矿物晶体与选矿有关性质的研究及在选矿中的作用

845 编辑：中冶有色技术网来源：刘兴美敖迎春李召东姜瀚博

2024-03-04 14:42:29

摘要：我国是矿产资源大国同时也是人均矿产资源小国。尽管近年来资源综合利用趋于精细化，然而仍有相当大部分企业采用粗放型生产加工。其根本原因在于矿物的种类繁多、化学、物理、物理化学性质千错万别，甚至同一种矿物的组成和性质也不太一致。这给矿物分选研究带来了很多难题，再加上我国相关技术条件的限制，因此对一些矿物分选还不能取得理想的结果。其中晶质矿物占相当大的一部分，故对矿物晶体性质的研究对指导选矿有着重要的意义

关键词：晶体性质晶体测试选矿

中图分类号：TF762.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-075-01

晶质矿物在目前可被工业利用的矿石中有着很大的份额，在国民经济中具有重要的作用。像煤这样产量巨大的一次能源，其尾矿便含巨大的晶体矿物。因此在开展资源综合利用与精细化工等方面也是十分重要的课题。本文针对科研工作者在所做与选矿有关晶体的性质方面的基础研究,研究矿物晶体常用的测试技术设备及晶体性质对选矿工艺流程的指导作用等方面进行了粗浅的总结。

1.与选矿有关的晶体性质的基础研究

矿物晶体的物理、化学、物理化学的性质,晶体习性,结构构造,连生特性,嵌镶关系等无不成为选矿过程中的重要因素，甚至较大程度的影响着选矿的工艺流程及分选指标。

1.1矿物晶体化学性质的基本研究

1.1.1组成矿物晶体的粒子：矿石是否具有工业利用价值主要看矿石中的有价元素、有益组分和有用矿物。而这些均需首先清楚矿石的化学组成及矿物组成。组成矿物的基本结构单位是原子、离子和分子。据此，我们可将构成晶体的格子构造分为原子晶格、金属晶格、离子晶格和分子晶格。显然不同晶格构造的晶体结合力、结构特点、光学性质、力学性质、溶解性、电学性质、磁性等均存在较大的差异。

1.1.2晶体的同质多像与类质同象现象：同质多像是指在不同的物理化学环境中，相同的化学组分而形成结构不同的几种晶体。尽管它们的化学组成相同，但构造不同决定了它们性质有时差异较大，例如石墨与金刚石。类质同象指化学成分不同但类似而结晶构造相同，在结晶过程中构造单位可以相互替换，而不改变晶体构造的现象。很明显，在选矿中类质同象十分严重的影响精矿的品位,对某些稀有元素，特别是分散元素造成物理方法无法分选。

1.1.3胶体矿物的性质：直径1—100um的矿物微粒分散于分散剂中形成胶体。自然界的胶体矿物主要为水溶胶，分散质具有直径微小、难容、成分复杂、比表面积大可以吸附大量的离子而带电、状态不稳定等特点。因此在选矿过程中它以矿泥的形式影响矿浆的黏度、电负性及精矿的品位等。作为尾矿极難处理，但在一定的条件下也有一定的价值。如氧化锰的胶体常吸附钴，胶凝作用形成的含钴硬锰矿常作为钴矿开采。

1.2矿物晶体物理及物理化学性质的研究

在目前的选矿工艺中物理选矿仍然保持着主导作用。因为矿物间的物理性质存在较大的差异，尽管物理分选相对比较成熟，但随着富矿的不断消耗，矿石“贫、细、杂的特点逐渐加剧，对进一步研究其物理、物理化学性质仍很重要。

1.2.1晶体矿物的光学性质：矿物晶体的光学性质主要研究晶体对光线（可见光及特殊光线）的吸收、折射、反射、透射以及引起光线的干涉、散射、衍射等现象。这对岩矿鉴定有重要的意义，也为分析矿石的性质、制定选别方案提供依据。

1.2.2晶体的力学性质：包含弹性、挠性、延展性、脆性、硬度、解理及裂开，其中尤为重要的为解理、裂开和硬度。根据解理程度可分为完全解理、中等解理和不完全解理。裂开与晶体结构有着不可分割的关系。硬度按摩氏硬度划分为10个标准。它们主要影响选前作业，对破碎、磨矿方式及段数有着决定性的作用，对设备选型也存在较大的影响。

