3根据矿石性质拟定选矿试验方案

3根据矿石性质拟定选矿试验方案3.1矿石性质研究的内容和程序㈠基本概念选矿试验方案——试验中准备采用的选矿方法。包括选矿方法、选矿流程和选矿设备，根据矿石性质可采用重、磁、浮、化或联合流程。例如：我国长江中下游地区的铜矿及我国硫化铅锌矿普遍采用浮选，而钨、锡矿石则采用重选，赣南的钨选别曾总结了一条选别原则：细碎粗磨，阶段分选，能收早收，该丢早丢，强化分级，矿泥归队，毛精矿集中处理。㈡掌握两个关系一个差异（目的：能尽快较正确地确定选矿试验方案。）⑴有用矿物之间，有用矿物与脉石矿物之间的关系；⑵有用元素与有害元素之间的关系；⑶有用矿物、脉石矿物的物理、化学、物化性质之间的差异。㈢矿石性质研究的内容⑴化学组成的研究：矿石中所含化学元素种类、含量及相互结合关系。⑵矿物组成的研究：矿石中所含的各种矿物的种类和含量、有益及有害元素的赋存状态。⑶矿石结构构造、有用矿物的嵌布粒度及共生关系研究。⑷选矿产物单体解离度及连生特性的研究：确定磨矿细度及精、中、尾的再处理方法。⑸粒度组成及比表面的测定（针对原矿或产品）。⑹矿石及其组成矿物的物理、化学、物理化学性质及其它性质的研究（比重、磁性、典型、形状、颜色、光泽、发光性、放射性、硬度、脆性、湿度、氧化程度、吸附能力、溶解度、酸碱度、泥化程度、摩擦角、堆积角、可磨度、润湿性、晶体构造等。）除了对原矿的性质研究外，有时还须对选矿产品的性质进行考察。由于在矿床采样过程中，已经收集到有关矿石和矿床方面的资料，再次研究矿石试样性质的目的主要是：⑴核对本次所采试样同过去研究试样的差别，以获得准确的定量资料。⑵补充地质部门未做或做得不够，但对选矿试验又非常重要的一些项目。㈣矿石性质研究的程序3.2矿石物质组成研究方法简介3.2.1元素分析㈠目的研究矿石的化学组成，查明矿石中所含元素的种类，含量及主次关系。㈡方法⑴光谱分析定性及半定量分析，能迅速全面查明矿石中所含元素的种类及大致含量范围，灵敏度高，所需用试样量少（几毫克到十几毫克）。缺点：卤素、S、Ra（镭）、Ac（锕）、Po（钋）等几种元素光谱法不能测定，B、As、Hg、Sb、K、Na等几种元素光谱操作较特殊，有时也不做光谱分析。分析原理：矿石中各种元素经过某种能源的作用发射不同波长的光谱线，通过摄谱仪记录，然后与已知含量的谱线比较，即可知矿石种含有哪些元素。⑵化学分析定量分析。能准确定量分析矿石种各种元素的含量，从而明确哪些元素须回收，哪些元素须分离。方法：①化学全分析→了解矿石中全部物质成分的含量。②化学多元素分析→对矿石中所含多个重要和较重要的元素的定量化学分析。主要是有益元素、有害元素、造渣元素。③试金分析→金、银等贵金属的分析（需用火法冶金的方法进行分析）。④主要元素化学分析→单元试验产品的分析。这样，光谱分析主要是确定下步分析对象：①主要有用矿物成分（主要元素）；②综合利用元素；③主要脉石矿物。多元素分析主要解决：①应主要回收成分；②综合回收成分；③主要脉石矿物是什么？主要元素分析主要解决预分析元素在试样中的含量水平。[例]P30~31表3.1与3.2由表3.1可得出下列结论：①主要成分可能是Cu、Zn；②可能综合利用元素是Pb、Ag、Fe、Co；③主要脉石矿物是SiO2、Al2O3等铝硅酸盐；④未测定得重要元素有S、P、Bi、Au等。由表3.2可得出下列结论：①主要成分是Cu；②可综合利用元素是黄铁矿；③Au、Ag、Co有可能富集在产品中回收；④Pb、Zn不回收；⑤脉石以石英为主。3.2.2矿物分析我们知道元素分析只能查明所含元素的种类及含量，但不能查明矿石中元素呈何重矿物存在，以及各种矿物的含量、嵌布特征和相互间的共生关系，而这些对确定选矿方案又是很重要的。而要解决上述问题，只有通过矿物分析才能解决。矿物分析分物相分析和岩矿鉴定。㈠物相分析⑴物相：矿石中的某种元素由各种化合物的形式产出。