工艺矿物学课件资料
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Gongyikuangwuxue (proeess mineralogy) 的一个分支。
它是一门以研究处理和矿物原料加工为主要内容的。
在方面,工艺矿物学主要研究的成分,,矿石的和及其物理、化学性质和矿物在选矿过程的,为途释选矿、制定选矿工艺方案和实现选矿过程提供矿物学依据。
简史1830年问世,人们即借此进行岩矿,为早期的选矿工艺提供了某些矿石性质的资料。
20世纪初,结合选矿研究低铁、的矿物组成、特性和选矿的,为选矿提供半定量和定量。
1939年,. Gaudin)所著《选矿》,总结了岩矿鉴定在选矿学科中的应用与。
1940年,高登及桃崎顺二郎等应用和原理,研究矿物晶格与浮游度的,研究和与矿物性的关系,为理提供论据。
中国于1919年开始应用光学显微镜方法为提供的岩矿鉴定资料。
1960年由一般的岩矿鉴定过渡到对矿石物质组成的研究。
70年代以后,随着现代技术的迅猛发展,近代物理、化学的、配位场理论、、以及各种谱学手段、微束、计算等引人了矿石物质组成研究领域,使对矿石的化学成分、矿物组成、矿物嵌布粒度、矿物理化性质及矿物解离等的得到新的发展,从而能够为的综合利用和选冶工艺提供深入的矿物学资料,并发展成为一门独立的工艺矿物学学科。
1979年,选矿学术委员会成立工艺矿物学学组,并于1980年举行首届全国工艺矿物学学术会议,1981年首次《工艺矿物学论文集》。
也是在1979年美国成立了隶属、冶金和工程师协会(TMS一AIME)的工艺矿物学委员会,举行了首届工艺矿物学学术研讨会,并于1981年出版《工艺矿物学论文集》。
1991年,中国的《选矿》中,专门列入“工艺矿物学”篇。
这些工作均促进了工艺矿物学研究成果的,推动着该学科的发展。
研究内容工艺矿物学的基本研究内容为: (l)矿石和矿物的化学、与选矿工艺的关系; (2)矿物表面性质和工艺特性;(3)矿石化学成分、矿物组成、及其的研究,选矿理论;(4)矿石结构和构造、组成及;(5)矿物在选矿过程中的行为和选矿产品的矿物学分析;(6)工艺矿物学的研究方法。
1.什么是取样?有哪些环节?取样是指从矿体、近矿围岩或矿石中,按一定规格和方法,采取一部分有代表性的矿石或岩石作为样品,以研究矿石质量、加工技术性能以及采矿技术条件而进行的一项专门工作。
取样通常包括三个基本环节,即采样、样品加工、样品分析和研究。
2.什么的样品的代表性?如何从取样数量上保证样品的代表性?样品的代表性,是指所采集的部分式样与研究的对象在整体性质上的一致性。
实际上,样品的代表性是指试样的某一特征指标的测定值与该研究对象特征指标真实值相符合的程度,二者的符合程度越高,说明试样的代表性越强。
3.矿床样品的采样设计主要包括哪些内容?1)采样点的布置采样点是指在采样过程中,为保证样品代表性,结合矿体的赋存特点,在矿体不同位置确定的采样地点;2)配样设计配样是指将各类型样品配成混合样时,混合样中各工业品级和自然类型所占的比例;3)采样方案采样方案包括采样目的、样品的种类和数量、采样点布置及采样方法。
4.采用刻槽法采样时,刻槽应如何布置?采用刻槽法采样时,刻槽的方向应垂直于矿体走向,在沿矿体厚度方向上布置,尽可能使样槽通过矿体的全部厚度,各样槽间距要相等,各槽断面积要一致。
5.常用的采样方法有哪些?怎样选择采样方法?常用的采样方法有:打块法、刻槽法、剥层法、全巷法、钻探采样;采样方法的选择:1)是根据地质矿产调查的目的和使用的勘探工程来确定,2)要考虑矿床地质特征和技术经济因素。
