工藝礦物學(xué)的概念與基本任務(wù)

王昕

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610059）

1 工藝礦物學(xué)的概念及其在礦物材料學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)中的作用

工藝礦物學(xué)，以工業(yè)固體原料及其產(chǎn)物的礦物學(xué)特征和加工時(shí)組成性狀為研究目的的邊緣性科學(xué)。汪靈等（1995）認(rèn)為，礦物材料是指以天然礦物或巖石為主要原料，經(jīng)不以提煉金屬和化工原料為目的的制備與合成所獲得的材料，或者直接應(yīng)用其物理、化學(xué)性質(zhì)的礦物或巖石。根據(jù)這一定義，礦物材料應(yīng)當(dāng)包括經(jīng)加工、改造得到的材料和直接應(yīng)用其物理化學(xué)性能的礦物和巖石這兩大部分，并根據(jù)葉大年院士的意見，試圖通過“經(jīng)不以提煉金屬和化工原料為目的制備與合成”這一限制性表述，將礦物材料與金屬材料、化工產(chǎn)品等區(qū)別開來。

1.1 工藝礦物學(xué)研究目的

工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)研究的目的在于：對(duì)礦床進(jìn)行合理地綜合評(píng)價(jià)，對(duì)礦床、礦石和礦物的物理、化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，為選擇與確定最佳的礦石處理方案提供有力的依據(jù)。

礦物學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。一方面要用地質(zhì)學(xué)方法觀察這種天然化合物的產(chǎn)狀，一方面要用化學(xué)和物理學(xué)的方法研究他們的化學(xué)成分、結(jié)晶和物理性質(zhì)，然后綜合地質(zhì)學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)理論進(jìn)行分析解釋。

1.2 工藝礦物學(xué)研究方法

偏光顯微鏡：通過薄片研究和鑒定透明礦物種類、含量、粒度及相互之間關(guān)系等。

反光偏光顯微鏡：通過光片研究和鑒定不透明礦（金屬礦物）種類、含量、粒度及嵌布關(guān)系。

單礦物分離：基本上與選礦所采用的方法相同，僅是規(guī)模不同。

雙目鏡下單礦物鑒定和挑選，①進(jìn)行單礦物化學(xué)分析；②進(jìn)行同位素測(cè)定；③進(jìn)行未知礦物 X 射線分析；④稱重各種單礦物重量百分含量；⑤包裹體測(cè)溫等等。

X 射線分析：①鑒定礦物；②測(cè)定礦物含量；③測(cè)定礦物的晶包參數(shù)。

差熱分析：鑒定含水礦物、碳酸鹽、含水硼酸鹽及硫酸鹽礦物，如粘土礦物，方解石，白云石，菱鎂礦等都可以通過差熱分析而準(zhǔn)確鑒定。

電子探針：光片中偶然見的一顆微小礦物（＞0.002mm）礦相顯微鏡下不能確定其礦物名稱時(shí)，用電子探針即可直接測(cè)定該礦物化學(xué)成份，達(dá)到鑒定礦物的目的。經(jīng)驗(yàn)證明對(duì)鑒定鉑族礦物很有效。

電鏡掃描：研究金等貴金屬元素在黃鐵礦中賦存狀態(tài)是十分有效的。

2 工藝礦物學(xué)基本任務(wù)

研究工業(yè)固體原料及其產(chǎn)物的礦物組成及其分布。

對(duì)影響或制約生產(chǎn)工藝運(yùn)行質(zhì)量的礦物性狀進(jìn)行分析，這些性狀包括幾何、物理、化學(xué)等方面的表現(xiàn)與特征。

3 工藝礦物學(xué)近十年的進(jìn)展

我國(guó)的工藝礦物學(xué)在過去十年中的重大進(jìn)展主要表現(xiàn)在以下幾方面：礦物加工和冶金工藝礦物學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用；初步建立了礦物-生物浸礦機(jī)制和各類微生物冶金的制約因素，為生物選礦和冶金過程中工藝礦物學(xué)奠定了新的理論基礎(chǔ)。

新的分析技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用使工藝礦物學(xué)開始從定性走向定量；探測(cè)和揭示了微生物在分子水平上與礦物表面相互作用和能量轉(zhuǎn)換。這些研究將有助于了解微生物礦產(chǎn)開采和微生物選礦和冶金的控制因素的機(jī)制，為建立一個(gè)新的選冶工藝礦物學(xué)打下了深厚基礎(chǔ)。

將礦物的晶體化學(xué)，礦物物理學(xué)，量子礦物學(xué)與工藝礦物學(xué)緊密結(jié)合，使這門應(yīng)用學(xué)科不僅在選、冶、加工工藝等提取其中的某種有用元素，而且也促進(jìn)了新興的礦物材料和技術(shù)的發(fā)展。

4 工藝礦物學(xué)研究實(shí)例

4.1 齊大山鐵礦

齊大山鐵礦石為高硅、低硫磷氧化鐵礦石，組成簡(jiǎn)單，易于加工處理。

齊大山鐵礦床屬中低級(jí)變質(zhì)鐵礦床。從礦物組成看，上部以假象赤鐵礦為主，深部以磁鐵礦為主，過渡帶為半氧化礦。礦物成分不復(fù)雜。應(yīng)確認(rèn)為易選礦。但在選礦流程上，應(yīng)考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的適應(yīng)性問題。留有隨礦石性質(zhì)變化而進(jìn)行技術(shù)改造的余地。

齊大山鐵礦主要鐵礦物與主要脈石礦物的密度差大，具備用重選回收鐵礦物的基本條件。石英的硬度比鐵礦物大，故鐵礦物容易過磨，應(yīng)在磨礦分級(jí)回路中予以防止。

齊大山礦石組成礦物以自形半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，其次為包裹變晶結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、充填結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)等。

齊大山礦石屬不均勻嵌布的細(xì)粒浸染鐵礦石，鐵礦物平均粒度偽 0.05mm，石英平均粒度 0.085mm。鐵礦物浸染粒度不均勻，最大1mm，最小 0.005mm。因此可看出該礦石較適于階段磨選，能夠在粗粒條件下獲得合格精礦和舍棄低品位尾礦，可以減輕二段磨礦及其以下作業(yè)的負(fù)荷，防止鐵礦物過磨和提高回收率。

基于對(duì)齊大山鐵礦床地表和深部礦石特性的研究，還可以預(yù)見到：轉(zhuǎn)入深部后，磁鐵礦含量將占鐵礦物的 60～65%，且含鐵品位增高，大部分鐵礦物可用磁選回收，而且深部礦石小于15um的包裹體及細(xì)粒鐵礦物明顯減少，這將有利于選礦流程的簡(jiǎn)化和選別指標(biāo)的改善。