自动矿物学：Ⅰ. 技术进展与应用

近年来，“自动矿物学”（或“定量矿物学”）的概念和相关技术得到了显著的发展和广泛的应用，使矿物学研究，尤其是工艺矿物学研究从人工测试走向自动化测试、从定性研究走向定量研究。本文评述了自动矿物学的技术进展与应用，主要包括：①矿物分析技术发展阶段；②自动矿物学技术国际研究进展与国内研究现状；③自动矿物学的应用领域及发展趋势。在此基础上，总结了基于扫描电镜的自动矿物学技术的基本原理以及选矿产品环氧树脂抛光片制备过程中需要注意的一些问题。以期为固体地球科学研究和矿产资源开发利用过程中遇到的一些瓶颈问题提供新的研究途径和新的思路。     

基于工艺矿物学自动分析系统的微细粒金矿物量化表征

矿石中金的赋存状态和工艺矿物学特性是确定选冶工艺、提高金回收率的根本因素。采用工艺矿物学自动定量分析系统（BPMA）,结合扫描电镜-X射线能谱仪（SEM-EDS）,详细研究了胶东某蚀变岩型低品位（Au @1.1g/t）金矿石中微细粒金矿物的赋存状态及工艺矿物学特征。结果表明：矿石中金属硫化物主要为黄铁矿;脉石矿物主要为石英,其次为绢云母和钾长石。金矿物主要为银金矿、金银矿等金-银互化物,其平均成色为596.2‰;金矿物嵌布粒度细微,均在10μm以下;金的载体矿物种类较多,绝大多数金矿物与黄铁矿等金属硫化物嵌连;金矿物的嵌布状态主要为硫化物包裹金和裂隙金,含少量粒间金,其占有率分别为40.18%、39.75%和7.48%;通过浮选富集黄铁矿等硫化物并对粗精矿进行再磨,有利于提高金的回收率。BPMA-SEM-EDS自动、定量、可视化分析方法可以快速、高效、准确表征矿石中金的赋存状态和矿石工艺矿物学特性。     

矿物自动定量分析系统在金的赋存状态研究中的应用

黄金是人类较早发现和利用的金属,由于其稀少、特殊和珍贵,素有“金属之王”的称号,享有其它金属无法比拟的盛誉。为查明金品位为2.7g/t的胶东某金矿石中金的赋存状态,利用中国首套具有自主知识产权的矿物自动定量分析系统——工艺矿物学自动分析仪（BPMA）,结合扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、化学物相分析等综合手段,系统研究了该金矿石的工艺矿物学特征,查明了矿石的矿物组成、嵌布特征、粒度分布,详细测定了矿石中金矿物的种类、金与载体矿物之间的镶嵌关系、金矿物的粒度分布、金在矿石中的赋存状态等关键参数,并阐明了影响矿石中金回收的矿物学因素,为选矿流程设计与优化提供可靠、有效的参考建议。BPMA-SEM-EDS是一种高效、可靠、准确分析矿石中金赋存状态的方法。     

X射线CT技术在工艺矿物学中的应用

工艺矿物学主要通过研究各类矿石性质为制定合理的选冶工艺流程提供理论依据,在矿床综合评价以及矿产资源合理高效利用过程中均发挥着重要作用。在工艺矿物学的研究过程中,利用传统分析手段往往只能获取矿石的二维平面信息,而缺乏对矿石三维矿物学和结构的了解。近年来,X射线CT技术因其独特的对样品三维结构特征的无损提取能力,在国际上已逐步应用于工艺矿物学研究领域。本文介绍了X射线CT的结构、成像原理,以及利用X射线CT对矿物粒度、解离特征、矿物量等重要工艺矿物学参数进行量化表征的典型应用实例。随着X射线CT硬件设备的性能提升和数字图像处理技术的不断发展,X射线CT技术将可能成为工艺矿物学研究中的重要分析测试手段。     

从工艺矿物学角度探讨某些难处理资源开发利用中的问题

探讨铜镍硫化矿矿石、钼矿石、大洋锰结核、脉石矿物中含弥散状磁铁矿矿石、含磁性硅酸盐矿物的赤铁矿矿石及某些含放射性矿物矿石等的开发利用过程中应注意的问题,并总结了影响矿石选矿的工艺矿物学因素。这样的总结可与自动工艺矿物学参数测试系统结合,形成资源可利用性评价的智能系统。     

基于扫描电镜的自动矿物学新技术——BPMA及其应用前景

自动矿物学方法和技术的出现和应用,是工艺矿物学研究领域所取得的最大成就。本文系统介绍了我国首个具有自主知识产权的自动矿物学新技术——工艺矿物学自动分析仪(BPMA)的基本原理,并探讨其应用前景。BPMA基于扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS),能够自动、快速、准确测定样品的矿物组成及含量、粒度、解离度、连生程度、元素赋存状态等各项工艺矿物学参数。该系统主要应用于矿物加工领域,特别适用于选厂选矿流程工艺矿物学参数的实时监测、流程波动原因查找、选矿流程缺陷诊断,在选矿流程设计与优化方面非常有用。此外,在“稀”、“伴”、“细”战略性关键金属矿物查找与赋存状态定量研究、矿石可利用性评价等方面也有很大优势。     