6.化学采样的目的是什么?怎样采取化学样?化学取样的目的:确定矿石的组成元素及其含量;化学样的采样方法受探矿工程类型及矿体特征的影响,可分为下面两种情况:坑探工程中采样、钻探工程中采样。
7.什么是技术取样和加工技术取样?两者有什么差别?技术取样又称为物理取样。
是以了解矿(岩)石的技术物理性质为目的的采样。
其任务是:1.确定矿石的某些物理技术性质,评价矿石质量。
2.为储量计算提供某些数据。
3.为开采设计提供技术资料。
加工技术取样又称工艺取样。
选矿学PPT课件•选矿学概述•矿石性质及工艺矿物学•碎矿与磨矿•选矿方法与原理目录•选矿工艺流程与实践•选矿尾矿处理与环境保护01选矿学概述选矿学的定义与重要性定义选矿学是研究矿物原料加工利用的技术科学,主要探讨如何从矿石中经济、高效地分选出有用矿物。
重要性选矿是矿业生产的重要环节,对于提高资源利用率、保护环境、促进经济发展具有重要意义。
古代人们通过手工挑选、淘洗等方式进行简单的矿物分选。
古代选矿随着工业革命的到来,机械选矿逐渐取代手工选矿,选矿效率得到大幅提高。
近代选矿20世纪以来,随着科技的进步,浮选、磁选、重选等多种选矿方法得到广泛应用,选矿技术日益成熟。
现代选矿选矿学的发展历程选矿学的研究内容与方法研究内容选矿学的研究内容包括矿石性质研究、选矿工艺研究、选矿设备研究以及选矿厂设计等方面。
研究方法选矿学研究方法包括实验研究、理论分析和数值模拟等。
其中,实验研究是最基本的研究方法,通过实验室小试、中试和工业试验等阶段来验证和优化选矿工艺。
02矿石性质及工艺矿物学矿石的组成与分类矿石的组成矿石一般由矿物和脉石两部分组成,矿物是指矿石中可被利用的金属或非金属元素及其化合物,脉石则是指矿石中不能被利用的矿物杂质。
矿石的分类根据矿石中有用矿物的含量、矿物颗粒的大小和嵌布关系等,可将矿石分为自然矿石和工业矿石两大类。
其中自然矿石可直接用于冶炼或加工,而工业矿石则需要经过选矿处理。
矿石的物理性质密度和比重密度是指矿石单位体积的质量,比重则是指矿石的重量与同体积水的重量之比。
不同矿物的密度和比重不同,这是选矿过程中分选矿物的依据之一。
硬度和脆性硬度是指矿物抵抗外力刻划或压入的能力,脆性则是指矿物受外力打击时易于碎裂的性质。
硬度和脆性对于选矿过程中的破碎和磨矿作业有重要影响。
磁性磁性是指矿物在外磁场作用下被磁化的性质。
不同矿物的磁性不同,因此可以利用磁选法分选具有磁性的矿物。
矿石的工艺矿物学特性粒度组成粒度组成是指矿石中不同粒级矿物的含量和分布情况。
《工艺矿物学》重点一、名词解释1.工艺矿物学:是以工业固体原料及其加工产物的矿物学特征和加工时组成矿物的性状为研究目标的边缘性科学。
2.自然光:在垂直光波传播方向的平面内作任意方向的振动,各个振动方向的振幅相等。
3.偏光:只在垂直光传播方向的某一固定方向上振动的光波,称平面偏振光,简称偏振光或偏光。
4.偏光化作用:使自然光转变为偏光的作用称为偏光化作用5.均质体:等轴晶系矿物和非晶质物质在各方向的光学性质相同,称为光性均质体,简称均质体。
6.非均质体:中级晶族和低级晶族的矿物其光学性质随方向而发生变化,称为光性非均质体,简称非均质体,绝大多数矿物属于非均质体。
7.光率体:光波在晶体中传播时,折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形。
8.双折射:光波射入非均质体,除特殊方向外,都要发生双折射,分解形成振动方向不同、传播速度不同、折射率值不等的2个偏光9.光轴:光波沿非均质体的特殊方向入射时(如沿中级晶族晶体的Z轴方向),不发生双折射,不改变入射光波的振动特点和振动方向,这个特殊方向称为光轴。
