工藝礦物學(xué)礦物定量

1、資源與環(huán)境工程學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院第五章第五章 組成礦物的定量組成礦物的定量Contents前言前言1分離礦物定量分離礦物定量顯微鏡下礦物定量顯微鏡下礦物定量化學(xué)多元素分析礦物定量化學(xué)多元素分析礦物定量本章重點(diǎn)及難點(diǎn)本章重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)重點(diǎn)： 分離礦物定量分離礦物定量 顯微鏡下礦物定量的測(cè)量顯微鏡下礦物定量的測(cè)量 化學(xué)多元素分析礦物定量的計(jì)算化學(xué)多元素分析礦物定量的計(jì)算難點(diǎn)難點(diǎn)： 化學(xué)多元素分析礦物定量的計(jì)算化學(xué)多元素分析礦物定量的計(jì)算前言前言 固體原料與產(chǎn)物的有哪些礦物組成固體原料與產(chǎn)物的有哪些礦物組成? 鐵礦物鐵礦物磁鐵礦磁鐵礦鉻鐵礦鉻鐵礦褐鐵礦褐鐵礦赤鐵礦赤鐵礦鈦鐵礦鈦鐵礦菱鐵礦菱鐵礦前

2、言前言硫化銅礦硫化銅礦銅礦物銅礦物氧化銅礦氧化銅礦黃銅礦斑銅礦輝銅礦赤銅礦孔雀石藍(lán)銅礦前言前言黑鎢礦黑鎢礦(Mn,Fe)WO4鎢礦物鎢礦物白鎢礦白鎢礦CaWO前言前言 湖南祁東鐵礦湖南祁東鐵礦江西鐵坑鐵礦江西鐵坑鐵礦南京吉山鐵礦南京吉山鐵礦磁鐵礦磁鐵礦(磁選磁選)-赤鐵礦赤鐵礦(離心離心)褐鐵礦（褐鐵礦（Slon強(qiáng)磁選）強(qiáng)磁選）50%單一磁選：?jiǎn)我淮胚x：76%前言前言 礦石中各組成礦石中各組成 直接直接影響選礦工藝流程！影響選礦工藝流程！礦物相對(duì)含量礦物相對(duì)含量 因此因此，正確判定組成礦物類(lèi)別，是開(kāi)展，正確判定組成礦物類(lèi)別，是開(kāi)展定量工作的前提和基礎(chǔ)。定量工作的前提和基礎(chǔ)。定量測(cè)定之前必定量測(cè)

3、定之前必須認(rèn)真準(zhǔn)確地做好礦物鑒定工作。須認(rèn)真準(zhǔn)確地做好礦物鑒定工作。前言前言Phase 1Phase 2Phase 3選礦工藝流程選礦工藝流程礦物鑒定礦物鑒定礦物定量礦物定量選礦試驗(yàn)選礦試驗(yàn)前言前言1分離礦分離礦物定量物定量3化學(xué)多元化學(xué)多元素分析礦素分析礦物定量物定量2鏡下礦鏡下礦物定量物定量因此分離礦物的主要方式：因此分離礦物的主要方式：特點(diǎn)特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單易行：操作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單易行概概 述述1X射線衍射但是定量也會(huì)使用如下技術(shù)：但是定量也會(huì)使用如下技術(shù)：2示示重重?zé)釤岵畈罘址治鑫?紅外光譜4電子探針5激激光光顯顯微微光光譜譜5.1 5.1 分離礦物定量分離礦物定量 它是人工和天然重砂常

