基因礦物加工工程研究

1、 基因礦物加工工程研究基因礦物加工工程研究 孫傳堯?qū)O傳堯 北京礦冶研究總院北京礦冶研究總院 2016年年5月，月，南昌南昌 目錄目錄 一、一、基因礦物加工工程的提出背景基因礦物加工工程的提出背景和必要性和必要性 二、開(kāi)展基因礦物加工工程研究可二、開(kāi)展基因礦物加工工程研究可望對(duì)傳統(tǒng)的選礦工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)有突破性望對(duì)傳統(tǒng)的選礦工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)有突破性創(chuàng)新創(chuàng)新 三、現(xiàn)今在礦物加工科學(xué)研究中已三、現(xiàn)今在礦物加工科學(xué)研究中已關(guān)注了基因要素關(guān)注了基因要素 四、基因礦物加工工程的研究方法四、基因礦物加工工程的研究方法和技術(shù)路線(xiàn)和技術(shù)路線(xiàn) 五、小結(jié)五、小結(jié)一、基因礦物加工工程的提出背景和必要性一、基因礦物加工工程的提

2、出背景和必要性 基因是基因是DNA分子上的一個(gè)功能片斷，是決定一切生物物種最基本的因分子上的一個(gè)功能片斷，是決定一切生物物種最基本的因子；基因支持著生命的基本構(gòu)造和性能，儲(chǔ)存著生命過(guò)程的全部信息。子；基因支持著生命的基本構(gòu)造和性能，儲(chǔ)存著生命過(guò)程的全部信息。1.1 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已把近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已把“基因基因”這一概念引入無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域這一概念引入無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域 美國(guó)政府于美國(guó)政府于2011年年6月宣布了月宣布了“材料基因計(jì)劃（材料基因計(jì)劃（MGI)，主要內(nèi)容是高通，主要內(nèi)容是高通量材料計(jì)算、高通量材料合成和表征實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)融合與協(xié)同，將量材料計(jì)算、高通量材料合成和表征實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)融

3、合與協(xié)同，將材料從發(fā)現(xiàn)、制造到應(yīng)用速度至少提高一倍。幾年的實(shí)踐表明，這是一項(xiàng)可材料從發(fā)現(xiàn)、制造到應(yīng)用速度至少提高一倍。幾年的實(shí)踐表明，這是一項(xiàng)可使研究經(jīng)費(fèi)減半，工作量減半的事半功倍的系統(tǒng)工程。歐盟、日本也提出了使研究經(jīng)費(fèi)減半，工作量減半的事半功倍的系統(tǒng)工程。歐盟、日本也提出了相類(lèi)似的計(jì)劃。受這一思路的啟發(fā)，中國(guó)材料界近相類(lèi)似的計(jì)劃。受這一思路的啟發(fā)，中國(guó)材料界近23年間已開(kāi)展了中國(guó)版年間已開(kāi)展了中國(guó)版材料基因計(jì)劃研究。材料基因計(jì)劃研究。 “材料基因工程關(guān)鍵技術(shù)與支撐平臺(tái)材料基因工程關(guān)鍵技術(shù)與支撐平臺(tái)”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)目前重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)目前已列入已列入2016年度國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。年度國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。 當(dāng)今

4、社會(huì)上當(dāng)今社會(huì)上“基因基因”這一術(shù)語(yǔ)引用拓展得很多，在自然科學(xué)、工程技術(shù)這一術(shù)語(yǔ)引用拓展得很多，在自然科學(xué)、工程技術(shù)領(lǐng)域用，甚至人文和社會(huì)科學(xué)也用。其實(shí)，將領(lǐng)域用，甚至人文和社會(huì)科學(xué)也用。其實(shí)，將“基因基因”引入礦物加工領(lǐng)域并引入礦物加工領(lǐng)域并研究應(yīng)用是很貼切的。研究應(yīng)用是很貼切的。1.2 礦床、礦石和礦物的基因特性決定了礦石的可選性礦床、礦石和礦物的基因特性決定了礦石的可選性 選礦廠(chǎng)處理的礦石盡管千差萬(wàn)別，但它與礦床成因、礦床選礦廠(chǎng)處理的礦石盡管千差萬(wàn)別，但它與礦床成因、礦床類(lèi)型和礦石、礦物等固有的基因有內(nèi)在的聯(lián)系。換言之，從礦類(lèi)型和礦石、礦物等固有的基因有內(nèi)在的聯(lián)系。換言之，從礦床形成時(shí)，

5、它就帶有某種基因的特征，并且有共性。例如，對(duì)床形成時(shí)，它就帶有某種基因的特征，并且有共性。例如，對(duì)于某些巖漿巖或火成巖類(lèi)于某些巖漿巖或火成巖類(lèi)的硫化礦的硫化礦礦床，當(dāng)巖漿結(jié)晶分異完成礦床，當(dāng)巖漿結(jié)晶分異完成時(shí)就帶有一定基因特點(diǎn)：生成的磁黃鐵礦多，并且黃鐵礦和磁時(shí)就帶有一定基因特點(diǎn)：生成的磁黃鐵礦多，并且黃鐵礦和磁黃鐵礦中鈷含量高。因此，黃鐵礦中鈷含量高。因此，礦床、礦石和礦床、礦石和礦物的基因特征應(yīng)是礦物的基因特征應(yīng)是決定礦物決定礦物分選分選的最本質(zhì)因素，包括礦石的礦物組成、嵌布特性、的最本質(zhì)因素，包括礦石的礦物組成、嵌布特性、結(jié)晶粒度、礦物的晶體結(jié)構(gòu)、元素信息、化學(xué)鍵信息、晶格信結(jié)晶粒度、礦

6、物的晶體結(jié)構(gòu)、元素信息、化學(xué)鍵信息、晶格信息、缺陷信息等，是由礦床成因及工業(yè)類(lèi)型，礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、息、缺陷信息等，是由礦床成因及工業(yè)類(lèi)型，礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物質(zhì)組成，礦物的物質(zhì)組成，礦物的共伴生和相共伴生和相嵌特性等決定的，并將影響嵌特性等決定的，并將影響碎磨、碎磨、重選、磁選、浮選等加工特性。重選、磁選、浮選等加工特性。 1.3 傳統(tǒng)的礦物加工技術(shù)開(kāi)發(fā)模式存在弊端傳統(tǒng)的礦物加工技術(shù)開(kāi)發(fā)模式存在弊端 國(guó)內(nèi)外礦物加工（選礦國(guó)內(nèi)外礦物加工（選礦）傳統(tǒng)的技術(shù)）傳統(tǒng)的技術(shù)研究開(kāi)研究開(kāi)發(fā)模式的一般流程為：發(fā)模式的一般流程為： 工藝礦物學(xué)研究工藝礦物學(xué)研究系統(tǒng)的選礦試驗(yàn)研究（包系統(tǒng)的選礦試驗(yàn)研究（包括小型試

