工艺矿物学的概念与基本任务

王昕

（成都理工大学，四川 成都 610059）

1 工艺矿物学的概念及其在矿物材料学专业人才培养中的作用

工艺矿物学，以工业固体原料及其产物的矿物学特征和加工时组成性状为研究目的的边缘性科学。汪灵等（1995）认为，矿物材料是指以天然矿物或岩石为主要原料，经不以提炼金属和化工原料为目的的制备与合成所获得的材料，或者直接应用其物理、化学性质的矿物或岩石。根据这一定义，矿物材料应当包括经加工、改造得到的材料和直接应用其物理化学性能的矿物和岩石这两大部分，并根据叶大年院士的意见，试图通过“经不以提炼金属和化工原料为目的制备与合成”这一限制性表述，将矿物材料与金属材料、化工产品等区别开来。

1.1 工艺矿物学研究目的

工艺矿物学工艺矿物学研究的目的在于：对矿床进行合理地综合评价，对矿床、矿石和矿物的物理、化学性质进行研究，为选择与确定最佳的矿石处理方案提供有力的依据。

矿物学是一门綜合性很强的学科。一方面要用地质学方法观察这种天然化合物的产状，一方面要用化学和物理学的方法研究他們的化学成分、結晶和物理性质，然后綜合地质学、化学和物理学理论进行分析解释。

1.2 工艺矿物学研究方法

偏光显微镜：通过薄片研究和鉴定透明矿物种类、含量、粒度及相互之间关系等。

反光偏光显微镜：通过光片研究和鉴定不透明矿（金属矿物）种类、含量、粒度及嵌布关系。

单矿物分离：基本上与选矿所采用的方法相同，仅是规模不同。

双目镜下单矿物鉴定和挑选，①进行单矿物化学分析；②进行同位素测定；③进行未知矿物 X 射线分析；④称重各种单矿物重量百分含量；⑤包裹体测温等等。

X 射线分析：①鉴定矿物；②测定矿物含量；③测定矿物的晶包参数。

差热分析：鉴定含水矿物、碳酸盐、含水硼酸盐及硫酸盐矿物，如粘土矿物，方解石，白云石，菱镁矿等都可以通过差热分析而准确鉴定。

电子探针：光片中偶然见的一颗微小矿物（＞0.002mm）矿相显微镜下不能确定其矿物名称时，用电子探针即可直接测定该矿物化学成份，达到鉴定矿物的目的。经验证明对鉴定铂族矿物很有效。

电镜扫描：研究金等贵金属元素在黄铁矿中赋存状态是十分有效的。

2 工艺矿物学基本任务

研究工业固体原料及其产物的矿物组成及其分布。

对影响或制约生产工艺运行质量的矿物性状进行分析，这些性状包括几何、物理、化学等方面的表现与特征。

3 工艺矿物学近十年的进展

我国的工艺矿物学在过去十年中的重大进展主要表现在以下几方面：矿物加工和冶金工艺矿物学的发展与应用；初步建立了矿物-生物浸矿机制和各类微生物冶金的制约因素，为生物选矿和冶金过程中工艺矿物学奠定了新的理论基础。

新的分析技术的发展及其应用使工艺矿物学开始从定性走向定量；探测和揭示了微生物在分子水平上与矿物表面相互作用和能量转换。这些研究将有助于了解微生物矿产开采和微生物选矿和冶金的控制因素的机制，为建立一个新的选冶工艺矿物学打下了深厚基础。

将矿物的晶体化学，矿物物理学，量子矿物学与工艺矿物学紧密结合，使这门应用学科不仅在选、冶、加工工艺等提取其中的某种有用元素，而且也促进了新兴的矿物材料和技术的发展。

4 工艺矿物学研究实例

4.1 齐大山铁矿

齐大山铁矿石为高硅、低硫磷氧化铁矿石，组成简单，易于加工处理。

齐大山铁矿床属中低级变质铁矿床。从矿物组成看，上部以假象赤铁矿为主，深部以磁铁矿为主，过渡带为半氧化矿。矿物成分不复杂。应确认为易选矿。但在选矿流程上，应考虑长远的适应性问题。留有随矿石性质变化而进行技术改造的余地。

齐大山铁矿主要铁矿物与主要脉石矿物的密度差大，具备用重选回收铁矿物的基本条件。石英的硬度比铁矿物大，故铁矿物容易过磨，应在磨矿分级回路中予以防止。

齐大山矿石组成矿物以自形半自形粒状变晶结构为主，其次为包裹变晶结构、溶蚀结构、充填结构、交代结构、交代残余结构和压碎结构等。

齐大山矿石属不均匀嵌布的细粒浸染铁矿石，铁矿物平均粒度伪 0.05mm，石英平均粒度 0.085mm。铁矿物浸染粒度不均匀，最大1mm，最小 0.005mm。因此可看出该矿石较适于阶段磨选，能够在粗粒条件下获得合格精矿和舍弃低品位尾矿，可以减轻二段磨矿及其以下作业的负荷，防止铁矿物过磨和提高回收率。

基于对齐大山铁矿床地表和深部矿石特性的研究，还可以预见到：转入深部后，磁铁矿含量将占铁矿物的 60～65%，且含铁品位增高，大部分铁矿物可用磁选回收，而且深部矿石小于15um的包裹体及细粒铁矿物明显减少，这将有利于选矿流程的简化和选别指标的改善。