4、用的一種礦物定量法它是人工和天然重砂常用的一種礦物定量法。 按照工作性質(zhì)可以分成如下幾個(gè)階段：按照工作性質(zhì)可以分成如下幾個(gè)階段：試樣準(zhǔn)備試樣準(zhǔn)備整理計(jì)算整理計(jì)算分離分離5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離 重力分離重力分離：根據(jù)礦物密度的差異，于水或其根據(jù)礦物密度的差異，于水或其他介質(zhì)中，在外力作用下，促使礦樣產(chǎn)生不同的他介質(zhì)中，在外力作用下，促使礦樣產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)效果，從而使不同密度的礦物構(gòu)成不同的層運(yùn)動(dòng)效果，從而使不同密度的礦物構(gòu)成不同的層次或條帶，進(jìn)而達(dá)到礦物分離的目的次或條帶，進(jìn)而達(dá)到礦物分離的目的。振擺溜槽振擺溜槽機(jī)動(dòng)淘洗盤(pán)機(jī)動(dòng)淘洗盤(pán)重液分離重液分離電磁重液分離電磁重液分離5.1

5、.1 5.1.1 重力分離重力分離 重力分離的判斷依據(jù)：E E（2 2）/(/(1 1）E 5E 5 時(shí)時(shí), ,極易重力分離極易重力分離, ,有效分離的粒度下限為有效分離的粒度下限為5 5m m；2.5E 52.5E 5，易重力分離，分離粒度下限，易重力分離，分離粒度下限3838m m；1.75 E2.51.75 E2.5，較易重力分離，分離粒度下限，較易重力分離，分離粒度下限7575m m；1.5E1.751.5E1.75，較難重力分離，較難重力分離, ,分離粒度下限分離粒度下限0.5mm0.5mm；1.25E1.51.25E1.5，難重力分離，難重力分離, ,只能處理數(shù)毫米的物料；只能處理

6、數(shù)毫米的物料；E1.25E1.25，極難處理物料，不宜采用重力分離法。，極難處理物料，不宜采用重力分離法。5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離振擺溜槽分選糟振動(dòng)頻率分選糟振動(dòng)頻率360360次次minmin，振幅，振幅5 5mmmm，擺，擺動(dòng)頻率動(dòng)頻率2828次次minmin，擺，擺幅幅7070mmmm。分離礦物時(shí)，。分離礦物時(shí)，水流量水流量400400mLmLminmin左左右。然后將樣品注入右。然后將樣品注入選槽上端，每次給礦選槽上端，每次給礦樣量樣量303050g50g。5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離振擺溜槽(搖床）5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離機(jī)動(dòng)淘洗盤(pán) 將固液

7、比將固液比1 1：9 9注入注入 前后變速擺動(dòng)（前后變速擺動(dòng)（3r/min)3r/min) 擺動(dòng)幅度為擺動(dòng)幅度為1515度度 振動(dòng)頻率為振動(dòng)頻率為120120次次/min/min注意注意：密度差大于：密度差大于1 1比較好，而且分選比較好，而且分選粒度在粒度在0.15-0.02mm0.15-5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離機(jī)動(dòng)淘洗盤(pán)(手動(dòng)）5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離重液分離原理原理：阿基米德定律阿基米德定律 常用的重液有：常用的重液有：（1）三溴甲烷）三溴甲烷(2.89)（2）四溴乙烷）四溴乙烷(2.97)（3）二碘甲烷）二碘甲烷(3.32)（4）克列里奇溶液）克列里奇溶

8、液(4.25)應(yīng)用礦山應(yīng)用礦山：煤礦山及：煤礦山及寶鋼集團(tuán)寶鋼集團(tuán)梅山鐵礦等。梅山鐵礦等。5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離重液分離應(yīng)用礦山應(yīng)用礦山：斜輪重介質(zhì)選煤機(jī)斜輪重介質(zhì)選煤機(jī) 5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離重液分離應(yīng)用礦山應(yīng)用礦山：寶鋼集團(tuán)梅山鐵礦寶鋼集團(tuán)梅山鐵礦5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離電磁重液 分離原理分離原理：磁力與重力：磁力與重力 分離優(yōu)點(diǎn)分離優(yōu)點(diǎn)：比重大于：比重大于4.274.27的礦物的礦物; ;磁流體的磁化系數(shù)大、磁流體的磁化系數(shù)大、無(wú)色透明、強(qiáng)度小、無(wú)毒、無(wú)色透明、強(qiáng)度小、無(wú)毒、來(lái)源充足、價(jià)格低廉以及便來(lái)源充足、價(jià)格低廉以及便于回收等特點(diǎn)。