基于扫描电子显微镜的自动矿物学新技术——BPMA及其应用前景

自动矿物学方法和技术的出现和应用,是工艺矿物学研究领域所取得的最大成就。系统介绍了中国首套具有自主知识产权的自动矿物学新技术—工艺矿物学自动分析仪(BPMA)的基本原理,并探讨其应用前景。BPMA基于扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS),能够自动、快速、准确、定量测定样品的矿物组成及含量、粒度、解离度、连生程度、元素赋存状态等各项工艺矿物学参数。该系统主要应用于矿物加工领域,特别适用于选矿厂选矿流程工艺矿物学参数的实时监测、流程波动原因查找、选矿流程缺陷诊断,在选矿流程设计与优化方面非常有用。此外,在"稀"、"伴"、"细"战略性关键金属矿物查找与赋存状态定量研究、矿石可利用性评价等方面也有很大优势。     

某含金矿石的工艺矿物学研究

某含金矿石中有用矿物为自然金及银金矿,金品位为35g/t。为充分研究该矿石的工艺矿物学特性,通过化学分析、扫描电镜、X射线能谱仪、BPMA(北京矿冶研究总院开发的工艺矿物学参数自动测量系统)等分析手段,对矿石的化学成分、化学物相矿物组成、矿物嵌布特征、金的赋存状态、含金矿物的粒度、含金矿物解离度及影响金回收的矿物学因素等进行了系统研究。结果表明:矿石中金主要以自然金和银金矿形式存在,粒度以细粒金、微细粒金为主,分别占72.96%、27.04%;金矿物的嵌存状态以连生金为主,占65.11%,次为单体金,占31.06%,另有少量的包裹金和晶间金,分别占3.75%和0.08%;研究结果对矿石分选工艺流程的制定具有指导意义。     

广西下雷碳酸锰矿强磁分选工艺技术基础研究

本文分析了该矿锰矿物与脉石矿物呈微粒微细粒状紧密嵌布、相互混杂等工艺矿物学特征，提出了对该矿石只能走不同矿物集合体分选的技术路线。系统研究了不同矿石类型与其工艺性质，不同层位、品级、地段、空间矿石化学成分与其磁性的变化关系；详细研究了矿石在不同励磁电流条件下分离出的磁性、非磁性物化学组分的变化与分布；对该矿强磁选工艺流程及产品结构作了浅析并预测了选别技术指标。     

用计算机着色技术提高工艺矿物学镜下鉴定效率

针对传统的工艺矿物学镜下鉴定方法所存在的劳动强度大、测量速度慢、易受人为因素影响等缺点，进行了结合现有设备，采用计算机着色技术提高工艺矿物学镜下鉴定效率的研究。对20个样本的矿物含量测量结果表明，采用计算机着色技术可使测定时间平均节约近2／3，大大提高了镜下鉴定效率。     

自动矿物分析系统的统计误差分析

通过简化假设,提出了工艺矿物学中矿物体积百分含量p、统计量n与相对误差E的数学模型。对给定目标矿物的体积百分含量、统计颗粒数和置信度,可以估算出目标矿物的测量误差。采用四种矿物调配成已知含量的样品,用于验证自动矿物分析系统的测量精度。验证试验表明,当统计量越大时,不同含量的矿物的测量值均向理论值收缩,反之统计量变少时其测量值越偏离理论值,造成统计误差增大。通过对统计量的选择,可以实现对不同品位矿石的工艺矿物学参数的准确测量。     

澳大利亚某磁铁精粉工艺矿物学研究

利用X射线荧光光谱分析(XRF)、化学分析、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、矿相显微镜和矿物参数自动定量分析系统(MLA)等分析方法,对澳大利亚某磁铁精粉进行了工艺矿物学研究。详细阐述了矿样的化学成分、铁物相分布、矿物组成及其主要铁矿物和脉石矿物的工艺特征。样品中有用矿物以磁铁矿为主,磁铁矿解离度较高,脉石组分的主要为SiO2和碱金属矿物。本文可为该矿石的选矿工艺研究提供矿物学基础资料。     

西北地区某钛铁矿中钪的赋存状态研究

这是一篇工艺矿物学领域的论文。为查清某伴生钪的低品位钛矿矿石性质，采用化学分析、电子探针、X射线衍射、AMICS矿物自动分析仪和光学显微镜等手段，对矿石的物质组成、矿物嵌布特征以及钪、铁、钛元素的赋存状态进行了详细的工艺矿物学研究。结果表明：矿石中钪主要赋存于钙镁硅酸盐中，分布率达94.93%，仅针对钙镁硅酸盐类矿物进行选冶工作即可取得优异的钪回收指标。研究结果对钛矿石伴生钪的选冶及矿床下一步开发利用具有重要指导意义，也对类似含钪钛矿床中钪的赋存状态研究具有重要启示。     

