矿物加工基础知识

岩浆岩：花岗岩 -- 流纹岩 -- 闪长岩 -- 安山岩 -- 辉长岩 -- 玄武岩 -- 橄榄岩
沉积岩 各种外力作用形成的岩石，都属于沉 积岩。其中以经海、河、湖等流水搬运沉积形 成的岩石为主。 在地表分布最广，约占1/3 ，最常见。按成 因分为碎屑沉积、化学沉积、（如岩盐），生 物沉积（如煤和某些灰岩）。沉积岩是次生岩 石，其物质成分除岩浆岩等原来岩石、矿物碎 屑外，还有粘土、胶体矿物、易溶矿物、来自 生物遗体的硬体（骨骼、甲壳等）碎片和有机 质等。这些外生组分是沉积岩所特有的。
2 矿石的品位 （1）矿石品位：指矿石中有用组分的含量。 品位表示方法如下： a、百分含量(%)：是最常用的形式。 b、克/吨(g/T)法（多用于贵金属矿） c、毫克/吨(mg/T)（或克拉/T）：（用于金刚 石矿） d、克/立方米(g/m3)法（多用于重金属砂矿） e、公斤/立方米(kg/m3)法（多用于石棉、云 母等）
矿物加工基 础知识
讲课内容
• 矿物学概述 • 岩石学概述 • 矿床基础知识
1 矿物学（1）
一、基本概念 矿物是由天然产出且具有特定的（但一般非固定的） 化学成分和内部结晶构造的均匀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体，通常由无机 作用形成。
• 类质同象：
在结晶过程中, 电价和半径接近的离子可以同时 进入晶体格架, 占据同样的位置, 结果使矿物成为具 有过渡成分的化合物.上例中Mg2+, Fe 2+都是二价, 半 径分别为0.78埃和0.83埃, 相差很小, 晶体格架中Fe 2+的位置, Mg 2+可以占据, 可以互相顶替, 最终晶体 中两者的数量比决定于反映系统的总的化学成分等 条件.
三、矿体的形状和产状
1、矿体的形状及分类： 按照矿体三维空间的发育情况可将其分为等 轴状矿体、板状矿体和柱状矿体三个基本类型。
但是，矿体的形状往往是复杂的，一些矿体可能属于 上述类型的过渡形状，如镜状、扁豆状矿体。
2、矿体的产状： • 指矿体产出的空间状态，包括如下五个方面内 容：
四、 矿石的组分、品位及品级
三、矿物的分类
矿物种 矿物种是指具有相同的一定化学组成和晶体结构的产
物。 亚种：又称变种，异种，是指属于同一个种的矿物，但在次要 的化学成分或物理性质、形态等方面有较明显的变异者。如 紫色水晶是石英的亚种。
矿物的分类
矿物的分类方法法多，公认矿物分类的级序是： 大类—类—（亚类）—族—（亚族）—种—（亚种） 一般是按晶体化学原则所作的分类： 大类：根据化合物类型将自然界矿物划分为： 1. 自然元素大类； 2. 硫化物及其类似化合物大类； 3. 氧化物及氢氧化物大类； 4. 含氧盐大类； 5. 卤化物大类等五个大类。
氢氧化物
• 现已发现80余种，是铁、锰、铝、等重要的金属 元素的矿石矿物。大多数是表生作用的产物，一 般矿物颗粒细小。 • 水镁石 • 铝的氢氧化物：硬水铝石（AlOOH），一水软铝 石（勃姆石AlOOH ），三水铝石Al(OH)3 ------铝 土矿 • 铁的氢氧化物：针铁矿（FeOOH）,水针铁矿 （FeOOH· 2O）,纤铁矿（FeOOH）－－－－ nH 褐铁矿
链状结构硅酸盐
• 辉石族：
• 斜方辉石亚族：顽火辉石，古铜辉石等 • 单斜辉石亚族：普通辉石，透辉石，硬玉等
• 角闪石族：
• 斜方角闪石亚族：直闪石 • 单斜角闪石亚族：透闪石，阳起石，普通角闪石等 • 角闪石族石棉
• 硅灰石族：硅灰石 • 夕线石族：夕线石
层状结构硅酸盐 （各种非金属矿 ）
• 滑石族：滑石，叶蜡石 • 云母族：
– 白云母亚族：白云母 – 黑云母亚族：黑云母，金云母等
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伊利石族：伊利石 蛭石族：蛭石，海绿石 高岭石族：高岭石，迪开石（2M1），珍珠石（2M2） 多水高岭石族：多水高岭石（埃洛石） 蛇纹石族：蛇纹石 蒙脱石族：蒙脱石 坡缕石族：坡缕石，海泡石
架状结构硅酸盐
• 长石族： – 钾钠长石亚族：透长石，正长石， – 斜长石亚族：斜长石 • 沸石族：毛沸石，丝光沸石，斜发沸石，方沸石等
