工藝礦物學的概念與基本任務

王昕

（成都理工大學，四川 成都 610059）

1 工藝礦物學的概念及其在礦物材料學專業人才培養中的作用

工藝礦物學，以工業固體原料及其產物的礦物學特征和加工時組成性狀為研究目的的邊緣性科學。汪靈等（1995）認為，礦物材料是指以天然礦物或巖石為主要原料，經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，或者直接應用其物理、化學性質的礦物或巖石。根據這一定義，礦物材料應當包括經加工、改造得到的材料和直接應用其物理化學性能的礦物和巖石這兩大部分，并根據葉大年院士的意見，試圖通過“經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、化工產品等區別開來。

1.1 工藝礦物學研究目的

工藝礦物學工藝礦物學研究的目的在于：對礦床進行合理地綜合評價，對礦床、礦石和礦物的物理、化學性質進行研究，為選擇與確定最佳的礦石處理方案提供有力的依據。

礦物學是一門綜合性很強的學科。一方面要用地質學方法觀察這種天然化合物的產狀，一方面要用化學和物理學的方法研究他們的化學成分、結晶和物理性質，然后綜合地質學、化學和物理學理論進行分析解釋。

1.2 工藝礦物學研究方法

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、粒度及嵌布關系。

單礦物分離：基本上與選礦所采用的方法相同，僅是規模不同。

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

X 射線分析：①鑒定礦物；②測定礦物含量；③測定礦物的晶包參數。

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，用電子探針即可直接測定該礦物化學成份，達到鑒定礦物的目的。經驗證明對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是十分有效的。

2 工藝礦物學基本任務

研究工業固體原料及其產物的礦物組成及其分布。

對影響或制約生產工藝運行質量的礦物性狀進行分析，這些性狀包括幾何、物理、化學等方面的表現與特征。

3 工藝礦物學近十年的進展

我國的工藝礦物學在過去十年中的重大進展主要表現在以下幾方面：礦物加工和冶金工藝礦物學的發展與應用；初步建立了礦物-生物浸礦機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奠定了新的理論基礎。

新的分析技術的發展及其應用使工藝礦物學開始從定性走向定量；探測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換。這些研究將有助于了解微生物礦產開采和微生物選礦和冶金的控制因素的機制，為建立一個新的選冶工藝礦物學打下了深厚基礎。

將礦物的晶體化學，礦物物理學，量子礦物學與工藝礦物學緊密結合，使這門應用學科不僅在選、冶、加工工藝等提取其中的某種有用元素，而且也促進了新興的礦物材料和技術的發展。

4 工藝礦物學研究實例

4.1 齊大山鐵礦

齊大山鐵礦石為高硅、低硫磷氧化鐵礦石，組成簡單，易于加工處理。

齊大山鐵礦床屬中低級變質鐵礦床。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。礦物成分不復雜。應確認為易選礦。但在選礦流程上，應考慮長遠的適應性問題。留有隨礦石性質變化而進行技術改造的余地。

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，應在磨礦分級回路中予以防止。

齊大山礦石組成礦物以自形半自形粒狀變晶結構為主，其次為包裹變晶結構、溶蝕結構、充填結構、交代結構、交代殘余結構和壓碎結構等。

齊大山礦石屬不均勻嵌布的細粒浸染鐵礦石，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的負荷，防止鐵礦物過磨和提高回收率。

基于對齊大山鐵礦床地表和深部礦石特性的研究，還可以預見到：轉入深部后，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的包裹體及細粒鐵礦物明顯減少，這將有利于選礦流程的簡化和選別指標的改善。