7、驗(yàn)、擴(kuò)大連續(xù)試驗(yàn)、半工業(yè)或工業(yè)試驗(yàn)括小型試驗(yàn)、擴(kuò)大連續(xù)試驗(yàn)、半工業(yè)或工業(yè)試驗(yàn)）推薦工藝流程方案推薦工藝流程方案根據(jù)推薦流程及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)根據(jù)推薦流程及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選礦廠(chǎng)設(shè)計(jì)行選礦廠(chǎng)設(shè)計(jì)試車(chē)投產(chǎn)。試車(chē)投產(chǎn)。該模式存在很大的弊該模式存在很大的弊端，如開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高、效率低、重復(fù)試驗(yàn)端，如開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高、效率低、重復(fù)試驗(yàn)工作造成的浪費(fèi)等。有的選礦廠(chǎng)投產(chǎn)之日就是技工作造成的浪費(fèi)等。有的選礦廠(chǎng)投產(chǎn)之日就是技術(shù)改造之時(shí)，個(gè)別選礦廠(chǎng)甚至到達(dá)服務(wù)年限仍未術(shù)改造之時(shí)，個(gè)別選礦廠(chǎng)甚至到達(dá)服務(wù)年限仍未達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。造成這些弊端的造成這些弊端的主要主要原因原因在于：在于：1 1）、對(duì)制約于選礦工藝技術(shù)的根本因素）

8、、對(duì)制約于選礦工藝技術(shù)的根本因素礦物、礦物、礦石和礦床的基因特性礦石和礦床的基因特性沒(méi)有深入系統(tǒng)的研究、測(cè)試和沒(méi)有深入系統(tǒng)的研究、測(cè)試和總結(jié)；總結(jié)；2 2）、大量現(xiàn)存的選礦工藝技術(shù)研究數(shù)據(jù)、工藝礦）、大量現(xiàn)存的選礦工藝技術(shù)研究數(shù)據(jù)、工藝礦物學(xué)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)和以往的設(shè)計(jì)資料等物學(xué)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)和以往的設(shè)計(jì)資料等大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)沒(méi)有建立，更無(wú)法得到有效利用；沒(méi)有建立，更無(wú)法得到有效利用；3 3）、）、現(xiàn)代信息化技術(shù)現(xiàn)代信息化技術(shù)沒(méi)有與選礦工藝技術(shù)研發(fā)和沒(méi)有與選礦工藝技術(shù)研發(fā)和工程設(shè)計(jì)合理深度融合。工程設(shè)計(jì)合理深度融合。二、開(kāi)展基因礦物加工工程研究可望對(duì)傳統(tǒng)的二、開(kāi)展基因礦物加工工程研究可望

9、對(duì)傳統(tǒng)的選礦工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)有突破性的創(chuàng)新選礦工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)有突破性的創(chuàng)新 基因礦物加工工程，簡(jiǎn)稱(chēng)基因礦物加工工程，簡(jiǎn)稱(chēng)GMPE(Genetic Mineral Processing Engineering)，是，是以以礦床成因、礦石性質(zhì)、礦物礦床成因、礦石性質(zhì)、礦物物物性等礦物加工的性等礦物加工的“基因基因”特性特性研究與測(cè)試為基礎(chǔ)研究與測(cè)試為基礎(chǔ)，建立建立和和應(yīng)用大數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用大數(shù)據(jù)庫(kù)，并將，并將現(xiàn)代信息技術(shù)現(xiàn)代信息技術(shù)與礦物加工技術(shù)深度與礦物加工技術(shù)深度融合融合，經(jīng)過(guò)智能推薦、模擬仿真和有限的選礦驗(yàn)證試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)智能推薦、模擬仿真和有限的選礦驗(yàn)證試驗(yàn)，快捷、高效、精準(zhǔn)地選擇選礦工藝技術(shù)和裝備，為新

10、建選快捷、高效、精準(zhǔn)地選擇選礦工藝技術(shù)和裝備，為新建選礦廠(chǎng)的設(shè)計(jì)或老廠(chǎng)的技術(shù)改造提供支撐。礦廠(chǎng)的設(shè)計(jì)或老廠(chǎng)的技術(shù)改造提供支撐。通過(guò)通過(guò)對(duì)對(duì)礦床、礦床、礦石和礦物物性基因測(cè)試與研究礦石和礦物物性基因測(cè)試與研究，可為選，可為選礦工藝技術(shù)和流程的制定提供重要的礦工藝技術(shù)和流程的制定提供重要的信息基礎(chǔ)信息基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)在此基礎(chǔ)上，上，再借助于大數(shù)據(jù)庫(kù)再借助于大數(shù)據(jù)庫(kù)的建立及與的建立及與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合，此三位一體合，此三位一體的的基因礦物加工工程的基因礦物加工工程的系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程，有可能，有可能對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的礦物加工試驗(yàn)研究和工程轉(zhuǎn)化的傳統(tǒng)模式對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的礦物加工試驗(yàn)研究

11、和工程轉(zhuǎn)化的傳統(tǒng)模式有突破性的創(chuàng)新。有突破性的創(chuàng)新。一個(gè)案例：一個(gè)案例：19781978年筆者剛到北京讀研究生，與導(dǎo)師、年筆者剛到北京讀研究生，與導(dǎo)師、北京礦冶研究總院副總工程師北京礦冶研究總院副總工程師呂永信呂永信先生初次見(jiàn)面時(shí)，先生初次見(jiàn)面時(shí)，導(dǎo)師對(duì)我講起一件事：某礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的一家公司為中導(dǎo)師對(duì)我講起一件事：某礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的一家公司為中國(guó)設(shè)計(jì)一座大型銅礦選礦廠(chǎng)，該公司只用簡(jiǎn)單少量試驗(yàn)國(guó)設(shè)計(jì)一座大型銅礦選礦廠(chǎng)，該公司只用簡(jiǎn)單少量試驗(yàn)就確定了設(shè)計(jì)指標(biāo)。中國(guó)冶金部下達(dá)命令讓北京礦冶研就確定了設(shè)計(jì)指標(biāo)。中國(guó)冶金部下達(dá)命令讓北京礦冶研究院驗(yàn)證試驗(yàn)并擬超過(guò)國(guó)外指標(biāo)。該院集結(jié)多名技術(shù)骨究院驗(yàn)證試驗(yàn)并擬

