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。     

工艺矿物学自动分析仪(BPMA)在影响金氰化浸出的工艺矿物学因素研究中的应用

金的赋存状态和工艺矿物学特性是提高金回收率的根本因素。青海某氰渣浮选尾矿中金品位偏高,达3.2g/t,损失严重。为查明金损失原因,利用BPMA-SEM-EDS等手段对尾矿进行了深入的研究。结果表明：金矿物种类相对简单,主要为自然金,含少量银金矿;金矿物的嵌布粒度微细,绝大多数嵌布粒度在5微米以下;裸露金占有率15.26%,包裹金占有率84.11%且绝大多数被黄铁矿包裹;样品中存在少量砷酸盐类矿物,可能会影响金的浸出。提高磨矿细度和适当延长浸出时间,有利于金的浸出;通过浮选富集黄铁矿可以富集金,再进一步细磨,有利于金的进一步回收;重视脱除砷的影响,有利于提高金的浸出指标。     

工艺矿物学参数自动测量技术研究

工艺矿物学是研究矿物加工不同阶段矿物样品的矿物学特征,通过对选矿流程各阶段的中间产品进行取样分析,计算出多种工艺矿物学参数,从而指导选矿流程。本文介绍了一套自动测量工艺矿物学参数的方法,整理了工艺矿物学参数的结构关系。根据工艺矿物学参数的要求,本文还提出了三种新的粒径度量方法：中心拉线粒径、Feret粒径及Clamp粒径,丰富了粒径的表征方法。     

工艺矿物学研究的新技术与新理念

近年来,基于扫描电镜的矿物自动分析仪如QEMSCAN（Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electronic Microscopy）、MLA（Mineral Liberation Analyser）和AMICS（Advanced Mineral Identification and Characterization System）已经广泛应用于矿物的自动识别与测量;激光剥蚀等离子质谱仪（LA-ICP-MS）由于其在痕量上的检测优势,使元素赋存状态的研究更加准确与深入;飞行时间二次离子质谱仪（TOF-SIMS）的应用为研究矿物表面特性及其变化提供了便利和可靠的方法。部分大型矿山企业在地质勘查阶段就对不同区段的样品进行工艺矿物学研究,关注矿石性质的空间变化给选矿工艺及指标带来的影响,为及时优化改进工艺流程提供依据和指导。就目前研究成果而言,矿物自动测量与分析技术的不断完善,建立数学模型预测选矿指标以及矿物三维数据表征技术在工艺矿物学研究中的应用是其持续发展的新趋势和方向。      

矿物自动定量分析系统在低品位微细粒钼矿工艺矿物学研究中的应用

钼是一种重要的战略矿产资源,素有“能源金属”、“战争金属”之称。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),结合化学分析、X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分析手段,对陕西某低品位微细粒钼矿的工艺矿物学特征进行了自动、快速、定量研究,查明了矿石的矿物组成、主要矿物嵌布特征、矿物粒度分布,详细测定了不同磨矿细度产品中辉钼矿的解离度,并阐明了影响矿石中钼等有价元素选别指标的矿物学因素,快速、准确地为选矿工艺流程优化提供了合理的参考建议。建立的BPMA-SEM-EDS分析技术,为金属矿产岩矿鉴定和选冶工艺矿物学研究提供了一套行之有效的分析方法。     

矿物自动定量分析系统在金的赋存状态研究中的应用

为查明金品位2.7 g/t的胶东某金矿石中金的赋存状态,利用矿冶科技集团有限公司自主研发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。     

西藏某氧化铜矿工艺矿物学特征及浮选技术研究

为探索西藏某氧化铜矿的难选原因,提高铜矿资源回收率,利用矿物自动分析系统(AMICS)分析了矿物组成、元素含量及分布、矿物连生定量关系和包裹程度。矿石中铜含量为0.91%,其中氧化铜矿为孔雀石和斜硅铝铜矿,占比为30.30%,硫化铜矿为斑铜矿、辉铜矿和黄铜矿;矿石难选的主要原因一是含有明显的孔雀石和斜硅铝铜矿,二为辉铜矿与斜硅铝铜矿连生明显,孔雀石与石英包裹夹杂严重。利用组合捕收剂二甲基二硫代次磷酸铵、表面活性剂和羟肟酸的协同作用,粗精矿中铜的回收率从76.85%提高到78.99%。对难选氧化铜矿的分选研究、实际生产具有参考价值。     

MLA在斑岩型锡石矿工艺矿物学研究中的应用

某斑岩型锡矿有价矿物以锡为主,伴有少量钼、铋、钨等有价元素,其锡石嵌布粒度细微,呈细粒星散状浸染嵌布于脉石矿物中,属极难选矿石,生产工艺流程锡回收率较低。经磨矿、粒级选别等多条件试验,最终推荐浮选—分质分流分选重选工艺。利用矿物自动分析系统(MLA),结合X射线荧光光谱仪对原矿、锡精矿Ⅰ、锡精矿Ⅱ和尾矿进行工艺矿物学研究,查明矿物组成、嵌布粒度、解离度、连生及包裹关系,研究结论为浮选—分质分流分选重选优化提供重要参考及技术支撑。