10.矿物的颜色:矿物的颜色是由光波透过矿片时经矿物的选择性吸收后产生的11.多色性:矿物的颜色随光波振动方向的不同而发生改变的现象。
12. 吸收性:矿物的颜色深浅发生变化的现象13.矿物的边缘:在薄片中2种折射率不同的物质接触处,光线透过时可看到比较黑暗的边缘,称为矿物的边缘14. 贝克线:在矿物的边缘附近可看到一条比较明亮的细线,升降镜筒时亮线移动,该亮线称为贝克线或光带。
15.糙面:在单偏光镜下观察矿物的表面时,某些矿物表面比较光滑,某些矿物表面较为粗糙,呈现麻点状,好像粗糙皮革,这种现象称为糙面。
16.突起:在薄片中,不同矿物表面好像高低不同,某些矿物表面显得高一些,某些矿物则显得低平一些,这种现象称为突起17.消光现象:矿片在正交偏光镜间变黑暗的现象,称为消光现象18. 消光位:非均质体在正交偏光镜间处于消光时的位置称为消光位19.干涉色谱表:根据光程差公式R=d(Ng-Np),把公式中光程差与切片厚度、双折射率三者之间的关系,用图表方式表示出来,这种图表称为色谱表20. 补色法则(消色法则):在正交偏光镜间放置2个非均质体任意方向的切片,在45度位置时,光通过两切片后总的光程差的增减法则,称为补色法则,又称消色法则。
矿石学(Ore Petrology):是主要研究矿石成分、性质、组构、产状、成因以及矿石分类等的一门专业基础学科。
矿相学(ore microscopy):是使用反射偏光显微镜研究不透明矿物和矿石的一门专业基础学科矿物:在一定的地质条件形成,具有一定的化学成分和物理性质的单质或化合物叫矿物。
岩石:由一种或多种矿物组合到一起形成岩石。
造矿矿物:指那些有用的金属矿物和非金属矿物。
脉石矿物:所有金属矿石中的非金属矿物均称为脉石矿物。
所有非金属矿石中除造矿矿物以外的非金属矿物称为脉石矿物。
地质作用:所有引起矿物、岩石的产生和破坏,从而使地壳面貌发生变化的自然作用。
地质营力:引起这些变化的自然动力叫地质营力。
成岩作用:在一定自然条件下形成岩石的地质作用。
成矿作用:如果形成岩石的过程中伴有矿产的形成,则称为成矿作用。
风化作用:在常温常压下,由于温度、水、氧、碳酸气和生物等因素的影响,使组成地壳表层的岩石发生崩裂、分解或化合等变化的作用,叫风化作用。
剥蚀作用:将风化产物剥离下来,同时也对未风化的岩石进行破坏,不断改变着岩石的面貌,这种作用叫剥蚀作用。
自然光——从光源直接发出的光,是由无数方向横振动合成的复杂混合波(偏振光——只在垂直传播方向上的某一固定方向上振动的光波。
光率体: 表示光波在晶体中传播时,折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或一种光性指示体。
多色性与吸收性——由于光波在晶体中振动方向不同,而使薄片颜色发生改变的现象称为多色性, 这种颜色深浅变化也称为吸收性.矿物的边缘与贝克线——在岩石薄片中,在两个折射率不同的物质(矿物颗粒之间或者矿物与树胶)接触处,存在一条较黑暗的界线和一条比较明亮的细线,前者称为矿物的边缘或轮廓,后者称为贝克线或亮带,光带。
糙面:在单偏光镜下观察薄片中矿物表面的光滑程度,有的较光滑,有的较粗糙,呈麻点状,这种现象称为糙面。
突起:在单偏光镜下观察薄片,不同矿物的表面好像高低不同,有的矿物明显高些,有的明显低些,这种现象称为矿物的突起。
《工艺矿物学》重点一、名词解释1.工艺矿物学:是以工业固体原料及其加工产物的矿物学特征和加工时组成矿物的性状为研究目标的边缘性科学。
2.自然光:在垂直光波传播方向的平面内作任意方向的振动,各个振动方向的振幅相等。
3.偏光:只在垂直光传播方向的某一固定方向上振动的光波,称平面偏振光,简称偏振光或偏光。