9、于回收等特點(diǎn)。 稀土鹽類(lèi)效果較理想稀土鹽類(lèi)效果較理想. .類(lèi)似設(shè)備類(lèi)似設(shè)備：磁選柱磁選柱5.1.1 5.1.1 重力分離重力分離電磁重液類(lèi)似設(shè)備類(lèi)似設(shè)備：磁選柱磁選柱5.1.2 5.1.2 磁力分離磁力分離永久磁鐵分離法 分離原理分離原理：磁力與重力：磁力與重力 分離場(chǎng)強(qiáng)分離場(chǎng)強(qiáng)：200020002500 Oe 主要分離的礦物是強(qiáng)磁性主要分離的礦物是強(qiáng)磁性礦物。（磁鐵礦、磁黃鐵礦、礦物。（磁鐵礦、磁黃鐵礦、自然鐵、鐵鉑礦等）自然鐵、鐵鉑礦等）類(lèi)似設(shè)備類(lèi)似設(shè)備：弱弱磁選機(jī)磁選機(jī)5.1.3 5.1.3 介電分離介電分離原原 理理 介電分離是在具有一定介電常數(shù)的介電介電分離是在具有一定介電常數(shù)的介電

10、液中進(jìn)行的，介電分離儀的電磁振蕩電極插液中進(jìn)行的，介電分離儀的電磁振蕩電極插入介電液中，在電極周?chē)鷮⑿纬梢蝗虢殡娨褐?，在電極周?chē)鷮⑿纬梢唤蛔兊姆墙蛔兊姆蔷鶆螂妶?chǎng)均勻電場(chǎng)，將適量樣品放入介電液中，則介，將適量樣品放入介電液中，則介電常數(shù)大于介電液的礦物顆粒被吸附于電極，電常數(shù)大于介電液的礦物顆粒被吸附于電極，介電常數(shù)小于介電液的礦物顆粒則被電極排介電常數(shù)小于介電液的礦物顆粒則被電極排斥，從而使介電常數(shù)不同的礦物彼此分離。斥，從而使介電常數(shù)不同的礦物彼此分離。5.1.3 5.1.3 介電分離介電分離此時(shí)被極化的礦物顆粒受到一介電泳力作用。其大小為：3121121122xdEFrEd 注意：在使用中

11、頻介電分離儀的條件下，只要兩種礦物在使用中頻介電分離儀的條件下，只要兩種礦物的介電常數(shù)相差的介電常數(shù)相差1.51.52 2，即可達(dá)到使礦物分離的目的。，即可達(dá)到使礦物分離的目的。5.1.4 5.1.4 選擇性溶解選擇性溶解原理：利用利用礦物化學(xué)性質(zhì)礦物化學(xué)性質(zhì)的差異，的差異，特別是礦物在不同溶劑中的選擇特別是礦物在不同溶劑中的選擇性的差異，使不同礦物溶解或使性的差異，使不同礦物溶解或使其中某些礦物溶解，而其中某些礦物溶解，而將某一種將某一種礦物留在殘?jiān)械V物留在殘?jiān)校_(dá)到礦物定量，達(dá)到礦物定量的目的的目的。5.1.4 5.1.4 選擇性溶解步驟選擇性溶解步驟用精密天平稱(chēng)取適量樣品用精密天平稱(chēng)

