1.工艺矿物学总论

形态改变：水泥烧结料中的硅酸二钙自高温冷却时，由β型转
变为γ型，体积膨胀10%； 价态转变：含有沥青铀矿的铁精矿，进入高炉冶炼时，铀由+6
价转变为+4价。
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1.2.5 矿物工艺性质改变的可能性和机理
受到各种外力作用的矿粒，其工艺性质都会有
不同程度的改变。比如：
率和精矿品位严重下降；另一方面现代工业对精矿回收指
标的要求则在日益提高。为此，要求矿石的工艺处理水平 必须大幅提高。工艺矿物学即是在此大背景下应运而生的。
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工艺矿物学的出现，最早可追溯于工业社会之初。
20世纪初叶，近代大工业的建立，使人类工业的需求与矿产资 源的利用率发生严重矛盾； “贫、细、杂”矿产资源的综合
随着近代大工业的崛起和迅速发展，人类对地下资源的 需求与消耗均达到了空前程度。资源危机已成为当今世 界的一个普遍的社会问题。 为了应对资源危机，人们采取了各种各样的手段及方法， 如资源节约、资源回收再利用、向深海乃至外太空索取 资源等。然而，在当前技术条件下，加强资源的综合利
用，提高有效组分的回收率，当属应对资源短缺的最有
位和回收率、“贫、细、杂”难选矿产资源综
合利用率的目的。
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比如江西淮乐锰矿，矿石主要由34.65%的钙菱锰矿、14.85% 的赤铁矿、36.00%的锰方解石、9.0%的石英以及5.5%左右的 水锰矿、褐锰矿和软锰矿组成，赤铁矿以1～5μm的粒度与 钙菱锰矿共生。而原资料则将紧密共生的钙菱锰矿和赤铁矿 误认为硬锰矿，并将锰方解石定为普通方解石，采用“手选、 重介质分选、跳汰及强磁选”进行矿物选别，导致锰损失率 高达15%。后经工艺矿物学研究，查明了矿石中矿物的分布 状态，重新调整了选矿工艺，获得了理想的分选结果。 1986年，我国黄金生产中，有15%的黄金来自于其它矿种中 的伴生金。
矿石分选时，矿物的粒度大小，既是确定破碎方
法和磨矿细度的关键因素，又影响着选矿工艺的 选择。
例如：从金矿石中提取含金矿物，粒度为0.25～
5.0mm的粗粒含金矿物，宜采用重选方法；粒度
为10～74μm的细粒含金矿物，多采用浮选法回
收；粒度小于10μm的含金矿物，氰化浸出是最 有效的方式。
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尾矿和废渣都属于工业固体废弃物，也是环境治理的主 要对象之一。许多工业固体废弃物，如果从资源角度看
待，则并非无用，如高炉废渣，可作为水泥原料加以利
用；硫铁尾矿及硫酸厂废渣可用于回收硫铁和铁；选金 厂的尾矿，除了可提取金、银等元素外，高含量的硫化
矿物也是生产硫酸的好原料。
然而，尾矿及废渣能否被利用，朝什么方向利用则需要 通过工艺矿物学方法进行可利用性评价。
的因果关系，必要时可编制“矿物成分与工艺性质”、
“矿物结构有序度与工艺性质”图解，用以指导和预测 矿物分选工作。
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1.2.8 查明矿石的工艺类型空间分布规律，编制矿 物工艺图
同一矿床由于成矿阶段的多期性，成矿深度与温度的不同以及后
期改造程度的不同，在空间分布上会出现不同程度的差异。 按照矿石的经济价值、利用难易程度及分选工艺流程的不同，将 其划分为不同的工艺类型，并编制矿物工艺图，不仅有助于矿床 精确的地质评价、指导矿石的采掘，而且有益于合理配矿、及时 调整选矿流程保障稳定生产、提高选矿指标。 例如：本溪南芬露天铁矿，最早按“矿石性质单一”组织生产， 铁精矿品位和回收率分别为64%和80%；后来按“条带状磁铁矿 石、透闪石磁铁矿石、块状磁铁矿石和赤铁磁铁矿石”四个不同 工艺类型组织生产，使铁精矿品和回收率分别提高到68%和82%。
1.1 工艺矿物学及其发展
1.1.1 工艺矿物学（process mineralogy）
工艺矿物学是一门介于矿物学和相关加工产业间 的边缘性科学，它以工业固体原料与其产物的矿 物学特征，以及工艺加工时组成矿物的性状为研 究对象和目标。
工艺矿物学服务于现代工业生产，尤其在矿产资
源评价、选冶加工、产品质量分析等领域，有着 十分广泛的应用前景。
1.2.4 矿物在工艺加工进程中的性状
矿物在工艺加工进程中，当受到既定的物理或化学作用 时，所呈现的状态形式与改变即是其性状。比如：
单体解离：选矿工艺中，矿石受到破碎、磨矿作用，原来相互
紧密聚集的各种矿物，由于矿石分裂成小体积的碎粒，使得部 分矿物解离为单体，即一个独立的破碎颗粒中仅含有一种矿物；
此外，工艺矿物学在建材、陶瓷、化工等行业的生产中 也有着广泛的应用。如回转窑水泥熟料的强度计算公式， 即是以熟料组成矿物的晶体光学常数、晶体形态、颗粒
大小和煅烧温度等于工艺矿物学相关的因子组成。
在化工方面，通过对化工废渣特性的工艺矿物学研究， 为废渣的二次资源化综合开发与利用提供了可能与重要