12、超過(guò)國(guó)外指標(biāo)。該院集結(jié)多名技術(shù)骨干奮戰(zhàn)兩個(gè)月，所取得的選礦指標(biāo)與外國(guó)公司的設(shè)計(jì)指干奮戰(zhàn)兩個(gè)月，所取得的選礦指標(biāo)與外國(guó)公司的設(shè)計(jì)指標(biāo)相比略有提到，但是，標(biāo)相比略有提到，但是，僅僅在分析誤差之內(nèi)僅僅在分析誤差之內(nèi)。 這一事實(shí)告誡我們，這一事實(shí)告誡我們，試驗(yàn)研究方法是否科學(xué)和高效是試驗(yàn)研究方法是否科學(xué)和高效是非常重要的。非常重要的。如今的科學(xué)技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新時(shí)代，可如今的科學(xué)技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新時(shí)代，可以考慮以考慮采用基因礦物加工工程的方法對(duì)傳統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)采用基因礦物加工工程的方法對(duì)傳統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)方法進(jìn)行再創(chuàng)新。方法進(jìn)行再創(chuàng)新。 三、在礦物加工科學(xué)研究中三、在礦物加工科學(xué)研究中已已經(jīng)顯現(xiàn)經(jīng)顯現(xiàn)了基因

13、了基因要要素素 實(shí)際上，在選礦科學(xué)研究中某些研究者已自覺(jué)或不自覺(jué)實(shí)際上，在選礦科學(xué)研究中某些研究者已自覺(jué)或不自覺(jué)地關(guān)注和運(yùn)用基因特性，取得了一定的成果。地關(guān)注和運(yùn)用基因特性，取得了一定的成果。3.1 影響礦物分離特性的礦石、礦床基因影響礦物分離特性的礦石、礦床基因 礦石和礦床成因的差異，導(dǎo)致不同礦床中含有的礦物種礦石和礦床成因的差異，導(dǎo)致不同礦床中含有的礦物種類(lèi)不同，進(jìn)而導(dǎo)致礦物分選方法和工藝的差異。在硫化礦物類(lèi)不同，進(jìn)而導(dǎo)致礦物分選方法和工藝的差異。在硫化礦物浮選實(shí)踐中，常常發(fā)現(xiàn)不同礦床或同一礦床不同區(qū)段的同一浮選實(shí)踐中，常常發(fā)現(xiàn)不同礦床或同一礦床不同區(qū)段的同一種礦物，其浮選行為存在很大的差

14、異。由于不同產(chǎn)地硫化礦種礦物，其浮選行為存在很大的差異。由于不同產(chǎn)地硫化礦物成礦溫度、壓力及環(huán)境的不同，導(dǎo)致同一種硫化礦物的晶物成礦溫度、壓力及環(huán)境的不同，導(dǎo)致同一種硫化礦物的晶胞參數(shù)、雜質(zhì)和性質(zhì)有很大的區(qū)別，從而導(dǎo)致礦物浮選行為胞參數(shù)、雜質(zhì)和性質(zhì)有很大的區(qū)別，從而導(dǎo)致礦物浮選行為的差異。的差異。 圖圖1是來(lái)自不同產(chǎn)地黃鐵礦的可浮性與黃藥濃度之間的關(guān)是來(lái)自不同產(chǎn)地黃鐵礦的可浮性與黃藥濃度之間的關(guān)系?？梢?jiàn)，不同產(chǎn)地的黃鐵礦在酸性和堿性介質(zhì)中的可浮性系?？梢?jiàn)，不同產(chǎn)地的黃鐵礦在酸性和堿性介質(zhì)中的可浮性均存在差異（根據(jù)陳述文、胡熙更）。均存在差異（根據(jù)陳述文、胡熙更）。圖圖1 國(guó)內(nèi)八種不同產(chǎn)地黃鐵礦

15、國(guó)內(nèi)八種不同產(chǎn)地黃鐵礦的浮選回收率與黃藥濃度的浮選回收率與黃藥濃度的關(guān)系的關(guān)系 1-湖南上堡；2-湖南東坡； 3-江西東鄉(xiāng)；4-湖南水口山； 5-安徽銅官山；6-廣東英德； 7-湖南七寶山； 8-江西德興銅礦 圖2 不同成因黃鐵礦可浮性變化 于宏?yáng)|、孫傳堯于宏?yáng)|、孫傳堯等，研究了不同成因黃鐵礦的等，研究了不同成因黃鐵礦的可浮性變化情況，如圖可浮性變化情況，如圖2 2所示。所示。由由圖圖2 2可見(jiàn)可見(jiàn)，中低溫中低溫?zé)嵋盒偷狞S鐵礦可浮性最好，浮選回收率超過(guò)熱液型的黃鐵礦可浮性最好，浮選回收率超過(guò)90%90%，而煤系沉積型黃鐵礦的可浮性最差，而煤系沉積型黃鐵礦的可浮性最差，浮選回收最高浮選回收最高也

16、不到也不到60%60%。 M C Fuerstenau研究了不同產(chǎn)地礦物的天然可浮性。研究了不同產(chǎn)地礦物的天然可浮性。發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)V物的天然可浮性很好時(shí)，不同產(chǎn)地之間礦物的可發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)V物的天然可浮性很好時(shí)，不同產(chǎn)地之間礦物的可浮性差別就越小，如方鉛礦和黃銅礦具有很好的天然可浮浮性差別就越小，如方鉛礦和黃銅礦具有很好的天然可浮性，回收率均在性，回收率均在90%以上，基本沒(méi)有差別。而對(duì)于天然可以上，基本沒(méi)有差別。而對(duì)于天然可浮性較差的黃鐵礦和閃鋅礦，不同產(chǎn)地的礦物可浮性差異浮性較差的黃鐵礦和閃鋅礦，不同產(chǎn)地的礦物可浮性差異就比較大，如閃鋅礦的浮選回收率最低僅為就比較大，如閃鋅礦的浮選回收率最低僅為41%，

17、最高達(dá)，最高達(dá)到到100%。輝銅礦的天然可浮性也較好，但不同產(chǎn)地的可浮。輝銅礦的天然可浮性也較好，但不同產(chǎn)地的可浮性差別較大。性差別較大。通過(guò)分析認(rèn)為，不同產(chǎn)地礦物可浮性的差異通過(guò)分析認(rèn)為，不同產(chǎn)地礦物可浮性的差異大小與硫化礦物的禁帶寬度有關(guān)，禁帶寬度代表了礦物的大小與硫化礦物的禁帶寬度有關(guān)，禁帶寬度代表了礦物的半導(dǎo)體性質(zhì)，礦物禁帶寬度越小，說(shuō)明礦物電化學(xué)性質(zhì)可半導(dǎo)體性質(zhì)，礦物禁帶寬度越小，說(shuō)明礦物電化學(xué)性質(zhì)可變的程度越小，不同產(chǎn)地礦物可浮性變化也越小，反之亦變的程度越小，不同產(chǎn)地礦物可浮性變化也越小，反之亦然。然。方鉛礦和黃銅礦的禁帶寬度為方鉛礦和黃銅礦的禁帶寬度為0.41eV和和0.50e