1.2.3：晶体其它物理、物理化学性质：矿物晶体导电性、磁性、相对密度、放射性、导热性、表面积、疏水性等也对选矿有重要的影响。

1.3晶体矿物的结构构造

晶体矿物的结构构造是矿物颗粒或集合体的形状、大小和相互结合关系及矿物的结晶程度。矿物颗粒的粒度大小与破碎、磨矿和选别发方法有着重要的关系。矿物晶体颗粒嵌布与选矿的关系可分为粗粒嵌布、中粒嵌布、细粒嵌布、微粒嵌布、次显微嵌布、胶体分散，并且不同的嵌布粒度对应着不同的选矿方法。对砂矿矿物的粒度组成及各粒级的金属分布率的研究对分选优重要意义。矿物的形态有很多种，不同形态的矿物对应的选别方法有所差异，特别是对碎磨流程有较大的影响，还需看矿石中有用矿物的嵌布特性、分布的均匀程度是否有其他的矿物包体等。由矿物颗粒结晶的完整程度将矿物分为自形晶、半自形晶及他形晶。矿物颗粒结晶完整有利于破碎、磨矿和选别。晶体构造对矿物工艺性质也有较大的影响，以硅酸盐为例，由于硅氧骨干聚合形式不同导致了它们性质各异。

2.矿物晶体研究常用的测试设备：

偏光显微镜、反光显微镜、XRD、SEM、TM、IR、DTA、TG等。

3.矿物晶体研究对选矿的指导作用

3.1破碎与磨矿

破碎与磨矿作业占选场能耗的60%，并且碎磨指标直接影响选别作业，我们也提出不少节能思想如多碎少磨、以碎代磨预先抛尾、分段磨矿分段选别等。然而这都需要对矿物晶体的性质有充分的认识，晶体的解理、裂开、硬度、形态、结合特性、大小、晶体习性等较大程度决定碎磨作业。

3.2对选别工艺的作用

目前选场使用较多的工艺为重、磁、浮的一种或几种。另外，还有少部分电选、化学选矿与生物浸出，采用何种方法取决于矿石中有用矿物与无用矿物的性质差异。

3.2.1晶体性质对重选的影响

重选的内因是矿物间的密度差异，用e来衡量矿物重选分离的难易程度，然而粒度与形状会影响按密度分选的精确性，矿物晶体在碎磨过程中的一些性质也会作用于分选作业，如产生大量细粒级矿粒则需要洗矿脱泥，二晶粒的疏水性又影响洗矿效果，矿石中有用矿物结晶粒度组成及各粒级的金属分布率对砂矿选别具有重要意义矿物晶粒间的嵌镶关系影响选矿入选粒度、选别段数、以及中矿的处理等晶体表面的化学性质也对重选产生重要影响。Michell（1968）首先证实了矿物表面电化学性质对重选的影响。

3.2.2晶体性质对浮选的影响

矿物的可浮性不仅与药剂的作用特点及活化程度有关，而且也与矿物晶体本身的电化学性质有关，研究矿物晶体的电极电位变化，双电层的微分电容，极化特征等均有助于控制浮选过程，科学工作者对晶格缺陷的研究、证实其可作为表面化学活性中心，矿物的吸附性、可浮性或催化性质都与表面活性中心有关。以前，人们研究矿物可浮性只集中在矿物表面而晶体的内部性质也对浮选有着重要作用：（1）晶格大小对选择捕收剂的影响（2）配位数影响矿物的可浮性（3）极化作用对可浮性的作用（4）晶格中键的类型对可浮性的影响。

4结束语：随物理学及物理化学等基础学科的快速发展，矿物晶体的性质研究已从晶体宏观表面的初浅研究深入到晶体内部及表面改性的精细加工研究。研究的手段也多种多样，深入开展晶体化学、晶体光学、晶体物理学等对指导选矿工艺流程、控制选矿工艺条件、开发新工艺、新设备、新药剂有着深远的意义。

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