⑵原理：根据矿石中的各种矿物在各种溶剂重的溶解度和溶解速度不同，采用不同浓度的各种溶剂在不同条件下处理所分析的矿体，从而测出试样中某种元素呈何种矿物存在，及含量是多少。⑶适用条件：铜、铅、锌、锰、铁、钨、锡、锑、钴、镍、钛、铝、砷、汞、硅、硫、磷、钼、锗、铟、铍、铀、镉等。⑷特点：与岩矿鉴定相比较，物相分析具有操作快，定量准确；不能区分所有矿物及矿物在矿石种的空间分布、嵌布镶嵌关系。因矿石性质复杂，有的元素物相分析方法还不够成熟或还在继续研究何发展种，这样必须综合分析物相分析、岩矿鉴定或其它分析方法所的资料，才能得出正确的结论。㈡岩矿鉴定⑴目的：确定有益和有害元素得赋存状态，确定矿物在矿石种得空间分布含量，以及嵌布镶嵌关系；查明产平种有用矿物得单体解离度。⑵方法：①肉眼观察实体显微镜（双目镜）→放大作用②显微镜鉴定偏光显微镜→可观察矿物的偏光性质(只观察透明矿物)反光显微镜→观察不透明矿物③其它特殊方法：热分析、X射线衍射分析、电子显微镜、极谱、电渗析、激光显微光谱、离子探针、电子探针、红外光谱、拉曼光谱、电子顺磁共振谱、核磁共振波谱、穆斯鲍尔谱。3.3有用和有害元素赋存状态与可选性的关系矿石中有用和有害元素的赋存状态是拟定选矿试验方案的重要依据。有用和有害元素在矿石中的赋存状态有三种形式：独立矿物、类质同象、吸附形式。㈠独立矿物形式→有用和有害元素组成独立矿物存在于矿石中。例如赣南各矿山的磷存在形式：大吉山以磷灰石，岿美山以独居石，西华山则以稀土形式存在。存在形式：⑴单质矿物→同种元素自相结合成的自然元素矿物。如金刚石、石墨、单质硫、自然金、自然银、自然铜、自然铋。⑵呈化合物形式存在于矿石中→两种或两种以上元素相互结合而成的矿物赋存于矿石中，这是金属元素赋存的主要形式，是选矿的主要对象。例如：Fe、O→Fe2O3、Fe3O4Cu、S、Fe→CuFeS2Pb、S→PbSZn、S→ZnS这些矿物往往会以游离状及叶片状的细小包体相互包裹而难以单体解离而影响选别效果。如ZnS中CuFeS2、Fe3O4中的FeTiO3、磁黄铁矿中的镍黄铁矿等。（提高磨矿细度，又易造成过粉碎。）⑶呈胶状沉积的细分散状态大家知道胶体是带电荷的，且高度细分散的物质——呈悬浮状态。自然界的胶体溶液中存在许多胶体物质，当然也会混入有益和有害的物质，沉淀时形成象褐铁矿、硬锰矿等胶体矿物。这些矿物不宜回收，而有害成分也不易用机械方法排除。㈡类质同象形式类质同象→化学成分不同，但相互类似而结晶构造性同的物质，在结晶过程中原子、离子、分子等可以相互替换但结晶构造不受破坏的现象。分完全类质同象与不完全类质同象⑴完全类质同象→一种质点可以被无限制替换下去。如FeWO4中的Fe2+可被Mn2+代替，即：FeWO4→(Fe,Mn)WO4→(Mn,Fe)WO4→MnWO4⑵不完全类质同象→晶体中一种质点只能在一定范围内被另一质点替换。如ZnS中的Zn2+可被Fe2+替换但一般不超过20%。⑶与可选性关系①类质同象影响浮选行为ZnS与铁闪锌矿的浮选ZnS中βZn=67%，深褐色，无磁性铁闪锌矿中βZn=46%，黑色，有磁性，βFe=15%，锌精矿三级品βZn=50%，βPb＜1.5%，βCu＜1.0%，βZn＜8%②某些稀有及分散元素本身不成独立矿物形式而是以类质同象形式赋存于矿物之中，选矿时应注意综合回收。例：ZnS中的Ga(镓)、Ge(锗)、In(铟)MoS中的铼FeS2中的Co这些一般用冶金方法回收。㈢吸附形式某些元素以离子状态被另一些带异电荷的物质所吸附，存在于矿石或风化壳中。处于吸附形式存在的元素用物相分析与岩矿鉴定是无法查定这些元素的，只能采用X射线、差热分析、电子探针等技术判断元素是类质同象还是吸附状态。例如赣南的稀土是以离子吸附形式存在与风化的花岗岩或高岭土中。从以上分析可得如下结论：元素的赋存状态不同，处理方法不同，处理的难易程度也不同。⑴以独立矿物形式存在一般用机械选矿方法即可回收。⑵以类质同象或吸附形式机械方法只能富集，须采用化学选矿及冶金方法才能加以回收。