18、V，而黃，而黃鐵礦、輝銅礦和閃鋅礦的禁帶寬度分別達(dá)到了鐵礦、輝銅礦和閃鋅礦的禁帶寬度分別達(dá)到了0.90eV、2.10eV和和3.60eV，故不同產(chǎn)地的黃鐵礦、輝銅礦和閃鋅礦，故不同產(chǎn)地的黃鐵礦、輝銅礦和閃鋅礦的可浮性差異較大。的可浮性差異較大。 賈木欣賈木欣等等通過(guò)對(duì)不同鐵礦床與礦石選礦分離特性的關(guān)系通過(guò)對(duì)不同鐵礦床與礦石選礦分離特性的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)：研究發(fā)現(xiàn)：1）對(duì)于變質(zhì)成因鐵礦床，如遼寧鞍本、河北遷安灤縣灤南、）對(duì)于變質(zhì)成因鐵礦床，如遼寧鞍本、河北遷安灤縣灤南、北京密云、山西五臺(tái)等地區(qū)鐵礦床，引起該類(lèi)型鐵礦床礦石北京密云、山西五臺(tái)等地區(qū)鐵礦床，引起該類(lèi)型鐵礦床礦石可選性差異的成因因素是可選性

19、差異的成因因素是變質(zhì)程度或氧化程度變質(zhì)程度或氧化程度：一般時(shí)代越：一般時(shí)代越老變質(zhì)程度高的礦石中老變質(zhì)程度高的礦石中磁鐵礦含量高磁鐵礦含量高，鐵礦物，鐵礦物結(jié)晶粒度粗結(jié)晶粒度粗，該類(lèi)該類(lèi)礦石易選礦石易選；如果時(shí)代相對(duì)較新、變質(zhì)程度低或經(jīng)受后期；如果時(shí)代相對(duì)較新、變質(zhì)程度低或經(jīng)受后期氧化的礦石中赤鐵礦含量高，需要強(qiáng)磁選和反浮選或正浮選氧化的礦石中赤鐵礦含量高，需要強(qiáng)磁選和反浮選或正浮選分離；如變質(zhì)程度不夠，火山作用未受變質(zhì)作用影響，?？煞蛛x；如變質(zhì)程度不夠，火山作用未受變質(zhì)作用影響，?？尚纬社R鐵礦，該類(lèi)礦石需形成鏡鐵礦，該類(lèi)礦石需強(qiáng)磁或強(qiáng)磁或焙燒后焙燒后磁磁選；選；如果沉積巖中如果沉積巖中出現(xiàn)碳

20、酸鹽成分，?？尚纬珊忤F礦礦床，導(dǎo)致礦石分選難出現(xiàn)碳酸鹽成分，?？尚纬珊忤F礦礦床，導(dǎo)致礦石分選難度極大。度極大。（2）對(duì)于巖漿結(jié)晶分異礦床及巖漿分異晚期灌入礦床，如）對(duì)于巖漿結(jié)晶分異礦床及巖漿分異晚期灌入礦床，如四川攀枝花地區(qū)和河北承德大廟地區(qū)釩鈦磁鐵礦床，巖漿分四川攀枝花地區(qū)和河北承德大廟地區(qū)釩鈦磁鐵礦床，巖漿分異導(dǎo)致鐵鈦共生，鐵鈦分離難度較大。異導(dǎo)致鐵鈦共生，鐵鈦分離難度較大。 （3）對(duì)矽卡巖型鐵礦床，如河北邯邢地區(qū)、湖北大冶地區(qū)鐵）對(duì)矽卡巖型鐵礦床，如河北邯邢地區(qū)、湖北大冶地區(qū)鐵礦床，在回收磁鐵礦的同時(shí)還要回收伴生銅、鉛和鋅，且成礦礦床，在回收磁鐵礦的同時(shí)還要回收伴生銅、鉛和鋅，且成礦

21、時(shí)形成高溫磁黃鐵礦，鐵精礦還需考慮浮選時(shí)形成高溫磁黃鐵礦，鐵精礦還需考慮浮選脫脫硫。硫。 4）對(duì)于與堿性侵入巖、次火山巖、火山巖相關(guān)含有大量鐵）對(duì)于與堿性侵入巖、次火山巖、火山巖相關(guān)含有大量鐵氧化物（磁鐵礦、赤鐵礦）同時(shí)伴生其它賤金屬、稀有金屬礦氧化物（磁鐵礦、赤鐵礦）同時(shí)伴生其它賤金屬、稀有金屬礦物的一類(lèi)礦床，如白云鄂博鐵礦床和梅山鐵礦床，此類(lèi)礦床成物的一類(lèi)礦床，如白云鄂博鐵礦床和梅山鐵礦床，此類(lèi)礦床成因因素為堿性巖漿含大量揮發(fā)組分和稀有因因素為堿性巖漿含大量揮發(fā)組分和稀有、稀土、稀土元素礦物，礦元素礦物，礦石成分復(fù)雜，需多元素綜合回收，故選礦流程很長(zhǎng)，同時(shí)選礦石成分復(fù)雜，需多元素綜合回收，

22、故選礦流程很長(zhǎng)，同時(shí)選礦難度較大。難度較大。（ 5）對(duì)于沉積型鐵礦床，如寧鄉(xiāng)式鐵礦及宣龍式鐵礦床，為）對(duì)于沉積型鐵礦床，如寧鄉(xiāng)式鐵礦及宣龍式鐵礦床，為海相沉積成因，礦石特點(diǎn)為鮞狀赤鐵礦并含膠磷礦，由于赤鐵海相沉積成因，礦石特點(diǎn)為鮞狀赤鐵礦并含膠磷礦，由于赤鐵礦嵌布粒度細(xì)而難以通過(guò)選礦得到高品位鐵精礦，一般需深度礦嵌布粒度細(xì)而難以通過(guò)選礦得到高品位鐵精礦，一般需深度還原焙燒得到金屬鐵再磁選回收鐵。還原焙燒得到金屬鐵再磁選回收鐵。 此外，此外，同樣對(duì)于銅鎳硫化物、斑巖型、矽卡巖同樣對(duì)于銅鎳硫化物、斑巖型、矽卡巖型和火山巖型等銅礦床，花崗巖型、矽卡巖型、斑型和火山巖型等銅礦床，花崗巖型、矽卡巖型、斑

23、巖型、海相火山巖型、陸相火山巖型、海相碳酸鹽巖型、海相火山巖型、陸相火山巖型、海相碳酸鹽系型、海相泥巖系型、海相泥巖-細(xì)碎屑巖型、砂巖型等鉛鋅礦床，細(xì)碎屑巖型、砂巖型等鉛鋅礦床，殼源改造花崗巖成因石英脈型和矽卡巖型鎢礦床，殼源改造花崗巖成因石英脈型和矽卡巖型鎢礦床，以及造山帶型、斑巖型及高硫低硫淺成熱液型、卡以及造山帶型、斑巖型及高硫低硫淺成熱液型、卡林型等金礦床，林型等金礦床，其礦床成因與選礦也具有密切的關(guān)其礦床成因與選礦也具有密切的關(guān)系，系，不同成因礦床中由于成礦成因的差異，導(dǎo)致礦不同成因礦床中由于成礦成因的差異，導(dǎo)致礦石中伴生的礦物種類(lèi)不同，有價(jià)金屬的賦存狀態(tài)多石中伴生的礦物種類(lèi)不同，有