用自动的图象分析法研究长石矿物的结构和解离特征

用自动的图象分析法研究了以钠长石及微斜长石为长石矿物和以石英及白云母为脉石矿物的结晶岩矿石中的矿物结构特征，以确定用地陶瓷工业的长石类矿物的选别方法。自动图象分析法为评价磨矿过程提供所需的大量矿物分析定量数据。通过测定显微探针产物的反散射电子信号而获得磨片表面的图象。     

内蒙某铁矿石的工艺矿物学研究

为了探索内蒙某铁矿石的工艺矿物学性质，对该矿石开展了较为全面的工艺矿物研究，结果表明:该矿石全铁品位为23.52%，矿石中的铁主要以磁性铁的形式存在，占总铁的85.60%, 其次是赤铁矿、褐铁矿中的铁，占总铁的7.35%，以硅酸盐形式存在的铁占总铁的6.33%，只有微量的铁在硫化矿物中，占总铁的0.72%；矿石的主要金属矿物为磁铁矿，含有少量的赤铁矿、黄铁矿，可见微量的黄铜矿和闪锌矿，脉石矿物主要有石英、长石（钾长石、钠长石、斜长石）、角闪石（阳起石、绿钠闪石等）、云母（黑云母、白云母等）、绿泥石、方解石、磷灰石等；通过对该矿石开展系统的工艺矿物学研究，为该类资源的综合开发利用提供了主要的基础数据支撑。      

国外某含硫磁铁矿石工艺矿物学研究

利用化学多元素分析、化学物相分析、光学显微镜等综合手段,对国外某含硫磁铁矿型矿石进行了系统的工艺矿物学研究。全面了解了该含硫磁铁矿石的化学组成、矿物组成及相对含量、矿石的自然类型、矿石的结构构造以及矿石矿物工艺粒度组成,阐明了影响选矿工艺的矿物学因素,并提出了提出适合该矿石的磨矿粒度以及工艺流程。     

某含金矿石的BPMA自动工艺矿物学研究

某含金矿石中有用矿物为自然金及银金矿,金品位为35 g/t。为充分研究该矿石的工艺矿物学特性,通过扫描电镜、X射线能谱仪、BPMA软件系统等分析手段,对矿石的元素成分、物相矿物组成、矿物嵌布特征、金的赋存状态、含金矿物的粒度、含金矿物解离度及影响金回收的矿物学因素等进行了系统研究。结果表明:矿石中金主要以自然金和银金矿形式存在,粒度以细粒金、微细粒金为主,分别占72. 96%、27. 04%;金矿物的嵌存状态以连生金为主,占65. 11%,次为单体金,占31. 06%,另有少量的包裹金和晶间金,分别占3. 75%和0. 08%;研究结果对矿石分选工艺流程的制定具有指导意义。     

四川某高磷鲕状赤铁矿工艺矿物学研究

通过对四川某高磷鲕状赤铁矿进行详细的工艺矿物学研究,查明了该矿石的化学成分、矿物组成、结构构造、主要矿物嵌布特性和有益有害元素的赋存状态,为该矿石的选矿工艺研究提供了依据。     

某低品位难选铜钨硫化矿工艺矿物学研究

某铜钨硫化矿矿物组成复杂,Cu、W品位低且与脉石矿物嵌布粒度细,分选提纯困难。为了确定合理的分选工艺,针对该矿石开展工艺矿物学研究,分析了矿石的化学组成、矿物组成及与脉石矿物嵌布粒度分布特征,为后续的分选工艺确定奠定基础。     

刚果(金)某氧化铜钴矿工艺矿物学特性及对浸出工艺的影响

为合理开发利用刚果（金）某氧化铜钴矿提供理论依据，利用先进仪器—矿物参数自动定量分析系统（AMICS）、扫描电子显微镜等综合手段对该矿进行了工艺矿物学研究，指出影响铜钴浸出的矿物学因素。结果表明，铜的氧化率为92.22%，氧化铜矿物主要为孔雀石和蓝磷铜矿；钴的氧化率为85.84%，氧化钴矿物主要为水钴矿。矿石中铜钴矿物粒度分布不均，其中，铜矿物以中粗粒为主，钴矿物以中细粒为主，并且黏土矿物较多，铜钴矿物在粗磨条件下易与脉石裸露连生，因此建议在适当粗磨条件下采用酸法搅拌浸出工艺回收铜钴。矿石中分别有3.69%的铜和9.46%的钴以吸附态分布在褐铁矿和铁锰水合氧化物中，这部分铜、钴较难浸出，是影响浸出率提高的主要因素。