何彥霖

【摘要】工藝礦物是一種近年來新興的邊緣科學(xué)，同時也是一種重要的應(yīng)用科學(xué)，因此也有說法將工藝礦物稱作應(yīng)用礦物學(xué)。工藝礦物是礦物學(xué)的分支，這門新生學(xué)科密切結(jié)合了選礦、冶金以及礦物原料工藝學(xué)的實際，主要對人造或者天然的礦物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。工藝礦物學(xué)的研究范圍非常廣泛，涉及范圍包括黑色、有色、稀有金屬以及能源礦物等多種領(lǐng)域。本文首先介紹了這門邊緣科學(xué)基本的研究內(nèi)容以及研究方法，然后針對工藝礦物在選礦工藝研究中的種種應(yīng)用進(jìn)行了簡單介紹。

【關(guān)鍵詞】工藝礦物學(xué)；選礦；作用

工藝礦物學(xué)主要對礦物質(zhì)、巖石以及礦石的成分、構(gòu)造和形成過程的連續(xù)性以及形成過程的特點等方面進(jìn)行研究。通過對于這些方面的研究可以將許多礦物質(zhì)原料處理工藝中的具體問題進(jìn)行全面解決，尤其是將會大大改進(jìn)傳統(tǒng)的選礦工藝。在一個國家整體的國民經(jīng)濟(jì)中所取得的一切重大成就，在很大程度上與提高采掘工業(yè)的工作效率有著密切的關(guān)系。要想使整個國家的科學(xué)技術(shù)更加深入，能夠更加深入、綜合的處理礦產(chǎn)資源，就必須要加強(qiáng)工藝礦物學(xué)的研究。

1 工藝礦物學(xué)的基本研究內(nèi)容

工藝礦物學(xué)的本質(zhì)是對于地球化學(xué)以及巖石進(jìn)行研究的學(xué)科方法。具體來說工藝礦物學(xué)是一種將巖石學(xué)、礦物學(xué)與工藝研究的工程學(xué)結(jié)合起來的，研究脈石和有用礦物質(zhì)、礦床、礦物的組成等內(nèi)容的一門學(xué)科。其中在近幾年的發(fā)展中工藝礦物學(xué)對于結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物生成順序、礦物世代關(guān)系、礦物之間的共生組合關(guān)系、礦物中各種化學(xué)元素的含量的方面也都進(jìn)行了研究。并且工藝礦物學(xué)也逐漸應(yīng)用于選礦工藝中，在選礦方面工藝礦物學(xué)主要負(fù)責(zé)研究礦石的物質(zhì)成分、礦物組成、礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、礦石的物理化學(xué)性質(zhì)以及礦物在選礦過程中的行為。

綜上所述，工藝礦物學(xué)的研究主要可以分為以下五個方面：第一，礦石以及礦物質(zhì)的化學(xué)、物理性質(zhì)，這種礦物質(zhì)之間的化學(xué)物理關(guān)系與選礦工藝之間的關(guān)系。第二，各種礦物質(zhì)表面的性質(zhì)以及其工藝特性。第三，礦石的化學(xué)成分、礦物質(zhì)組成、礦石元素在礦物質(zhì)中的存在狀態(tài)以及分配規(guī)律的研究，通過這些方面的研究預(yù)測出選礦的理論指標(biāo)。第四，深入分析礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、礦物質(zhì)的粒度組成以及礦物質(zhì)的解離度分析。第五，在選礦過程中礦物質(zhì)的行為以及對選礦產(chǎn)品的礦物學(xué)分析。

通過對于這些方面的研究，在制定選礦工藝流程的工作中，工藝礦物學(xué)起到了提供數(shù)據(jù)資料的重要作用。在此基礎(chǔ)之上結(jié)合選礦的需要，深入研究了礦物與選礦基礎(chǔ)理論、礦石的性質(zhì)以及選礦的關(guān)系。

2 工藝礦物學(xué)的研究方法

眾所周知我國的礦產(chǎn)資源豐富，在進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究的工作中由于礦物的種類繁多，導(dǎo)致對礦物進(jìn)進(jìn)行篩選的過程中有害雜質(zhì)的含量比較高。單純的依靠傳統(tǒng)的篩選工藝或者研發(fā)新型的藥劑、研制新型的抑制劑、發(fā)開有益礦物活化劑等方法，已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代選礦工藝的要求。在現(xiàn)代選礦工藝中不僅要求，對礦石的種類進(jìn)行嚴(yán)格的分類，對其中的有益元素進(jìn)行高效率回收等。還進(jìn)一步要求利用工藝礦物學(xué)的相關(guān)研究，在對礦石的研究中找出礦石的固有特性，利用不同類型的礦物集合體進(jìn)行重選等一系列工作，在這些技術(shù)中也能看出工藝礦物學(xué)對于選礦工藝的研究具有非常重要的推進(jìn)作用。與此同時工藝礦物學(xué)還進(jìn)一步闡明了選礦工藝的工作機(jī)理，為有效地解決工藝條件提供了扎實的科學(xué)依據(jù)，并且能夠促進(jìn)礦物質(zhì)資源能夠在實際工作中得到合理的利用，在現(xiàn)代科學(xué)中具有非常重要的作用。

