工艺矿物学

工艺矿物学知识在有效使用铁矿石方面的应用随着钢铁生产行业的不断发展，地球上的矿石资源越来越少，易选铁矿石日益减少，难选矿石慢慢会成为选矿石的主要研究对象。

工艺矿物学与选矿工艺有着密切的联系，矿石的矿物成分、元素的分布和赋存状态、矿物嵌布特征、粒度大小等是选择合理选矿工艺流程预计选别指标的重要依据。

因此，选矿试验前，必须进行详细的工艺矿物学研究，查清各种元素的状态，才能对症下药，选择合理的工艺流程。

工艺矿物学作为地质、选矿、冶金的一门边缘学科来说，它的任务及其应用范围是比较广泛的，可分为选矿工艺矿物学和冶金工艺矿物学。

对铁矿矿石工艺矿物学的研究涉及的内容有：矿石的化学组成和有益、有害元素的赋存状态和分布；有用矿物和脉石或杂志矿物的嵌布粒度、存在形态，在碎磨过程的解离特性以及矿石或矿物的物化性质等。

综合这些方面的研究，一般能从工艺矿物学角度提出对磨矿细度的选择和工艺流程的制定、合理指标的确定等有指导作用的建议。

含铁矿物种类繁多，目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种，其中常见的有170余种。

但在当前技术条件下，具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。

其中褐铁矿、菱铁矿等弱磁性含铁矿石为较难选别的铁矿石。

工艺矿物学分析是指导矿物加工试验研究和工业生产的一项基础性工作，对于矿物加工工艺方法的选择、工艺故障的分析和资源综合利用评级等方面具有重要意义。

采用的方法，有透射偏光、反射偏光显微镜鉴定，化学多元素分析、化学物相分析、重力分析、磁力分析、热差分析、红外光谱分析、X衍射结构分析；用电子探针或离子探针进行矿石的微屈化学成分分析；用扫描电子显微镜分析矿物之间的嵌镶关系；用电子显微镜观察超微细矿物的赋存状态并研究其分布规律；用穆斯堡尔仪研究铁的存在形式、价态、占位化学键性质；用中子衍射法进行矿物磁畴结构的测定；用俄歇电子能谱进行矿物表面状态分析以及用图象分析进行矿物粒度的测定等。

下面简单介绍几种工艺矿物学的分析方法的应用。

（1）光谱分析
光谱分析能迅速而全面的查明矿石中所含元素的种类及其大致含量范围（定性、半定量），不至于遗漏某些稀有、稀散和微量元素，因而常用此方法对原矿或产品进行普查，查明了含有哪一些元素之后，再去进行定量的化学分析。

这对于选冶过程考虑综合回收及正确评价矿石质量是非常重要的。

（2）化学全分析和化学多元素分析
化学分析方法能准确地定量分析矿石中各种元素的含量，据此确定哪种元素在选矿工艺中必须考虑回收，哪几种元素为有害杂质需要将其分离。

化学分析是为了了解矿石中所含全部物质成分的含量，凡经过光谱分析出来的元素，除痕迹外，其它所有元素都作为化学分析的项，分析之和应该接近100%。

化学多元素分析是对矿石中所含多个重要和较重要的元素的定量化学分析，不仅包括有益和有害元素，还包括渣元素。

如单一铁矿石可以分析全铁、可溶铁、氧化亚铁、S、P、Mn、SiO2、Al2O3等。

（3）化学物相分析
物相分析的原理是：矿石中的各种矿物在各种溶剂中的溶解度和溶解速度不同，采用不同浓度的各种溶剂在不同条件下处理所分析的矿样，即可使矿石中各种矿物分离，从而可测试出试样中某种元素呈何种矿物存在和含量多少。

（4）显微镜分析
显微镜分析利用不同矿物在显微镜下的光学性质的差异来鉴定矿物种类，根据矿物颗粒在显微镜视域内所占面积来测定矿物含量。

常用的显微镜有实体显微镜（双目显微镜）、偏光显微镜和反光显微镜。

（5）仪器分析
对于矿石中元素的赋存状态比较复杂的情况，需要进行深入的查定工作，采用某些特殊或新的方法，如热分析、X射线衍射分析、电子显微镜、极谱、电渗析、激光显微光谱仪、离子探针、电子探针、红外光谱等。

总之，铁矿石工艺矿物学研究的特点是能紧密围绕选矿工艺的需要，提供详尽而系统的数据，特别是多元素分析，物相分析和矿物解离度方面的数据，使用的先进方法虽不普及，但在增多，方法和数学模型的研究亦在引起重视。

工艺矿物学，作为一门服务于现代工业生产的应用学科，它的研究成果已经在冶金领域发挥着重要的作用。

例如：通过工艺矿物学的研究得到以下结论，
（1）高炉使用高碱度烧结矿，有利于高炉强化生产、增加产量、降低焦比。

由于扩散在还原过程中的作用、富氏体的还原，使得高碱度烧结矿的还原性和强度明显优于自熔性烧结矿，因而提高碱度是改善原料冶金性能和降焦增铁的主要措施。

（2）运用矿物学原理对烧结矿的组成及结构进行分析，结合高炉生产的要求，并满足一定的条件，得到适用于高质高量生产的高碱度烧结矿。

（3）烧结矿的矿物组成及相互间的结构特征，对烧结矿质量即机械强度和还原性有着直接影响。

强度的影响：因为烧结矿中机械强度高的铁酸钙含量较高，所以转鼓强度较高。

由于其具有溶蚀结构，其中的磁铁矿与铁酸钙等一起固结，具有良好的强度，这也是烧结矿强度高地重要原因。

还原性的影响：不仅取决于烧结矿中矿物的种类，还与其结晶大小，形状和气孔率有关，还原性较好除与高碱度及烧结矿中含有较多的还原性很好的铁酸钙有关外，还与磁铁矿晶粒细小，气孔率高且分布均匀有直接关系。

矿物的还原性与其自身的晶格能密切相关，晶格能越低，还原性越好。

赤铁矿的晶格最低，其次是铁酸钙，故其还原性均较好，铁橄榄石的晶格能最高，其还原性最差。

（4）烧结过程中应尽量避免生成次生赤铁矿，采取措施使其生成针状铁酸钙，形成交织熔蚀结构，降低烧结矿的低温还原粉化率，提高烧结矿质量。

工艺矿物学的研究在铁矿石领域还发挥着更多的作用，研究水平在不断提高。

充分利用现代技术来提升和改造是目前仍然使用的研究方法，提高了工作效率和研究水平。

由于我国的经济正处在高速发展期，对资源的需求仍会增加。

根据我过矿产资源“贫、细、杂”特点和综合回收差的问题，要想提高资源的综合利用率，必须先对矿石进行系统的工艺矿物学研究。

因此，目前工艺矿物学发展过程中存在的困难将会随着人们对它的认识加深而得到改善。

当然，工艺矿物学研究人员更应结合自身的特点，发挥专业优势，根据市场的需求，围绕矿物和岩石的深加工开发出相应的新产品，拓宽其研究领域，并将会大有作为。