MLA自动检测技术在低品位钼矿石工艺矿物学研究中的应用

梁冬云,邹 霓,李 波

(广州有色金属研究院,广东 广州 510650)

随着现代工业的迅猛发展,对各种金属的需求与日俱增,国内外均面临着矿业大发展的势头,矿石难选程度加深和选矿技术水平的提升,突显工艺矿物学研究的重要性。长久以来,工艺矿物学以光学显微镜为主要测试工具开展对矿石物料的研究工作。由于天然矿物种类繁多、各矿物组成的复杂性,定量测定矿石的工艺矿物学参数,如矿石中矿物组成和含量,磨矿产品中矿物单体解离度,选矿流程中的矿物走向等是一项费时费力的工作,难以及时地为选矿工艺研究提供矿物信息和数据。尤其是对低含量和复杂矿石,检测工艺矿物学参数的难度更大。早在 80年代,伴随着计算机技术和现代测试技术的发展,英、美等国研究 X射线图像法、螺旋旋转光谱法、反射率色谱颜色定量等测试方法,以达到对工艺矿物学参数的自动检测,但由于方法的适应性差等问题而未能推广应用；我国对自动检测方面的研究在一些高等院校和科研单位也曾一度兴起,大多的研究是依托显微镜与计算机的结合,开发自动图像分析系统,但由于矿物的光学性质复杂,这些研究成果基本上没有得到成功的应用。

近 10年来,国外自动检测技术发展较快,多数矿业大国,都开发各具特色的技术,以澳大利亚 JK技术中心(JKTech)和加拿大 CANMET的W.Petruk和 R.Lastra的技术应用较为广泛。JKTech的MLA技术在国际上处于领先地位。广州有色金属研究院于 2008年引进澳大利亚 JKtech Pty Ltd的MLA技术,并成功用于多种类型矿石的工艺矿物学研究。

众所周知,大多数钼矿石的钼矿物含量稀少,辉钼矿具有页片状、鳞片状晶形,传统的工艺矿物学方法——矿物分类富集,显微镜统计的矿物定量方法误差极大,尤其是辉钼矿解离度的测定更难以准确。本文针对广东省某低品位钼矿石,采用MLA自动检测技术,实现对该钼矿石的工艺矿物学参数的快速准确检测。

1 MLA技术的基本组成和工作原理

MLA技术的基本硬件组成为扫描电镜和能谱仪,并配合矿石自动测定系统(MLA)软件。MLA技术利用充分反映矿物相的成分差别特征的背散射电子图像作为基础图象,运用现代图像分析技术,能谱快速分析技术,从工艺矿物学的角度设计软件,针对测试样品建立矿石标准矿物序列。基本原理是通过电镜软件、能谱分析技术与MLA软件的结合,实现自动样品位移,背散射电子图像颗粒化处理区分不同物相,自动采集不同物相的能谱数据,利用能谱产生的 X射线准确鉴定矿物,建立样品矿物标准库、计算机自动拟合计算后获取工艺矿物学参数。主要的工艺矿物学参数包括矿石的矿物种类和含量、样品中各矿物粒度分布、矿物解离度等。