4.偏光化作用:使自然光转变为偏光的作用称为偏光化作用5.均质体:等轴晶系矿物和非晶质物质在各方向的光学性质相同,称为光性均质体,简称均质体。
6.非均质体:中级晶族和低级晶族的矿物其光学性质随方向而发生变化,称为光性非均质体,简称非均质体,绝大多数矿物属于非均质体。
7.光率体:光波在晶体中传播时,折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形。
8.双折射:光波射入非均质体,除特殊方向外,都要发生双折射,分解形成振动方向不同、传播速度不同、折射率值不等的2个偏光9.光轴:光波沿非均质体的特殊方向入射时(如沿中级晶族晶体的Z轴方向),不发生双折射,不改变入射光波的振动特点和振动方向,这个特殊方向称为光轴。
10.矿物的颜色:矿物的颜色是由光波透过矿片时经矿物的选择性吸收后产生的11.多色性:矿物的颜色随光波振动方向的不同而发生改变的现象。
12. 吸收性:矿物的颜色深浅发生变化的现象13.矿物的边缘:在薄片中2种折射率不同的物质接触处,光线透过时可看到比较黑暗的边缘,称为矿物的边缘14. 贝克线:在矿物的边缘附近可看到一条比较明亮的细线,升降镜筒时亮线移动,该亮线称为贝克线或光带。
15.糙面:在单偏光镜下观察矿物的表面时,某些矿物表面比较光滑,某些矿物表面较为粗糙,呈现麻点状,好像粗糙皮革,这种现象称为糙面。
16.突起:在薄片中,不同矿物表面好像高低不同,某些矿物表面显得高一些,某些矿物则显得低平一些,这种现象称为突起17.消光现象:矿片在正交偏光镜间变黑暗的现象,称为消光现象18. 消光位:非均质体在正交偏光镜间处于消光时的位置称为消光位19.干涉色谱表:根据光程差公式R=d(Ng-Np),把公式中光程差与切片厚度、双折射率三者之间的关系,用图表方式表示出来,这种图表称为色谱表20. 补色法则(消色法则):在正交偏光镜间放置2个非均质体任意方向的切片,在45度位置时,光通过两切片后总的光程差的增减法则,称为补色法则,又称消色法则。
21.补色器:又称试板或消色器。
常用的类型有石膏试板、云母试板、石英楔3种。
22.反射器:反射器是垂直照明器中重要的部件,其作用为将来自进光管的水平入射光垂直向下反射,透过物镜达到光片表面。
常用的反射器有玻片式和棱镜式两种。
23. 反射率:反射率是表示矿物磨光面反光能力的参数,用符号R表示. 指反光显微镜下,垂直入射光经矿物光面反射后的反射光强度(Ir)与原入射光强度(Ii)的比率,用百分数表示,即:R=I r/I i*100%24.双反射:矿物反射率随晶体方向而变化,当旋转物台时,矿物亮度发生改变,反射率随方向而变化的现象称为矿物的双反射。
25.反射色:矿物光片在单偏光镜下呈现的颜色称为矿物的反射色。
26.反射多色性:矿物反射色随光性方位而变化的现象称为反射多色性27.内反射:当光线照射到具有一定透明度的矿物光片表面时,有一部分光线折射透入矿物内部,遇到矿物内部的某些界面(如解理、裂隙、空洞、晶粒、包裹体等),光线被反射出来或散射开,该现象称为矿物的内反射。
28.晶形:晶体的天然几何多面体外形称为晶形。
29.解理:矿物在外力作用下沿晶格中一定方向发生破裂的固有性质称为解理,沿解理裂开的平面叫解理面。
30. 双晶:2个或多个同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生体,称为双晶。
31. 环带:有些矿物的晶粒内部,沿晶面方向有一系列环状的纹线和条带32.分离矿物定量法:利用待测矿物与原料中其他矿物性质的差异,将待测矿物从原料中分离出来而进行定量的一种方法33.显微镜下矿物定量:是从待测矿物原料中选取少量有代表性的样品,加工制备成光片或薄片,在显微镜下通过测定不同矿物在光片或薄片上所占的比例,达到矿物定量的目的。