12、取適量樣品1將樣品倒入一定容積的燒杯或坩鍋內(nèi)將樣品倒入一定容積的燒杯或坩鍋內(nèi)將預(yù)先選擇并配置好的溶劑按液固比將預(yù)先選擇并配置好的溶劑按液固比4 4：1 1加入燒杯或坩鍋中加入燒杯或坩鍋中加熱攪拌使易溶礦物充分分解加熱攪拌使易溶礦物充分分解234溶解反應(yīng)完全后，用清水洗滌、過(guò)濾、溶解反應(yīng)完全后，用清水洗滌、過(guò)濾、烘干，最后將殘留物稱(chēng)重烘干，最后將殘留物稱(chēng)重5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量定義：定義：是指從待測(cè)礦物原料中選是指從待測(cè)礦物原料中選取少量有代表性的樣品，加工制備取少量有代表性的樣品，加工制備成成光片或薄片光片或薄片，在顯微鏡下通過(guò)測(cè)，在顯微鏡下通過(guò)測(cè)定不同礦物在光片或薄片上所占

13、比定不同礦物在光片或薄片上所占比例，達(dá)到礦物定量的目的。例，達(dá)到礦物定量的目的。缺點(diǎn)缺點(diǎn)限于方法倍數(shù)和分辨率，對(duì)微粒微量限于方法倍數(shù)和分辨率，對(duì)微粒微量礦物的定量尚很困難。礦物的定量尚很困難。5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量原理：原理：顯微鏡下礦物定量是在光片或薄片上顯微鏡下礦物定量是在光片或薄片上的礦物顆粒只顯示出二維尺寸的大小，而不能直接的礦物顆粒只顯示出二維尺寸的大小，而不能直接觀測(cè)到立體三維尺寸。因此，須將顯微鏡下測(cè)定的觀測(cè)到立體三維尺寸。因此，須將顯微鏡下測(cè)定的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)。二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)。 點(diǎn)數(shù)百分含量線段百分含量面積百分含點(diǎn)數(shù)百分含量線段百分含量面積百分

14、含量面積百分含量體積百分含量量面積百分含量體積百分含量 P Pp p=L=Ll l=A=Aa a=V=Vv 5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 這個(gè)原理由法國(guó)的這個(gè)原理由法國(guó)的DelesseDelesse提出，提出，19631963年年WeibelWeibel又又用數(shù)學(xué)分析的方法證明了這一原理。用點(diǎn)測(cè)法、線測(cè)法用數(shù)學(xué)分析的方法證明了這一原理。用點(diǎn)測(cè)法、線測(cè)法或面測(cè)法測(cè)定出礦物的體積百分含量后，即可按下式計(jì)或面測(cè)法測(cè)定出礦物的體積百分含量后，即可按下式計(jì)算礦物的重量百分含量：算礦物的重量百分含量：W= PW= Pp p( (1 1/ /)=L )=L l l( (1 1/ /)=A )=A

15、 a a( (1 1/ /)= V )= V v v( (1 1/ /) ) 1 1待測(cè)礦物的密度待測(cè)礦物的密度 原料的密度原料的密度5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 5.2.1 面積法面積法n 原理：根據(jù)光片或根據(jù)光片或薄片中各礦物所占面薄片中各礦物所占面積百分含量，等于礦積百分含量，等于礦物在原料中所占體積物在原料中所占體積百分含量。百分含量。5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 5.2.1 面積法面積法面積法測(cè)量方法（1 1）在顯微鏡目鏡筒的目鏡焦平面處放置一片目鏡測(cè)）在顯微鏡目鏡筒的目鏡焦平面處放置一片目鏡測(cè)微網(wǎng)，以該方格網(wǎng)為尺度來(lái)測(cè)量不同礦物所占面積大微網(wǎng)，以該方格網(wǎng)為尺

16、度來(lái)測(cè)量不同礦物所占面積大小。小。（2 2）按一定的間距左右移動(dòng)載物臺(tái)，將整個(gè)礦片表面）按一定的間距左右移動(dòng)載物臺(tái)，將整個(gè)礦片表面全部測(cè)完，按視域分類(lèi)統(tǒng)計(jì)不同礦物的面積，并將測(cè)全部測(cè)完，按視域分類(lèi)統(tǒng)計(jì)不同礦物的面積，并將測(cè)量結(jié)果記錄載記錄表中，最后將各視域測(cè)量結(jié)果進(jìn)行量結(jié)果記錄載記錄表中，最后將各視域測(cè)量結(jié)果進(jìn)行累計(jì)，計(jì)算出待測(cè)礦物在該光片中的體積含量。累計(jì)，計(jì)算出待測(cè)礦物在該光片中的體積含量。5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 5.2.1 面積法面積法面積法測(cè)量方法如果礦物光片中含有三種礦物如果礦物光片中含有三種礦物1 1，2 2，3 3，所占網(wǎng)格數(shù)的累計(jì)值分別為所占網(wǎng)格數(shù)的累計(jì)值分別