2 工艺矿物学自动检测技术应用研究

2.1 检测样品制备

为了保证试样的代表性,从破碎至 -2 mm的选矿试样中缩分获取矿物定量测定样品,样品制备流程见图 1。将所得分级样品分别采用环氧树脂冷镶制样。

图 1 样品制备流程

2.2 矿物鉴定及矿物定量应用研究

将分级样品磨制成矿物砂光片,采用MLA技术测定,所获取的该矿石矿物种类和矿物含量数据见表 1。矿石化学多元素分析结果：Mo 0.094%, WO30.03%,Cu 0.018%,S 0.18%,Fe2O32.67%, K2O 2.37%,Na2O 1.01%,SiO274.58%,Al2O312.38%。原矿化学分析的钼含量与经MLA矿物定量结果计算的各矿物钼含量配分总和∑CMo=0. 092%很接近,其配分平衡系数为 97.87%；各矿物硫的含量配分总和∑CS=0.18%,与矿样中硫的实测化学分析值 0.18%完全吻合,其配分平衡系数为100%。结果表明,钼和硫在各矿物的配分总和可对应于化学分析值,具有较高的准确性；至于硅和铝的配分检验具有一定的特殊性。表 1中,经MLA矿物定量结果计算的各矿物硅含量配分总和∑CSiO2= 71.964%,矿样中硅的实测化学分析值为 74.58%差别较大,其配分平衡系数为 96.49%；各矿物铝的含量配分总和∑CAl2O3=14.075%,矿样中实测铝的化学分析值为 12.38%,其配分平衡系数为113.69%,硅的配分平衡系数大于 95%,属于允许误差范围,而铝的配分平衡系数均较大,这是因为大多数硅铝酸盐矿物中元素的类质同象置换十分复杂,各矿物中硅和铝的理论值含量不是固定的,而是一定变化范围,如白云母 (SiO241%～50%,Al2O321%～38%)、钠长石等矿物的含硅量和含铝量取值的不确定性造成的误差,而不是MLA矿物定量检测产生的误差。

表1 钼矿石的MLA定量结果 %

2.3 辉钼矿解离度测定应用研究

对于选矿分离工艺,有用矿物的单体解离度是重要的工艺矿物参数。解离度测定实质上就是统计磨矿产品中目的矿物的单体颗粒与连生体颗粒的相对比例。对于钼矿石的磨矿产品,一般来说钼品位小于 0.1%,辉钼矿的矿物含量也只有不足 0.2%,也就是说,统计 1 000个矿物颗粒,才有 1～2颗为辉钼矿。为了减少测定的工作量,保证测定精度,在采用显微镜人工测定之前,必须用重液分离的方法预先富集重矿物,以此提高待测样品中辉钼矿含量,重产品制砂光片显微镜直线法统计测定解离度,分离出来的轻产品进行化学分析,最后计算出各粒级样品的解离度。

在对该钼矿石的选矿试验中,根据各矿物的嵌布粒度和探索性试验情况,确定磨矿细度为-0.074 mm占 60%。由于粗粒片状的辉钼矿具韧性,不易破碎,富集在 +0.2 mm筛级产品中,根据各筛级的辉钼矿分布情况,+0.2 mm筛级产品采用体视显微镜,人工测定辉钼矿解离度,-0.2 mm以下筛级产品采用MLA工艺矿物学自动检测系统测定辉钼矿解离度,测得该钼矿石在 -0.074 mm占60%的磨矿细度下,辉钼矿的单体解离度见表 2。MLA解离度测定通过统计大量的颗粒 (一般为20 000～50 000颗粒)达到较高的精度,并采用根据我们的经验,当钼品位低于 0.1%,MLA统计分析的颗粒数必须达到 40 000颗以上才能达到要求。

表 2 原矿磨矿细度 -0.076 mm占 60%时辉钼矿解离度测定结果

2.4 选矿尾矿中钼的损失状况考查应用研究

在钼矿选矿试验中,总尾矿钼品位为0.008 8%,为了考查尾矿中钼的损失状况,采用MLA技术对尾矿进行查定,测定结果表明,尾矿中损失的辉钼矿解离度为零,全部为小于 15%的连生体(见图 2、图 3),主要与石英和白云母连生,辉钼矿与其他矿物的连生关系见表 3。

表 3 尾矿中辉钼矿与其他矿物的连生关系

图 2 扫描电镜放大 600倍尾矿中浸染分布于黑云母(B iotite)中的辉钼矿(Molybdenite),辉钼矿粒度 (短径)1～15μm

图 3 扫描电镜放大 1 200倍尾矿中被石英(Q uartz)包裹的辉钼矿 (Molybdenite),辉钼矿粒度(短径)2～3μm

3 结果和讨论

(1)MLA自动检测技术对矿石中矿物的含量检测结果具有较高的准确性,对矿物含量的检测结果可对应于化学分析值。

(2)MLA技术极大地简化了解离度测定的程序,特别是对低含量矿物解离度测定可免除重液预富集,并可达到很好的效果。

(3)将国外先进的矿物定量测试技术引入我国工艺矿物学研究领域,促进检测从半定量到实现快速定量,将工艺矿物研究水平提高到一个新的高度。

[1] 周金平,吴 峰,贾木欣.伊春鹿鸣钼矿工艺矿物学研究[J].矿冶,2008,17(2)：111-113.

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