24、價(jià)金屬的賦存狀態(tài)多樣化，目標(biāo)礦物的結(jié)晶和嵌布粒度存在差異，以及樣化，目標(biāo)礦物的結(jié)晶和嵌布粒度存在差異，以及礦物的泥化程度高低不同，進(jìn)而影響了礦石的分選礦物的泥化程度高低不同，進(jìn)而影響了礦石的分選效果。效果。3.2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造基因與可選性的關(guān)系礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造基因與可選性的關(guān)系 礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點(diǎn)能反映出有用礦物顆粒形狀、大小以及相互結(jié)礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點(diǎn)能反映出有用礦物顆粒形狀、大小以及相互結(jié)合的關(guān)系。因此，它們直接決定著礦石碎磨過(guò)程中有用礦物單體解離的難合的關(guān)系。因此，它們直接決定著礦石碎磨過(guò)程中有用礦物單體解離的難易程度以及連生體的特性。礦石的各種結(jié)構(gòu)、構(gòu)造類(lèi)型對(duì)選礦工藝會(huì)產(chǎn)生易程度以

25、及連生體的特性。礦石的各種結(jié)構(gòu)、構(gòu)造類(lèi)型對(duì)選礦工藝會(huì)產(chǎn)生不同的影響。不同的影響。 一般來(lái)說(shuō)，浸染狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造的礦石碎磨時(shí)是易一般來(lái)說(shuō)，浸染狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造的礦石碎磨時(shí)是易于解離的；于解離的； 具有復(fù)雜的鮞狀構(gòu)造、膠狀構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造的礦石則對(duì)選礦較為不具有復(fù)雜的鮞狀構(gòu)造、膠狀構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造的礦石則對(duì)選礦較為不利。利。 呈交代結(jié)構(gòu)以及固溶體分離結(jié)構(gòu)的礦石，選礦要徹底分離它們是比較呈交代結(jié)構(gòu)以及固溶體分離結(jié)構(gòu)的礦石，選礦要徹底分離它們是比較困難的。困難的。 而壓碎而壓碎結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、自形晶、自形晶結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)以及半自形晶以及半自形晶結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的礦石一般有利于有用礦的礦石一般

26、有利于有用礦物的單體解離。物的單體解離。3.3礦物礦物 的晶體結(jié)構(gòu)及其它物性的基因的晶體結(jié)構(gòu)及其它物性的基因 文書(shū)明文書(shū)明等研究發(fā)現(xiàn)，等研究發(fā)現(xiàn)，礦物的流體包裹體雜質(zhì)制約著礦物晶體的表面性礦物的流體包裹體雜質(zhì)制約著礦物晶體的表面性質(zhì)及疏水特性，是重要的礦物基因信息，影響礦物的可浮性和浮選分離。質(zhì)及疏水特性，是重要的礦物基因信息，影響礦物的可浮性和浮選分離。 他們的研究認(rèn)為，礦物在成巖、成礦及晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，他們的研究認(rèn)為，礦物在成巖、成礦及晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，成礦流體及元素會(huì)不可避免成礦流體及元素會(huì)不可避免地地造成宏觀(guān)和微觀(guān)兩個(gè)方面的造成宏觀(guān)和微觀(guān)兩個(gè)方面的礦物缺陷出現(xiàn)并保留至今礦物缺陷出現(xiàn)并保留

27、至今。宏觀(guān)方面是包括液體、氣體和宏觀(guān)方面是包括液體、氣體和固體在內(nèi)的礦物流體包裹體，這些大量的流體包裹體有的固體在內(nèi)的礦物流體包裹體，這些大量的流體包裹體有的分布在晶體內(nèi)、有的分布于晶界，也有的賦存于愈合的微分布在晶體內(nèi)、有的分布于晶界，也有的賦存于愈合的微觀(guān)觀(guān)裂隙內(nèi)，至今在主礦物中完好封存且與主礦物呈現(xiàn)明顯裂隙內(nèi)，至今在主礦物中完好封存且與主礦物呈現(xiàn)明顯的相界。同時(shí)，伴隨著成礦流體的運(yùn)動(dòng)，在礦物晶體生長(zhǎng)的相界。同時(shí)，伴隨著成礦流體的運(yùn)動(dòng)，在礦物晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，流體包裹體組分內(nèi)外的原子會(huì)在礦物晶體內(nèi)部存過(guò)程中，流體包裹體組分內(nèi)外的原子會(huì)在礦物晶體內(nèi)部存在，造成異質(zhì)原子的取代、摻雜，形成微觀(guān)方面

28、的晶格雜在，造成異質(zhì)原子的取代、摻雜，形成微觀(guān)方面的晶格雜質(zhì)信息，由此，造成了礦物晶體本體幾何和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)質(zhì)信息，由此，造成了礦物晶體本體幾何和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化的變化。 由于流體包裹體的破壞、離子的釋放和在礦物表面的由于流體包裹體的破壞、離子的釋放和在礦物表面的吸附，吸附，引起礦物表面化學(xué)性質(zhì)的變化和引起礦物表面化學(xué)性質(zhì)的變化和可浮性的變化可浮性的變化。 礦物流體包裹體是礦物基因信息的組成之一，基于流礦物流體包裹體是礦物基因信息的組成之一，基于流體包裹體基因?qū)虻谋砻嬷貥?gòu)、自活化、自抑制、交叉活體包裹體基因?qū)虻谋砻嬷貥?gòu)、自活化、自抑制、交叉活化與抑制浮選效應(yīng)，是基因礦物加工學(xué)的重要組成部

29、分?；c抑制浮選效應(yīng)，是基因礦物加工學(xué)的重要組成部分。 流體包裹體雜質(zhì)及其形成的晶格缺陷對(duì)晶體表面結(jié)構(gòu)流體包裹體雜質(zhì)及其形成的晶格缺陷對(duì)晶體表面結(jié)構(gòu)和浮選分離的影響及其影響機(jī)理具有重要的研究?jī)r(jià)值，可和浮選分離的影響及其影響機(jī)理具有重要的研究?jī)r(jià)值，可作為基因礦物加工工程的組成部分，很值得進(jìn)行深入研究。作為基因礦物加工工程的組成部分，很值得進(jìn)行深入研究。 胡岳華胡岳華等等針對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦鋁硅浮選分離，針對(duì)一水硬鋁石型鋁土礦鋁硅浮選分離，研究發(fā)研究發(fā)現(xiàn)了一水硬鋁石與鋁硅酸鹽脈石礦物晶體結(jié)構(gòu)的差異、表面斷現(xiàn)了一水硬鋁石與鋁硅酸鹽脈石礦物晶體結(jié)構(gòu)的差異、表面斷裂的裂的AlO和和SiO鍵及表面離子活