2 硫化物及其类似化合物大类矿物
该类矿物是金属或半金属元素与硫结合而成的天然化合 物。已发现有300余种，约由26种造矿元素所组成。绝大部 分是热液作用的产物，常形成具有工业意义的矿床——有 色金属矿床。 根据硫化物阳离子特点可分为三类： 单硫化物类：阴离子硫呈S2-，与阳离子结合而成的硫化物矿 物。如PbS、ZnS、HgS等。 对硫化物类：阴离子呈哑铃状的对硫[S2] 2-，对砷[As2]2-以及 [AsS2-]，[SbS] 2-等形式与阳离子（主要是Fe、Co、N）结 合而成的硫化物。如FeS2· FeAsS。 硫盐类：硫与半金属元素As、Sb、Bi结合组成络阴离子困 [AsS3] 2-· [SbS3] 3-等形式，再与阳离子（主要是Cu、Ag、 Pb三种铜型离子）结合而成的较为复杂的化合物称硫盐。 如破锑银矿Ag3SbS3)。
图2-2 边界品位和工业品位应用示意图 1-围岩品位；2-表内矿体；3-表外矿体；4-样品及品 位
3、矿石的品级 矿石品级：是指矿石的质量分级。一般矿石品 级的划分依据如下： a、矿石的品位 b、伴生组分 c、工艺性能 一般高品级矿石多是高品位、低有害伴生组分 的矿石，例如磁铁矿矿石，平炉富矿要求(%)： TFe≥56、SiO2≤8、S≤0.1、P≤0.1、Cu≤0.2、 （Pb、Zn、As、Sn均）≤0.04。随品位降低依次 划分为高炉富矿、贫矿。 在一些非金属矿石品级划分中工艺性能显得 尤为重要，如云母片度、剥分性能和表面平整程 度是云母矿石品级的重要的划分标准；石棉纤维 的长度、劈分性能、柔韧性等是石棉矿石品级的 重要划分标准。
1 自然元素大类矿物
• 自然金属元素：主要为铂族元素Ru、Rh、Pd、Os、Ir、 Pt和Cu、Ag、Au在形态上具等轴粒状和六方板状特点。 在物理性质上，具有典型的金属特性，如不透明、金属光 泽、硬度低、比重大、延展性强，为热和电的良导体。 • 半金属元素：即As、Sb、Bi。 • 非金属元素：主要是C和S。C有金刚石和石墨两个同质多 象变体，S在自然界有三个同质多象变体，最常见的是自 然硫（-硫），
可形成的硫化矿床
• 有色金属矿
– 铜矿 – 铅锌矿 – 锑矿 – 汞矿 – 钼矿 – 铋矿 – 镍矿 – 钴矿等
3 氧化物和氢氧化物
• 现已发现200余种，是铁、锰、铝、钛、锡、铌、 钽等重要的金属元素的矿石矿物。 • 氧化物
– – – – – 赤铜矿 方镁石 刚玉族：刚玉，赤铁矿，钛铁矿 金红石族：金红石，锐钛矿，板钛矿，锡石、软锰矿 石英族：异种：水晶、紫水晶、烟水晶、黄水晶、蔷薇 水晶、蓝石英、乳石英、等 – 尖晶石族：尖晶石、磁铁矿、铬铁矿等 – 黑钨矿族：黑钨矿（钨锰铁矿，(Mn,Fe)WO4）
3 矿床学基本知识
一 、矿产及其分类
1、矿产的概念：地壳中由地质作用形成的可被国民 经济利用的自然资源。 2、矿产分类 (1)依据自然状态可将矿产分为固体矿产、液体矿 矿产 产及气体矿产。
固体矿产
液体矿产
气体矿产
如：主要的 金属基非金 属矿产
如：石油、 卤水及地下 水
如：天然气
(2)依据主要用途可将矿产分为金属矿产、非金属矿产、能源矿产 及地下水资源。
氧化物和氢氧化物形成的矿床
• 黑色金属矿
• 铁矿 • 锰矿 • 铬铁矿
• 有色金属矿床
• 铝矿 • 锡矿
• 非金属矿
• 石英
4 含氧盐大类矿物
本类矿物属于含氧盐大类。 含氧盐：由各种含氧的络阴离子与金属阳 离子所组成的盐类矿物统称含氧盐。本大 类矿物根据络阴离子（含氧酸根）不同进 一步分为： 第一类：碳酸盐、硝酸盐和硼酸盐 第二类：硫酸盐、钨酸盐、磷酸盐、砷酸盐 和钒酸盐矿物 第三类：硅酸盐矿物
• 同质多象：金刚石和石墨
二、矿物的性质
1 矿物的形态：
– 单体 – 集合体
2 矿物的物理性质
– 解理 – 硬度：矿物抵抗刻画和磨擦的能力称硬度. 相 对硬度, 以实际矿物为标准,分十度。 – 透明度：透明、半透明、不透明 – 光泽： 1）玻璃光泽；2）金刚光泽； 3）半金属光泽；4）金属光泽 – 颜色和条痕 – 比重和密度 – 磁性 熔点
卤化物
• 氟化物类：
• 萤石