3.4矿石结构、构造与可选性的关系3.4.1基本概念矿石结构：是指某矿物在矿石中的结晶程度，矿物颗粒的大小、形状及相互结合关系。矿石构造：矿物集合体的形状大小和相互结合关系。矿石结构与构造反映的是矿石中矿物的外形特征，但却与它们的生成条件密切相关，即与矿床成因有密切关系，而成矿原因对选矿方案的拟定有重大影响。3.4.2矿石的构造矿石的构造形态及其相对可选性可大致划分如下:㈠块状构造有用矿物集合体占80%以上，组成无空洞致密块状集合体，有用颗粒有大有小，但通常大小较均匀且无定向排列者。——若不含有伴生的有价成分或有害成分（或含量甚低）可直接送冶炼；反之，则需选矿，选矿磨细度与选别指标取决于嵌布粒度特征。㈡浸染状构造有用矿物颗粒或其细小脉状集合体疏散孤立地分布在脉石矿物中。——此类构造的矿石容易选别（浮选）。磨细度及选别指标取决于矿石中有用矿物的嵌布粒度特性，同时还取决于有用矿物分布的均匀程度，以及其中是否有其它矿物包体，脉石矿物中是否有有用矿物包体，包体的粒度大小等。K偏=σ/D若K偏＜40%，均匀；K偏=40~60%，中等均匀；K偏＞60%不均匀。㈢条带状构造有用矿物颗粒或矿物集合体在一个方向上延伸，以条带相间出现。——当条带较纯净时，好选；——当条带不纯净时，选矿工艺特征与浸染状构造矿石类似。㈣角砾状构造一种或多种矿物集合体不规则地胶结。——如有用矿物成破碎角砾被脉石矿物所胶结，在粗磨情况下可得粗精矿和废弃尾矿，粗精矿可再磨再选。如脉石矿物为破碎角砾，有用矿物为胶结物，则在粗磨情况下可得到一部分合格精矿，残留在富尾矿中得有用矿物需再磨再选。㈤鲕状构造根据鲕粒和胶结物的性质可大致分为：⑴鲕粒为一种有用矿物组成、胶结物为脉石矿物。——磨细度取决于鲕粒的粒度，精矿质量也决定于鲕粒中有用成分的含量。⑵鲕粒为多种矿物（有用矿物和脉石矿物）组成的同心环带状构造。——若鲕粒核心大部分为一种有用矿物组成，另一部分为脉石矿物，胶结物为脉石，此时可在较粗的磨矿细度下（相当于鲕粒的粒度），得到粗精矿和最终尾矿。欲进一步提高粗精矿质量，要磨到鲕粒环带的大小，但此时细磨会造成矿石泥化，使回收率下降。这时对复杂的鲕粒构造矿石采用机械选矿方法难以得到高质量的精矿。⑶与鲕状构造矿石选矿工艺特征相近的有豆状构造、肾状构造以及结核状构造。——这类矿石如果其胶结物为疏松的脉石矿物，可采用洗矿、筛分的方法得到较粗的精矿。㈥脉状及网脉状构造一种矿物集合体的裂隙内，有另一组矿物集合体穿插成脉状及网脉状。——如果有用矿物在脉石矿物中成为网脉，则此种矿石在粗磨后即可选出部分合格精矿，而将富尾矿再磨再选；——如果脉石矿物在有用矿物种成为网脉，则应选出废弃尾矿，将低品位粗精矿再磨再选。㈦多孔状及蜂窝状构造在风化作用下，矿石中一些易溶矿物或成分被带走，在矿石中形成孔穴，则多为孔状；如果矿石在风化过程中，溶解了一部分物质，剩下的不易溶或难溶成分形成了墙壁或隔板似的骨架，称为蜂窝状。——易破碎，但如孔洞中充填、结晶有其它矿物时，则对选矿不利。㈧似层状构造矿物种各种矿物成分呈平行层理方向嵌布，层间接触界线较为整齐。——一般铁、锰、铝的氧化物和氢氧化物具有这种构造。其选别难易程度取决于层内有用矿物颗粒本身的结构关系。㈨胶状构造胶状构造是在胶体溶液的矿物沉淀时形成的。——是一种复杂的集合体，由弯曲而平行的条带和浑圆的带状矿瘤组成。这种构造裂隙较多。胶状构造可以由一种矿物构成，或者由一些层状交错的矿物带所形成。如果有用矿物的胶体沉淀和脉石矿物的胶体沉淀彼此孤立地不是同时进行，则有可能选别。如二者同时沉淀，形成胶体混合物则难于用机械方法选别。3.4.3矿石的造构构成矿石结构的主要因素为：矿物的粒度、晶粒形态（结晶程度）及嵌镶方式等。㈠矿物颗粒的粒度一般可将矿物颗粒的粒度分为：⑴粗粒嵌布：粒度尺寸20~2mm，肉眼可见。——一般可采用重介质、跳汰及干式磁选进行选别。⑵中粒嵌布：粒度尺寸2~0.2mm，放大镜下用肉眼观察和测量。——一般可采用摇床、磁选、电选、重介质及表层浮选进行选别。⑶细粒