

3.1 含硫化鉛鋅礦工藝礦物學(xué)與選礦工藝應(yīng)用

某地硫化鉛鋅礦的主要目的礦物包括鋅礦、方鉛礦、黃銅礦以及黃鐵礦。這種硫化鉛鋅礦的金屬礦物質(zhì)呈現(xiàn)出一種稀疏浸染狀—稠密浸染狀結(jié)構(gòu)及次狀構(gòu)造，與此同時(shí)還具有多孔狀、簇狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)以及顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。閃鋅礦通常情況下與黃銅礦以及方鉛礦共生，少數(shù)的閃鋅礦在黃鐵礦中包裹，但是幾乎沒有獨(dú)立顆粒存在的閃鋅礦，絕大多數(shù)的閃鋅礦晶體中都會(huì)有乳滴狀的黃銅礦被分離出來。方鉛礦與脈石礦物呈現(xiàn)出不規(guī)則的相連狀態(tài)，其中有一部分能夠以獨(dú)立的顆粒產(chǎn)出，另一部分則與閃鋅礦、黃銅礦等一同產(chǎn)出，還有一小部分與閃鋅礦相互包裹。

從以上各種物質(zhì)的生產(chǎn)分離技術(shù)的分析中可以看出，在礦石中鉛和鋅屬于混合礦物，而銅則屬于硫化物。在傳統(tǒng)的選礦工藝中，經(jīng)常使用的工藝是優(yōu)選浮選工藝或者是先選硫化礦再選氧化礦的工藝，然后將這兩種選礦工藝中刪選出來的鉛精礦進(jìn)行銅鉛分離的實(shí)驗(yàn)。但是在實(shí)際的工作中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在展開常規(guī)的鉛、鋅、銅可選性實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于鉛礦、鋅礦和黃鐵礦的可浮性比較好，導(dǎo)致鉛和鋅的分離以及抑制黃鐵礦的工藝比較難以實(shí)施。若是對(duì)銅鉛進(jìn)行優(yōu)先選擇時(shí)，又由于銅礦的可浮性較低反而更加不好實(shí)施。到底是什么樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致硫化銅有這樣反常的性質(zhì)呢？科學(xué)界經(jīng)過多次試驗(yàn)研究終于的出來一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)：閃鋅礦中混入的方鉛礦以及黃銅礦造成閃鋅礦的可浮性比較好，并且在閃鋅礦中存在一部分呈現(xiàn)細(xì)顆粒乳滴狀的黃銅礦，這些黃銅礦的存在使得閃鋅礦在磨礦中很難與閃鋅礦分離形成獨(dú)立的礦物。造成最終的局面，也就是雖然原礦中的銅含量較高，但是在進(jìn)行優(yōu)選浮選鉛時(shí)，這些銅包裹在閃鋅礦中，黃銅礦會(huì)隨著鋅礦被抑制而受到抑制，最終分散在鋅精礦以及鋅中礦中，很難進(jìn)行單獨(dú)的回收工作。

3.2 含炭氧化銅礦工藝礦物學(xué)與選礦應(yīng)用

經(jīng)過多次的肉眼觀察發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)礦石呈現(xiàn)淺黃銅色夾雜著灰白色，個(gè)別礦石呈現(xiàn)褐灰色。在構(gòu)成狀態(tài)方面，黃鐵礦等金屬礦物呈現(xiàn)出稠密浸染狀態(tài)密集分布，其中一部分礦石中黃鐵礦中的含量大于75%，最終礦石呈現(xiàn)出塊狀構(gòu)造。通過多種研究實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出，方鉛礦的組成中部分呈現(xiàn)出獨(dú)立顆粒狀，另一部分與閃鋅礦相互包裹，并且沿著黃鐵礦的裂縫處填充。閃鋅礦大多呈現(xiàn)出碎裂狀，并且其存在形式大多是與黃鐵礦和方鉛礦等混雜分布，很少以獨(dú)立的形式存在。在這種情況下如果實(shí)施常規(guī)的優(yōu)選浮選分離方法進(jìn)行分離的話，難度系數(shù)比較大。經(jīng)過多重實(shí)驗(yàn)以及經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，該礦選礦工藝最終按照先進(jìn)行鉛鋅混合，然后混合精礦進(jìn)行再次磨合，最終進(jìn)行分離的工藝流程。

4 結(jié)束語

從上面的討論中我們也不難看出，對(duì)于礦石成分演化造成的地質(zhì)特征的研究是十分有必要的，這種研究對(duì)于正確選擇工業(yè)生產(chǎn)過程中的工藝流程起著重要的作用。科學(xué)界中已經(jīng)將工藝礦物學(xué)作為了主要的研究問題，因此應(yīng)該及時(shí)加強(qiáng)對(duì)于礦體的地質(zhì)特征以及對(duì)礦石可選性影響的研究。還適應(yīng)逐步建立起生產(chǎn)過程中與之相適應(yīng)的礦石構(gòu)造也就是物質(zhì)演化規(guī)律的研究方法。并且逐漸將其系統(tǒng)化，最終將這些方法歸入系統(tǒng)地新生科學(xué)領(lǐng)域中。

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