矿石性质研究

矿石性质研究

要求:

①了解矿石可选性研究所涉及的矿石性质研究的内容、方法与程序;

②根据试验任务,提出对于矿石性质研究工作的要求;

③通过分析矿石性质的研究结果,据此选择选矿方案。

矿石性质研究的内容

矿石性质研究的内容取决于各具体矿石的性质与选矿研究工作的深度,一般大致包括以下几个方面:

①化学组成的研究就是研究矿石中所含化学元素的种类、含量及相互结合情况;

②矿物组成的研究就是研究矿石中所含的各种矿物的种类与含量,有用元素与有害元素的赋存形态;

③矿石结构构造,有用矿物的嵌布粒度及其共生关系的研究;

④选矿产物单体解离度及其连生体特性的研究;

⑤粒度组成与比表面的测定;

⑥矿石及其组成矿物的物理、化学、物理化学性质以及其它性质的研究。其内容较广泛,主要有比重、磁性、电性、形状、颜色、光泽、发光性、放射性、硬度、脆性、湿度、氧化程度、吸附能力、溶解度、酸碱度、泥化程度、摩擦角、堆积角、可磨度、润湿性、晶体构造等。

矿石物质组成研究

一般把研究矿石的化学组成与矿物组成的工作称为矿石物质组成研究。其研究方法通常分为元素分析方法与矿物分析方法两大类。

一、元素分析

元素分析的目的就是为了研究矿石的化学组成,尽快查明矿石中所含元素的种类、含量。分清哪些就是主要的？哪些就是次要的？哪些就是有益的？哪些就是有害的？至于这些元素呈什么状态,通常需靠其它方法配合解决。元素分析通常采用光谱分析、化学分析等方法。

1、光谱分析

光谱分析能迅速而全面地查明矿石中所含元素的种类及其大致含最范围,不致于遗漏某些稀有、稀散与微量元素。因而选矿试验常用此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就是非常重要的。

光谱分析原理:矿石中的各种元素经过某种能源的作用发射不同波长的光谱线,通过摄谱仪记录,然后与已知含量的谱线比较,即可得知矿石中含有哪些元素。

光谱分析的特点就是灵敏度高,测定迅速,所需用的试样量少(几毫克到几十毫克),但精确定量时操作比较复杂,一般只进行定性及半定量。

有些元素,如卤素与S、Ra、Ac、Po等,光谱法不能测定;还有一些元素,如B、As、Hg、Sb、K、Na等,光谱操作较特殊,有时也不做光谱分析,而直接用化学分析办法测定。

①X射线衍射分析(XRD X-ray diffraction)

通过对材料进行X射线衍射,分析其衍射图谱,获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。

利用晶体形成的X射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。将具有一定波长的X 射线照射到结晶性物质上时,X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射的X射线在某些方向上相位得到加强,从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。

布拉格公式:2

应用:

①已知波长的X射线,来测角,从而计算出晶面间距 ;

②已知的晶体,来测角,从而计算出特征X射线的波长。

单晶体衍射:被分析试样就是一粒单晶体。

多晶体衍射:被分析试样就是一堆细小的单晶体(粉末),或称粉末衍射。

衍射:指波遇到障碍物时,偏离原来直线传播的物理现象。每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样(特有的衍射现象)。

电磁波谱:在电磁学里,电磁波谱包括电磁辐射所有可能的频率。一个物体的电磁波谱专指的就是这物体所发射或吸收的电磁辐射(又称电磁波)的特征频率分布。

电磁波谱频率从低到高(波长从高到低)分别列为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线与伽

波谱的谱域与物质相互作用的机制

无线电波在大块物质内,电荷载子的集体振荡。例如,由导体组成的天线,其导体内部的电子的振荡。

微波至红外线等离子体振荡(plasma oscillation),分子转动(molecular rotation)

近红外线分子振动(molecular vibration),等离子体振荡(只在金属里)

可见光分子的电子激发(包括可以在人体视网膜里找到的色素分子),等离子体振荡(只在金属里)

紫外线分子或原子的价电子的激发,包括电子的发射(光电效应)

X射线原子的内层电子的激发与发射,低原子序数的原子的康普顿散射

伽马射线重元素的内层电子的高能量发射,康普顿散射,原子核的激发(包括原子核的解离)

超高能量伽马射线粒子与其反粒子的成对产生。在超高能量状况,单独光子与物质的相互作用,能够产生高能量的粒子与反粒子射丛。

缺陷及多晶聚集体的结构信息,如相结构、晶粒尺寸与分布、晶粒取向、应力分布等众多信息。

①晶体结构分析

②物相定性分析

③物相定量分析

④晶粒大小分析

⑤结晶度分析

⑥宏观应力与微观应力分析

⑦择优取向分析

②X射线荧光光谱分析(XRF X-ray Fluorescence)

利用初级X射线光子或其她微观离子激发待测物质中的原子,使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析与化学态研究的方法。根据色散方式不同,X射线荧光分析仪相应分为X射线荧光光谱仪(波长色散)与X射线荧光能谱仪(能量色散)。

③X射线光电子能谱检测分析(XPS X-ray photoelectron spectroscopy )

(ESCA Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)

XPS的原理就是用X射线去辐射样品,使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。被光子激发出来的电子称为光电子。通过分析光电子的能量分布得到光电子能谱,从而获得试样有关信息。

应用:

①元素的定性分析。可以根据能谱图中出现的特征谱线的位置鉴定除H、He以外的所有元素。