• 氯化物 食盐：
• 石盐，钾石盐
2 岩石学概述
岩浆岩 -- 沉积岩 -- 变质岩 岩 浆 岩 由岩浆凝结形成的岩石称为岩浆岩。酸性岩 浆岩 SiO2含量>65%，以浅色矿物为主； 中性岩浆岩 SiO2含量52%-65%，一般浅色矿物多于 或等于暗色矿物； 基性岩浆岩 SiO2含量45%-52%，一般暗色矿物多于 或等于浅色矿物； 超基性岩浆岩 SiO2含量<45%，浅色矿物极少或无. 随着SiO2含量减少，钾、钠一般也相应减少，而镁、铁、 钙则相应增高。少数岩浆岩钾、钠含量特高，称碱性岩， 大多数与中性岩SiO2含量相当。 按照岩浆岩产状，岩浆岩喷出地表后冷凝形成的岩石 为喷出岩；未喷出地表，在地下一定深处冷凝固结形成的 岩石，为侵入岩。
金属矿产指用于提 取金属元素的矿物 资源。 非金属矿产指用于 提取非金属元素或 化合物及矿物的矿 质资源。
二、 矿体、矿石、夹石、围岩和母岩
矿体：即是矿床的主体，是矿床中可供开采的地质体。 一个矿床含一个或多个矿体，如铁山铁矿床(图2-1)有六 个主要矿体。
矿石：是矿体的主体，是矿体中有工业价值的矿物 集合体。 夹石：矿体中无工业价值的矿物集合体。 矿石与夹石的区别是：前者所含有用组分在当前 技术条件下可提取利用；后者不含或少含有用组 分，在当前技术条件下不可利用。 围岩：指矿体周围的岩石。沉积矿床矿体的上、下 围岩常称为顶、底板；脉状矿体的上、下围岩常 称为上、下盘。 母岩：是指在成矿过程中提供了成矿物质的岩石， 如“矿源层”即是指沉积成因的母岩。
硅酸盐类矿物按硅氧骨干的型式分为 四个亚 类
–岛状结构硅酸盐 –链状结构硅酸盐 –层状结构硅酸盐 –架状结构硅酸盐
•
岛状结构硅酸盐 （宝玉石矿）
• 石榴石族 石榴石硬度大，一般用作磨料，色艳粒大，透明 无杂质的石榴石是重要的宝石，俗称子鸦。 • 锆石 • 橄榄石 • 红柱石 蓝晶石 • 黄玉 • 绿柱石 • 电气石 • 绿帘石
变 质 岩 变质作用形成的岩石，原来已存 在的岩石，在特定的地质和物理化学条件下， 矿物成分和组构发生变化，转化再造形成的岩 石。在变质作用过程中，岩石基本保持固态。 变质岩的矿物成分和组构都受原来岩石的 影响，常有各种残余标志。另一方面，变质作 用会产生一些新的变质矿物，如红柱石、蓝晶 石、矽线石等，是岩浆岩中所没有的；并形成 一些变质岩特有的构造和结构。
（2）工业品位和边界品位 工业品位和边界品位是国家（或勘探部门）规 定的工业指标，用于圈定矿体。 a工业品位：圈定矿体时矿体或矿段平均品位必 须达到的最低值。 b边界品位：是矿体边部所允许的最低品位值。
例如，1983年国家储量委员会规定的岩金矿工业品 位是3-5克/吨,边界品位是1克/吨，具体应用示意如 图2-2。
与碳酸盐有关的矿石
• • • • • • • • 方解石（重钙） 菱铁矿 菱锰矿 菱锶矿 菱锌矿 毒重石 白云石 菱镁矿
硫酸盐有关的矿产 • 石膏 • 硬石膏、 • 重晶石 • 天青石等 磷酸盐矿物
磷灰石具有重要的经济意义， – 绿松石则是重要的玉石矿物。
钨酸盐
• 黑钨矿 • 白钨矿
5 硅 酸盐类
• 1、矿石的组分： 矿石的化学成分是各不相同的，但可将其划分为如下 四种类型： (1)有用组分：指矿石中主要可提取利用的成分。
(2)无用组分: 指矿石中不能提取利用的成分。 (3)伴生有益组分: 指可综合利用的组分和能 改善产品性能的组分。前者如铜矿石中的 Au、铅矿石中的Ag等元素常可被综合利 用；后者如铁矿中的Mn、V等元素， 可改善钢铁的性能。 （4）有害组分：指对选矿和冶炼或对其产品 有不良影响的组分。例如金矿中的As不利于 金的氰化选矿；铁矿中的S、P会降低钢铁 的韧性和强度。
颜色
• 颜色 金属光泽的矿物才由于不透 明而颜色比较固定。 透明矿物常因含微量的杂质（如铁、锰、铬等络 阴离子）和其它原因而呈现不同的颜色，不能成 为鉴定的依据，如石英可以是无色、乳白、淡紫、 粉红、以致黄、褐、灰黑等。
• 条痕是矿物的粉末色，透明矿物的粉末多因全反 射而呈现白色，鉴定意义不大。常用于鉴定不透 明矿物，可以将矿物在素瓷板上划下的粉痕色， 或将矿物研成粉末所呈现的颜色加以识别。