30、性區(qū)的差別，可影響礦物表鍵及表面離子活性區(qū)的差別，可影響礦物表面的潤(rùn)濕性與可浮性，類(lèi)質(zhì)同象及各種晶格雜質(zhì)離子也將影響面的潤(rùn)濕性與可浮性，類(lèi)質(zhì)同象及各種晶格雜質(zhì)離子也將影響浮選劑與礦物表面的相互作用和礦物可磨性。浮選劑與礦物表面的相互作用和礦物可磨性。據(jù)據(jù)此提出了正浮此提出了正浮選、反浮選鋁硅分離的技術(shù)原型，選、反浮選鋁硅分離的技術(shù)原型，用溶液化學(xué)計(jì)算研究了其基用溶液化學(xué)計(jì)算研究了其基本原理本原理。結(jié)果表明：陰離子捕收劑正浮選脫硅時(shí)捕收劑、分散。結(jié)果表明：陰離子捕收劑正浮選脫硅時(shí)捕收劑、分散劑和劑和pH值三者之間存在匹配關(guān)系；礦物的值三者之間存在匹配關(guān)系；礦物的PZC與捕收劑的與捕收劑的pKa值

31、是陽(yáng)離子捕收劑反浮選的主要控制參數(shù)；陰離子捕收劑反浮值是陽(yáng)離子捕收劑反浮選的主要控制參數(shù)；陰離子捕收劑反浮選時(shí)，鉛鹽和鈣鹽是浮選鋁硅酸鹽較理想的活化劑。在此基礎(chǔ)選時(shí)，鉛鹽和鈣鹽是浮選鋁硅酸鹽較理想的活化劑。在此基礎(chǔ)上，上，他提出了作用于礦物表面不同位點(diǎn)的鋁他提出了作用于礦物表面不同位點(diǎn)的鋁-硅礦物浮選劑分子硅礦物浮選劑分子組裝設(shè)計(jì)原理及鋁組裝設(shè)計(jì)原理及鋁-硅礦物浮選溶液化學(xué)原理，建立了鋁硅礦物浮選溶液化學(xué)原理，建立了鋁-硅礦硅礦物浮選分離界面物理化學(xué)理論，以及基于礦物表面性質(zhì)調(diào)控礦物浮選分離界面物理化學(xué)理論，以及基于礦物表面性質(zhì)調(diào)控礦物物/溶液溶液/藥劑界面相互作用的原理和方法。藥劑界面相互作

32、用的原理和方法。 陳建華陳建華等人等人通過(guò)大量研究認(rèn)為，通過(guò)大量研究認(rèn)為，對(duì)于具有半導(dǎo)體性質(zhì)的硫?qū)τ诰哂邪雽?dǎo)體性質(zhì)的硫化礦物，晶格缺陷能夠顯著改變其晶體結(jié)構(gòu)（如晶胞膨脹、縮化礦物，晶格缺陷能夠顯著改變其晶體結(jié)構(gòu)（如晶胞膨脹、縮小及晶胞畸變等）和半導(dǎo)體性質(zhì)（半導(dǎo)體類(lèi)型、能帶結(jié)構(gòu)、電小及晶胞畸變等）和半導(dǎo)體性質(zhì)（半導(dǎo)體類(lèi)型、能帶結(jié)構(gòu)、電子態(tài)密度等），從而影響了硫化礦物的電化學(xué)浮選行為。子態(tài)密度等），從而影響了硫化礦物的電化學(xué)浮選行為。采用采用基于密度泛函理論的第一性原理研究了空位缺陷和雜質(zhì)缺陷對(duì)基于密度泛函理論的第一性原理研究了空位缺陷和雜質(zhì)缺陷對(duì)硫化礦物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和藥劑分子吸附的影響。結(jié)果表明，

33、晶格硫化礦物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和藥劑分子吸附的影響。結(jié)果表明，晶格缺陷對(duì)硫化礦物表面捕收劑產(chǎn)物具有較大影響。他還采用熱力缺陷對(duì)硫化礦物表面捕收劑產(chǎn)物具有較大影響。他還采用熱力學(xué)方法獲得了含雜質(zhì)缺陷方鉛礦的吸附熱和吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)，學(xué)方法獲得了含雜質(zhì)缺陷方鉛礦的吸附熱和吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)，采用循環(huán)伏安法研究了雜質(zhì)方鉛礦的氧化、捕收和抑制電化學(xué)采用循環(huán)伏安法研究了雜質(zhì)方鉛礦的氧化、捕收和抑制電化學(xué)行為。行為。圖3 方鉛礦(PbS)缺陷與黃藥離子反應(yīng)示意圖 有人在研究重晶石、螢石和方解石的可浮有人在研究重晶石、螢石和方解石的可浮性時(shí)，性時(shí)，發(fā)現(xiàn)礦物表面上捕收劑的吸附與費(fèi)米能發(fā)現(xiàn)礦物表面上捕收劑的吸附與費(fèi)米能級(jí)的位

34、置有關(guān)系級(jí)的位置有關(guān)系，提出了藥劑在礦物表面上的，提出了藥劑在礦物表面上的吸附取決于表面電子平均能級(jí)的費(fèi)米能級(jí)等性吸附取決于表面電子平均能級(jí)的費(fèi)米能級(jí)等性質(zhì)，認(rèn)為礦物隨著功函數(shù)的增加及費(fèi)米能級(jí)的質(zhì)，認(rèn)為礦物隨著功函數(shù)的增加及費(fèi)米能級(jí)的降低，捕收劑在礦物表面上的吸附量增加，浮降低，捕收劑在礦物表面上的吸附量增加，浮選回收率得到改善。通過(guò)在礦漿中引入氧化劑選回收率得到改善。通過(guò)在礦漿中引入氧化劑，降低礦物的費(fèi)米能級(jí)，使陰離子捕收劑對(duì)重，降低礦物的費(fèi)米能級(jí)，使陰離子捕收劑對(duì)重晶石、螢石和方解石的浮選回收率得到提高，晶石、螢石和方解石的浮選回收率得到提高，當(dāng)使用還原劑時(shí)則能降低他們的回收率。當(dāng)使用還原

35、劑時(shí)則能降低他們的回收率。 羅德汀格斯羅德汀格斯研究了晶體化學(xué)特性對(duì)磷灰石可浮性研究了晶體化學(xué)特性對(duì)磷灰石可浮性的影響，針對(duì)不同的成因的磷灰石，進(jìn)行了詳細(xì)的的影響，針對(duì)不同的成因的磷灰石，進(jìn)行了詳細(xì)的X衍射研究，準(zhǔn)確地測(cè)定了樣品的晶胞參數(shù)和結(jié)晶度，衍射研究，準(zhǔn)確地測(cè)定了樣品的晶胞參數(shù)和結(jié)晶度，以結(jié)晶指數(shù)表示，采用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)制時(shí)其數(shù)值范圍為以結(jié)晶指數(shù)表示，采用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)制時(shí)其數(shù)值范圍為10.0至至4.5。結(jié)果表明，結(jié)晶指數(shù)與可浮性之間具有顯著結(jié)果表明，結(jié)晶指數(shù)與可浮性之間具有顯著的相關(guān)性的相關(guān)性。當(dāng)結(jié)晶指數(shù)小于當(dāng)結(jié)晶指數(shù)小于8時(shí)，磷灰石的可浮性均時(shí)，磷灰石的可浮性均顯著下降。另外，顯著下降。另外，礦物的