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工艺矿物学的基本任务：
研究工业固体原料与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。
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1.1.2 工艺矿物学的产生与发展
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1.1.3 工艺矿物学的地位与作用
工艺矿物学是选矿、地质、冶炼等部门技术进
步的重要依托。
⑴ 在选矿方面，工艺矿物学通过对矿石特征 （如矿石的矿物组成、矿石矿物及脉石矿物的 相对含量和堪布特征、矿物的解离特性等）的 研究，改进和优化选矿工艺，达到提高精矿品
沉积变质含铁石英岩中的磁铁矿，其比磁化系数为(7.5～10)×10-5 m3/kg；而接触交代和岩浆矿床中的磁铁矿，由于含有较多的Mg、 Ti、V、Mn、Al等元素，比磁化系数降到(5.0～7.7)×10-5 m3/kg。 个体较大的磁铁矿单晶，由于碎矿、磨矿时磁畴结构易遭受破坏，
使剩磁强度增高，呈现出强大的絮凝性，导致大量脉石颗粒受到
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⑵ 在矿产地质勘探方面，传统的地勘工作大多仅注重矿石 的金属平均含量，期望提交更多的储量。因此对矿床的研究
大多集中于矿物组成、结构构造、矿物生成顺序、矿物世代、
共生组合关系、元素含量等方面，而对于影响矿石工业利用 价值的工艺矿物学性质涉及甚少，以至于在矿业生产中出现
粒度是对颗粒几何平行无间隙紧密堆垛而成的矿物单体所 占有的空间尺寸，如立方体的黄铁矿、板状黑钨矿等。


集合体粒度：矿石中若干个矿物单晶聚合而成的集合体占有的
空间尺寸，如黄铜矿、磁黄铁矿等。 标准粒度：颗粒是填充于自身组织系统中的几何实体，每个颗
粒所占有的空间大小。
效方法之一。
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据统计，目前地壳上已知的3300余种矿物中，被利用的仅 140多种。而由于选冶工艺等原因，这些有限的矿产资源 中，又有相当大一部分被白白的丢失，其中黑色金属约
20%、有色金属40%、稀有金属的损失率则高达50%以上。
工业的迅猛发展以及矿产资源的短缺，一方面使越来越多 的贫、杂、细颗粒难选矿石进入选冶流程，导致矿石回收
铁公司，高炉生产自开工之日起，长期被炉内结瘤所困
扰，后经对结瘤的工艺矿物学研究发现，造成炉内结瘤 的根本原因是入炉精矿粉中霓石、钠辉石、锂云母等碱
性矿物的过多残留。随后将冶金工艺改为低碱度酸渣冶
炼，使过多的碱性组分得以进入炉渣中，提高了终渣的 排碱率，有效地防止了结瘤的形成。
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工艺矿物学
第一章 总论
第二章 矿石原料及产物相中矿物成分的鉴定
第三章 矿石原料及产物中矿物含量测定 第四章 矿石原料及产物中元素的赋存状态
第五章 矿石结构、构造及矿物颗粒粒度测量
第六章 矿物的单体解离
1总论
1.1 工艺矿物学及其发展 1.2 工艺矿物学的研究内容(10项) 1.3 工艺矿物学在选矿中的应用 1.4 工艺矿物学的研究阶段
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我国最早于20世纪50年代即开始工艺矿物学方面的研究工作，
选矿、冶金、建材等工业部门都设有专门的研究编制和设备。
1979年，中国金属学会选矿专门委员会成立了工艺矿物学学组。 1980年，首届工艺矿物学学术交流会（11月25日于四川峨眉 山），共提交会议论文150篇，与会代表近200人。截止1998 年，先后召开了14次不同领域的全国性工艺矿物学学术会议。 1983年，创办《工艺矿物》期刊，为工艺矿物学研究提供了一 个总结成果、经验交流和问题磋商的学术平台，同事也向世界 敞开了一扇有关中国“工艺矿物学”研究动态的窗口。
浮选中，化学药剂的加入，可以使矿物表面层的过 渡型离子电价升高或降低，从而改变矿物表面的疏
水性质；
超声处理在清除矿粒表面污垢的同时，也可以改变 晶体内部结构缺陷； 加热和放射性辐射可以改变矿物的工艺性质等。
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1.2.6 判明尾矿和废渣综合利用的可能性
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1.2.7 矿物工艺性质与元素组成及结构间的关系
选矿实践表明，不同矿区，即便是同一矿区的同种矿物，也往 往会表现出不同的工艺性质，自然界完全一样的矿物是没有的。 造成矿物、尤其是同种矿物间差异的主要原因在于组成元素的 不同以及晶体结构的差异。比如：
回收利用，在工业生产和技术进步的有力推动下，工艺矿物学