在美國召開的第二屆國際工業(yè)礦物應(yīng)用礦物學(xué)會議中，針對黑色、有色、貴金屬能源材料以及工業(yè)礦物勘測中礦物學(xué)方面的有關(guān)問題進(jìn)行了深刻討論。會議的主要目的是促進(jìn)工藝礦物學(xué)專家與選礦、冶金工程師之間的溝通，達(dá)到雙方對于礦物學(xué)概念認(rèn)識的統(tǒng)一性，并且針對工藝礦物學(xué)研究的方法以及應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)交流。

3 工藝礦物學(xué)在選礦工藝研究中的應(yīng)用

3.1 含硫化鉛鋅礦工藝礦物學(xué)與選礦工藝應(yīng)用

某地硫化鉛鋅礦的主要目的礦物包括鋅礦、方鉛礦、黃銅礦以及黃鐵礦。這種硫化鉛鋅礦的金屬礦物質(zhì)呈現(xiàn)出一種稀疏浸染狀—稠密浸染狀結(jié)構(gòu)及次狀構(gòu)造，與此同時還具有多孔狀、簇狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)以及顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。閃鋅礦通常情況下與黃銅礦以及方鉛礦共生，少數(shù)的閃鋅礦在黃鐵礦中包裹，但是幾乎沒有獨立顆粒存在的閃鋅礦，絕大多數(shù)的閃鋅礦晶體中都會有乳滴狀的黃銅礦被分離出來。方鉛礦與脈石礦物呈現(xiàn)出不規(guī)則的相連狀態(tài)，其中有一部分能夠以獨立的顆粒產(chǎn)出，另一部分則與閃鋅礦、黃銅礦等一同產(chǎn)出，還有一小部分與閃鋅礦相互包裹。

從以上各種物質(zhì)的生產(chǎn)分離技術(shù)的分析中可以看出，在礦石中鉛和鋅屬于混合礦物，而銅則屬于硫化物。在傳統(tǒng)的選礦工藝中，經(jīng)常使用的工藝是優(yōu)選浮選工藝或者是先選硫化礦再選氧化礦的工藝，然后將這兩種選礦工藝中刪選出來的鉛精礦進(jìn)行銅鉛分離的實驗。但是在實際的工作中我們會發(fā)現(xiàn)，在展開常規(guī)的鉛、鋅、銅可選性實驗時，由于鉛礦、鋅礦和黃鐵礦的可浮性比較好，導(dǎo)致鉛和鋅的分離以及抑制黃鐵礦的工藝比較難以實施。若是對銅鉛進(jìn)行優(yōu)先選擇時，又由于銅礦的可浮性較低反而更加不好實施。到底是什么樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致硫化銅有這樣反常的性質(zhì)呢？科學(xué)界經(jīng)過多次試驗研究終于的出來一個重大發(fā)現(xiàn)：閃鋅礦中混入的方鉛礦以及黃銅礦造成閃鋅礦的可浮性比較好，并且在閃鋅礦中存在一部分呈現(xiàn)細(xì)顆粒乳滴狀的黃銅礦，這些黃銅礦的存在使得閃鋅礦在磨礦中很難與閃鋅礦分離形成獨立的礦物。造成最終的局面，也就是雖然原礦中的銅含量較高，但是在進(jìn)行優(yōu)選浮選鉛時，這些銅包裹在閃鋅礦中，黃銅礦會隨著鋅礦被抑制而受到抑制，最終分散在鋅精礦以及鋅中礦中，很難進(jìn)行單獨的回收工作。

3.2 含炭氧化銅礦工藝礦物學(xué)與選礦應(yīng)用

經(jīng)過多次的肉眼觀察發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)礦石呈現(xiàn)淺黃銅色夾雜著灰白色，個別礦石呈現(xiàn)褐灰色。在構(gòu)成狀態(tài)方面，黃鐵礦等金屬礦物呈現(xiàn)出稠密浸染狀態(tài)密集分布，其中一部分礦石中黃鐵礦中的含量大于75%，最終礦石呈現(xiàn)出塊狀構(gòu)造。通過多種研究實驗表現(xiàn)出，方鉛礦的組成中部分呈現(xiàn)出獨立顆粒狀，另一部分與閃鋅礦相互包裹，并且沿著黃鐵礦的裂縫處填充。閃鋅礦大多呈現(xiàn)出碎裂狀，并且其存在形式大多是與黃鐵礦和方鉛礦等混雜分布，很少以獨立的形式存在。在這種情況下如果實施常規(guī)的優(yōu)選浮選分離方法進(jìn)行分離的話，難度系數(shù)比較大。經(jīng)過多重實驗以及經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，該礦選礦工藝最終按照先進(jìn)行鉛鋅混合，然后混合精礦進(jìn)行再次磨合，最終進(jìn)行分離的工藝流程。

4 結(jié)束語

從上面的討論中我們也不難看出，對于礦石成分演化造成的地質(zhì)特征的研究是十分有必要的，這種研究對于正確選擇工業(yè)生產(chǎn)過程中的工藝流程起著重要的作用?？茖W(xué)界中已經(jīng)將工藝礦物學(xué)作為了主要的研究問題，因此應(yīng)該及時加強(qiáng)對于礦體的地質(zhì)特征以及對礦石可選性影響的研究。還適應(yīng)逐步建立起生產(chǎn)過程中與之相適應(yīng)的礦石構(gòu)造也就是物質(zhì)演化規(guī)律的研究方法。并且逐漸將其系統(tǒng)化，最終將這些方法歸入系統(tǒng)地新生科學(xué)領(lǐng)域中。

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