36、結(jié)晶程度越好，溶解度越低礦物的結(jié)晶程度越好，溶解度越低，調(diào)漿時(shí)間對(duì)礦物可浮性的影響不大；結(jié)晶程度差、，調(diào)漿時(shí)間對(duì)礦物可浮性的影響不大；結(jié)晶程度差、表面溶解度較大的礦物，調(diào)漿時(shí)間越長(zhǎng)，可浮性越差表面溶解度較大的礦物，調(diào)漿時(shí)間越長(zhǎng)，可浮性越差。認(rèn)為結(jié)晶度較低的磷灰石表面的可溶性較大，從而。認(rèn)為結(jié)晶度較低的磷灰石表面的可溶性較大，從而使吸附的捕收劑膜越易于脫落。時(shí)間間隙越長(zhǎng)，在一使吸附的捕收劑膜越易于脫落。時(shí)間間隙越長(zhǎng)，在一定程度的攪拌條件下這種作用越顯著，捕收劑的穩(wěn)定定程度的攪拌條件下這種作用越顯著，捕收劑的穩(wěn)定性就越差，使礦物上浮量越低。性就越差，使礦物上浮量越低。 孫傳堯、印萬(wàn)忠對(duì)硅酸鹽礦物浮

37、選的晶體孫傳堯、印萬(wàn)忠對(duì)硅酸鹽礦物浮選的晶體化學(xué)原理進(jìn)行了研究?；瘜W(xué)原理進(jìn)行了研究。研究表明，研究表明，島狀、環(huán)狀、島狀、環(huán)狀、鏈狀、層狀和架狀五大類(lèi)結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物的鏈狀、層狀和架狀五大類(lèi)結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物的晶體化學(xué)特征及表面特性和浮游性具有密切的晶體化學(xué)特征及表面特性和浮游性具有密切的關(guān)系。關(guān)系。不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型硅酸鹽礦物解離時(shí)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型硅酸鹽礦物解離時(shí)Si-OSi-O鍵鍵和和Al-OAl-O鍵的斷裂程度、鍵的斷裂程度、AlAl3+3+對(duì)對(duì)SiSi4+4+的替代程度的替代程度及及AlAl的配位方式、礦物的化學(xué)組成及礦物的解的配位方式、礦物的化學(xué)組成及礦物的解離程度等晶體化學(xué)特征的差異，導(dǎo)致礦物

38、表面離程度等晶體化學(xué)特征的差異，導(dǎo)致礦物表面電性電性( (包括零電點(diǎn)包括零電點(diǎn)) )、暴露于礦物表面的陰陽(yáng)離、暴露于礦物表面的陰陽(yáng)離子的種類(lèi)、性質(zhì)和相對(duì)含量、表面多價(jià)金屬陽(yáng)子的種類(lèi)、性質(zhì)和相對(duì)含量、表面多價(jià)金屬陽(yáng)離子對(duì)于陰離子的相對(duì)密度離子對(duì)于陰離子的相對(duì)密度( ( M Mn n+ +/ / O O2-2-) )、表面、表面不均勻性、表面金屬陽(yáng)離子的溶解度及表面鍵不均勻性、表面金屬陽(yáng)離子的溶解度及表面鍵合羥基的能力等諸多表面特性的不同。合羥基的能力等諸多表面特性的不同。 這導(dǎo)致礦物在陰、陽(yáng)離子捕收劑浮選這導(dǎo)致礦物在陰、陽(yáng)離子捕收劑浮選體系中在不加活化劑和抑制劑時(shí)的自然可體系中在不加活化劑和抑制

39、劑時(shí)的自然可浮性及多價(jià)金屬陽(yáng)離子、無(wú)機(jī)陰離子調(diào)整浮性及多價(jià)金屬陽(yáng)離子、無(wú)機(jī)陰離子調(diào)整劑、有機(jī)高分子調(diào)整劑及有機(jī)絡(luò)合調(diào)整劑劑、有機(jī)高分子調(diào)整劑及有機(jī)絡(luò)合調(diào)整劑對(duì)礦物可浮性影響的差異，對(duì)礦物可浮性影響的差異，得出了不同浮得出了不同浮選條件下礦物可浮性與礦物主要晶體化學(xué)選條件下礦物可浮性與礦物主要晶體化學(xué)特征和表面特性之間的某些相關(guān)規(guī)律。特征和表面特性之間的某些相關(guān)規(guī)律。 借助于以下兩圖說(shuō)明包頭白云鄂博礦借助于以下兩圖說(shuō)明包頭白云鄂博礦霓石的可浮性以及石煤含釩云母提釩問(wèn)題。霓石的可浮性以及石煤含釩云母提釩問(wèn)題。 在在霓石（霓石（鈉輝石）的晶體結(jié)構(gòu)中鈉輝石）的晶體結(jié)構(gòu)中，硅原子與氧原子形硅原子與氧原子

40、形成成SiO4四面體四面體鏈鏈，鐵鐵原子與氧原子結(jié)合成原子與氧原子結(jié)合成FeO6八面體八面體鏈鏈，每?jī)蓚€(gè)每?jī)蓚€(gè)SiO4四面體鏈與一個(gè)四面體鏈與一個(gè)FeO6八面體鏈形成八面體鏈形成2 1型的型的“I”形桿。圖形桿。圖4中的中的M1位置被位置被Fe3+占據(jù)，占據(jù)，M2位置被位置被Na+占據(jù)。占據(jù)。結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)中Si-O鍵主要為共價(jià)鍵，鍵強(qiáng)較大，而鍵主要為共價(jià)鍵，鍵強(qiáng)較大，而Na-O和和Fe-O鍵鍵離子鍵性特征明顯。離子鍵性特征明顯。 礦物解離時(shí)主要沿礦物解離時(shí)主要沿Na-O鍵斷裂的方向進(jìn)行鍵斷裂的方向進(jìn)行(如圖中如圖中A-B-C-D-E-F方向方向)，故礦物解離后破裂表面有較多的，故礦物解離后破裂表

