工艺矿物学在找矿中的运用

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本文作者：周满赓作者单位：中国地质科学院矿产综合利用研究所

工艺矿物学提供矿石工艺类型分类

根椐矿石的工艺特性即矿石的物质组成、粒度、嵌布特征、有益有害元素的赋存状态等，对不同矿石，划分出不同的工艺类型，针对不同工艺类型矿石采用不同选冶工艺。工艺矿物学可为矿山地质提供开采矿石的工艺类型，各类矿石的空间分布规律和利用方向，为采矿、配矿提供精确的基础资料。地质勘探单位对矿石的分类，为自然类型和工业类型，前者表示矿石的成因类型，后者表示矿石中可利用成份品位的高低，两种分类均没有考虑矿石性质对选矿工艺的影响，不能满足矿产开发时矿石配矿和选矿对矿石工艺分类的需要。因此，在各类矿产开发阶段，特别是有色金属，根据不同品级矿石的氧化程度、伴生组份、脉石矿物种类等因素，选择合理的选冶工艺会使产品的品位和回收率更加理想，资源将会得到充分利用。入选中国地质调查局“2010年地质调查十大进展”的“鄂西宁乡式铁矿利用工艺技术研究”项目，工艺矿物学研究根据不同钢企对原料的要求，将宁乡式铁矿分为磁铁矿型矿石、赤铁矿型高磷酸性矿石、赤铁矿型低磷矿石、菱铁矿型矿石、褐铁矿型矿石、铁白云石型矿石、碱性自熔性矿石等类型，并建议每类矿石的选矿应作的工作，据此选矿科研人员成功研制出合理、高效的宁乡式铁矿开发利用技术。

工艺矿物学可确定矿产资源价值

矿石中主要利用成份的化学量是矿石工业利用的基本数据，各种类型的矿产资源，都需在当地工业环境下，根据当时的选冶技术水平和经济水平，制定出有经济效益的工业开采品位和矿体边界品位，所以矿石中主要利用成份的化学量是决定该类矿石是否有利用价值的主要依据。矿石中有用成份多赋存于特定矿物中，选冶技术研究的目的就是将这些矿物的单体或集合体有效回收利用。矿物的形态、粒度，物理化学特性与其他矿物的嵌布关系，将直接影响其工业利用效果。以铁矿为例，磁铁矿和假象赤铁矿，单矿物中含铁近72%，而褐铁矿、菱铁矿含铁只有47%～3%，在相同的品位和工艺条件下，以磁铁矿为主的铁矿石，其经济效益要高于以褐铁矿为主的铁矿石。选矿工艺选别的对象是目的矿物单体和集合体，去除机械选矿方法无法回收的类质同象成份和微细粒(－10μm)或包体。可选别部份所占比例可视为该矿石中主要利用成份的理论回收率。选矿主利用成份的理论精矿品位和理论回收率的计算，可用矿石的工艺矿物学研究方法中的元素金属量平衡计算方法获得。例如:某铁矿矿山A和矿山B，基本上是同一类型的铁矿山，主要含铁矿物同为磁铁矿。但由于磁铁矿的粒度和脉石矿物种类及粒度不同，矿山A铁的理论回收率为90%，矿山B铁的理论回收率为60%。而矿山A实际回收率为65%，矿山B为55%。从数据看矿山A的回收率比矿山B高出十个百分点，但用理论回收率来对照，矿山A资源利用率为72．22%，而矿山B的资源利用率已达到91．67%。对比可以看出，矿山B对资源的利用率远高于矿山A，而矿山A对资源的利用还有提升潜力。目的矿物和可综合回收矿物的单体及集合体工艺粒度，也是制约选矿作业回收的重要因素。一般情况下，＜0．020mm粒度部份是目前大多数机械选矿设备暂时无法回收的。矿山企业通过工艺矿物学查明上述内容的矿石性质，即可定量计算资源或该企业现有工艺处理后的矿石在回收率和综合利用率方面处于何种水平，以便决定对资源进行深度开发或改善现有工艺。

工艺矿物学是选冶工艺选择的基础

选择适应矿石性质的技术上可行、经济上合理的工艺方案是矿产资源开发中的重要环节，而这种最佳方案的选择取决于矿石的物质组成、赋存状态和工艺性质。工艺矿物学研究所涉及的矿物组成、粒度特性、结构构造、主次成份的分布规律及选冶工艺中元素走向和富集分散规律等内容，是影响选冶工艺中各类产品的品位、回收率的重要因素，是评价工艺流程的合理性的重要依据。在矿石选冶试验之前进行工艺矿物学研究，提供准确可靠的矿石工艺矿物学信息，为研发合理的选冶工艺提供科学依据，是确保取得最佳经济效益的基础性工作。在选矿工艺中，工艺矿物学可提供原料、中间产品、尾矿的矿物组成、含量、可回收矿物和需剔除成份的工艺粒度、单体解离度等数据，评判选矿作业金属量损失的合理性，解释不合理损失的原因，为选矿采取必要的改进措施提供依据。对冶炼的火法、湿法冶金工艺，及时追踪元素的走向和分布规律，查明自然矿物被破坏后在不同温度、压力、浓度、氧化还原电位、酸碱度等条件下形成的人造矿物的种类、含量、理化特性，运用热力学原理和矿物相变机理，精确地提供工艺要求的各项参数，以使冶炼工艺趋于最大的合理性，并为选冶联合工艺中新方法、新技术的攻关提供实测基础资料。对金属和非金属材料而言，其成份的表面和内在组织的形态与其作用的关系非常密切，工艺矿物学的金相学可提供正常材料和腐蚀后在微观下其表面和内部的形态、组织，测试材料的硬度、韧性等物理参数，以确定材料的质量和改进的方向。

结语

1．在选冶试验研究工作中，坚持工艺矿物学先行原则，是提高选冶科研成果学术水平的重要基础。实践表明，攀枝花钒钛磁铁矿、金川铜镍矿等复杂共生矿结合其生产实践，进行持续系统的工艺矿物学研究，对不断完善企业生产工艺，最大限度提供资源利用率，提高企业经济效益，具有重要意义。

2．在多年的实践中表明，工艺矿物学研究在选冶流程的制定及矿产资源的综合开发利用方面作出了积极的贡献。就其发展历史而言，工艺矿物学还是门年轻的学科，还须要广大研究人员完善技术方法，扩大服务领域。