17、為N N1 1,N,N2 2,N,N3 3，則，則它們?cè)谠戏N的重量百分比可按下式計(jì)算：它們?cè)谠戏N的重量百分比可按下式計(jì)算： Wi100Nii/(N11+N22+N33) 保證測(cè)量結(jié)果的精度，測(cè)量的視域保證測(cè)量結(jié)果的精度，測(cè)量的視域數(shù)目不能太少，通常每塊光片測(cè)定的視域數(shù)目不能太少，通常每塊光片測(cè)定的視域數(shù)不少于數(shù)不少于2020個(gè)個(gè)，對(duì)于礦物呈不均勻分布的，對(duì)于礦物呈不均勻分布的礦物原料，測(cè)定的視域數(shù)還要更多。礦物原料，測(cè)定的視域數(shù)還要更多。5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 5.2.2 直線法直線法n 原理：礦片表面不礦片表面不同礦物沿一定方向向同礦物沿一定方向向直線上線段截距長(zhǎng)度直線

18、上線段截距長(zhǎng)度百分含量與其在原料百分含量與其在原料種的重量百分含量相種的重量百分含量相等等5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 5.2.2直線法直線法直線法測(cè)量方法 測(cè)定時(shí)先在目鏡筒的焦平面處安置一片目鏡測(cè)微尺，并在載物臺(tái)尚用機(jī)械臺(tái)夾持住準(zhǔn)備好的光片，調(diào)好焦距后，用機(jī)械臺(tái)將要查測(cè)的第一個(gè)視域移至光片的某一基角。 開(kāi)始差數(shù)各種礦物顆粒在目鏡尺尚截取的格子數(shù)，一條直線上一個(gè)視域接著一個(gè)視域的查數(shù)。 測(cè)完一條直線后，用機(jī)械臺(tái)移動(dòng)光片一個(gè)距離，繼續(xù)測(cè)量第二條測(cè)線上各種礦物的截線距，直到把光片全部查測(cè)完。一次測(cè)量通常不得少于1020個(gè)視野。5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 5.2.2 直線法

19、直線法直線法結(jié)果計(jì)算直線法結(jié)果計(jì)算W1=L11/(L11+L22+L33)直線法適用范圍直線法適用范圍適用于細(xì)粒礦石5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 5.2.3 記點(diǎn)法記點(diǎn)法n 原理：n 礦片上各種礦物礦片上各種礦物表面所占點(diǎn)數(shù)之比與表面所占點(diǎn)數(shù)之比與各礦物在原料中的體各礦物在原料中的體積之比相等。積之比相等。5.2 5.2 鏡下礦物定量鏡下礦物定量 5.2.3 記點(diǎn)法記點(diǎn)法測(cè)量方法測(cè)量方法首先在目鏡筒中裝入測(cè)微網(wǎng)，將視域中不同礦物表面分布的交點(diǎn)數(shù)分別統(tǒng)計(jì)下來(lái)。適用場(chǎng)合適用于礦物嵌布粒度均勻的礦物原料，對(duì)于粗細(xì)不均勻嵌布的原料，會(huì)因?yàn)榧?xì)小顆粒的漏測(cè)而造成測(cè)量精度的降低。5.3 化學(xué)多元素分析礦物定量化學(xué)多元素分析礦物定量 已知某硫化礦石的化學(xué)成分為：已知某硫化礦石的化學(xué)成分為： Cu 0.997%,Zn39.164%, Fe23.652%,S33.508%,主要硫化物為：閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