41、面有較多的Na及少量的及少量的Si和和Fe。霓石的含鐵量約占霓石的含鐵量約占25%，應(yīng)當(dāng)具有某些鐵礦物的性應(yīng)當(dāng)具有某些鐵礦物的性質(zhì)。由于質(zhì)。由于Fe3+占據(jù)占據(jù)M1位置，解離時(shí)難以暴露，故破碎后在位置，解離時(shí)難以暴露，故破碎后在霓石表面暴露了大量的氧和鈉，但極少有鐵。霓石表面暴露了大量的氧和鈉，但極少有鐵。由于霓石的由于霓石的晶體結(jié)構(gòu)和表面晶體結(jié)構(gòu)和表面 特征，當(dāng)用強(qiáng)磁選時(shí)它會(huì)進(jìn)入磁性產(chǎn)品，特征，當(dāng)用強(qiáng)磁選時(shí)它會(huì)進(jìn)入磁性產(chǎn)品，當(dāng)用浮選時(shí)表面不顯鐵礦物的特征，因此，選用適當(dāng)?shù)恼{(diào)當(dāng)用浮選時(shí)表面不顯鐵礦物的特征，因此，選用適當(dāng)?shù)恼{(diào)整劑和捕收劑可實(shí)現(xiàn)包頭霓石和鐵礦物的浮選分離。整劑和捕收劑可實(shí)現(xiàn)包頭霓

42、石和鐵礦物的浮選分離。 作者和同事用作者和同事用“絡(luò)合浸蝕浮選法絡(luò)合浸蝕浮選法”曾成功地實(shí)現(xiàn)包鋼曾成功地實(shí)現(xiàn)包鋼選礦廠(chǎng)弱磁精礦反浮選（沒(méi)有上工業(yè)）。選礦廠(chǎng)弱磁精礦反浮選（沒(méi)有上工業(yè)）。體相和表相不同。體相和表相不同。圖4 霓石晶體結(jié)構(gòu)(垂直C軸的投影） 關(guān)于關(guān)于石煤提釩問(wèn)題。石煤提釩問(wèn)題。石煤中釩的主要價(jià)態(tài)有石煤中釩的主要價(jià)態(tài)有+3、+4和和+5價(jià)，絕大部分以?xún)r(jià)，絕大部分以V3+形態(tài)存在于含釩云母等硅酸鹽礦物中。形態(tài)存在于含釩云母等硅酸鹽礦物中。云母的晶體結(jié)構(gòu)如圖云母的晶體結(jié)構(gòu)如圖5和和6所示，為所示，為2:1型型TOT的層狀結(jié)構(gòu)硅的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，即兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體。酸鹽

43、礦物，即兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體。V3+主主要以類(lèi)質(zhì)同象形式部分取代要以類(lèi)質(zhì)同象形式部分取代Al3+形成釩氧八面體或釩氧四面形成釩氧八面體或釩氧四面體體而存在于云母中。而存在于云母中。以下幾個(gè)問(wèn)題需要進(jìn)一步查清：以下幾個(gè)問(wèn)題需要進(jìn)一步查清：1）釩對(duì)鋁的取代程度。釩在八面體和四面體中含量有多）釩對(duì)鋁的取代程度。釩在八面體和四面體中含量有多少？少？2）提釩過(guò)程中，八面體和四面體中的釩，浸出率有多少？）提釩過(guò)程中，八面體和四面體中的釩，浸出率有多少？3）在焙燒過(guò)程中，云母的結(jié)構(gòu)發(fā)生怎樣的變化？）在焙燒過(guò)程中，云母的結(jié)構(gòu)發(fā)生怎樣的變化？4）進(jìn)一步提高釩回收率的技術(shù)關(guān)鍵如何？）進(jìn)一步提高釩回收率

44、的技術(shù)關(guān)鍵如何？ 必須說(shuō)明，上述關(guān)于礦床、礦石和礦物基因的零散研究必須說(shuō)明，上述關(guān)于礦床、礦石和礦物基因的零散研究 僅僅是初步的，完全構(gòu)不成體系；而且至今尚未見(jiàn)到用三僅僅是初步的，完全構(gòu)不成體系；而且至今尚未見(jiàn)到用三位一體的基因礦物加工工程的研究方法所選擇的工藝流程，位一體的基因礦物加工工程的研究方法所選擇的工藝流程，用于選礦工業(yè)實(shí)踐的報(bào)道。用于選礦工業(yè)實(shí)踐的報(bào)道。圖5 沿云母（010)的晶體結(jié)構(gòu)圖6 云母的晶體結(jié)構(gòu)四、基因礦物加工工程的研究方法和技術(shù)路線(xiàn)四、基因礦物加工工程的研究方法和技術(shù)路線(xiàn) 4 4. .1 1、礦物、礦石和礦床基因特性的研究與測(cè)、礦物、礦石和礦床基因特性的研究與測(cè)試試 礦

45、石和礦物基因應(yīng)是決定可選性的重要因礦石和礦物基因應(yīng)是決定可選性的重要因素，它包括礦床成因和類(lèi)型，礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，素，它包括礦床成因和類(lèi)型，礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，礦物組成，嵌布特性，結(jié)晶粒度，解離特性，礦礦物組成，嵌布特性，結(jié)晶粒度，解離特性，礦物的晶體化學(xué)特征，包括元素組成、化學(xué)鍵特征物的晶體化學(xué)特征，包括元素組成、化學(xué)鍵特征、晶體構(gòu)造類(lèi)型、表面和內(nèi)部缺陷和礦物表面特、晶體構(gòu)造類(lèi)型、表面和內(nèi)部缺陷和礦物表面特性等。利用現(xiàn)代工藝礦物學(xué)的多種研究手段，對(duì)性等。利用現(xiàn)代工藝礦物學(xué)的多種研究手段，對(duì)礦物、礦石的基因特性進(jìn)行系統(tǒng)研究測(cè)試，提出礦物、礦石的基因特性進(jìn)行系統(tǒng)研究測(cè)試，提出原則的磨礦分級(jí)流程和選別流

46、程，推測(cè)理論選礦原則的磨礦分級(jí)流程和選別流程，推測(cè)理論選礦指標(biāo)。這是制定選礦工藝流程的基礎(chǔ)。指標(biāo)。這是制定選礦工藝流程的基礎(chǔ)。 4.24.2、建立并利用大數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、建立并利用大數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 將龐大的礦石工藝礦物學(xué)研究，礦床、礦將龐大的礦石工藝礦物學(xué)研究，礦床、礦石和礦物的基因測(cè)試，選礦工藝試驗(yàn)研究，選石和礦物的基因測(cè)試，選礦工藝試驗(yàn)研究，選礦廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)以及選礦廠(chǎng)工程設(shè)計(jì)資料等礦廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)以及選礦廠(chǎng)工程設(shè)計(jì)資料等歷史的、現(xiàn)今的、國(guó)內(nèi)的、國(guó)外的大量資料進(jìn)歷史的、現(xiàn)今的、國(guó)內(nèi)的、國(guó)外的大量資料進(jìn)行收集、研究、建立數(shù)據(jù)庫(kù)。行收集、研究、建立數(shù)據(jù)庫(kù)。 4.3、現(xiàn)代信息技術(shù)與基因礦物加工技術(shù)深現(xiàn)代信息技術(shù)與基因礦物加工技術(shù)深度融合度融合 根據(jù)礦物、礦石根據(jù)礦物、礦石和礦床和礦床的基