34. 二次电子:在单电子激发过程中,被入射电子轰击出来的核外电子,称为二次电子。
35.俄歇电子:从距样品表面小于1nm深度范围内发射的并具有特征能量的二次电子。
36.背散射电子:电子射入试样后,受到原子的弹性和非弹性散射,有一部分电子的总散射角大于90度,会新从试样表面逸出,这种电子为背散射电子,这个过程称为背散射。
37. 电子探针微区分析(EPMA或EPA):是一种微区化学成分分析仪器。
它将电子光学技术和X射线光谱技术有机结合起来,使矿物中元素的定性和定量分析的空间分辨率达到微米级水平。
38.x射线衍射物相分析:将待测的单相或多相物质进行x射线衍射实验,得到衍射花样或衍射的有关数据,然后将衍射花样或数据跟标准物质或标准矿物的衍射卡片作对比,从而达到确定单相或多相物质的目的,这个过程称为x射线衍射物相分析39.选择性溶解法:选择性溶解法是利用矿物化学性质的差异,特别是矿物在不同溶剂中溶解性的差异,使不同矿物分离。
40.干涉色级序:在正交偏光镜间由薄至厚慢慢插入石英楔,石英楔干涉色连续不断地变化,依次为暗灰-灰白-浅黄-橙-紫红-蓝-蓝绿一黄绿一橙黄一紫红一蓝一蓝绿一黄一橙-红……直至亮白色。
这种由低到高有规律的变化,就构成了干涉色级序。
41..电子探针的分析方法有定点分析、线扫描分析和面扫描分析二问答题1.工艺矿物学研究内容(1)原料与产物中的矿物组成 (任务:查清原料与产物中所有矿物种(亚种)属;判明各主要矿物成分的变化规律;考察伴生物质的特征,确定各组分的含量。
基础性工作) (2)原料与产物中的矿物粒度分析 (有用矿物的粒度大小,既是确定磨矿细度的关键因素,又对流程方案的选择有重要影响。
)(3)原料与产物中元素的赋存状态 (元素赋存状态指元素在原料或产物中的存在形式及其在各组成物相中的分配比例)(4)矿物在工艺加工进程中的性状 (矿物在生产工艺中受到一定的物理或化学作用时,所呈现的状态形式的改变,即为它的性状)(5)矿物工艺性质改变的可能性和机理(6)判明尾矿和废渣(工业废弃物)综合利用的可能性(7)矿物的工艺性质与元素组成和结构的关系(8)查明矿石工艺类型空间分布规律,编制矿物工艺图(目的是为矿山采掘、选厂生产的合理高效运行提供依据。
)(9)研究工业固体原料加工前的表生变化(出露地表的矿床由风化作用产生的改变(10)分折矿物工艺性质的生成条件 ( 矿物是地壳上各种地质作用的产物,具有的各种工艺性质都与自身成矿作用有关。
)2.工艺矿物学研究中的取样问题(1)基本要求样品具有充分的代表性。
(2)获取样品的方式有2种:一是在现场取样点上采取地质标本样。
二是从分选产品及试验用矿样中抽取;(3)样品的取样网络布置方法::在平面上,要照顾到全区情况,适当布点;在剖面上,要顾及到上、中、下各段都有取样点。
取样点的数目一般至少要有4个以上的采样点。
如果试样为G,则全矿区实际取样重量不得小于2G;一般试样重100--200kg,个别可到1t。
取样方法,根据地质条件、矿石品位、取样点数及工作目的而定。
常用的有爆破法、方格法、刻槽法、全巷剥层法等。
(4)工艺矿物学研究中常见的样品处理方法:i.样品混匀法:铁锨拌匀法、环锥法、滚移法、槽型分样器法ii.样品缩分法常用堆锥四分法或网格法进行。
3.调节焦距调节焦距目的是为了使物像清晰可见。
a) 将观察的矿物薄片置于物台中心,并用薄片夹子将薄片夹紧。
b) 转动粗动螺旋,从侧面看镜头,将镜头下降到最低位置。
c) 若使用高倍物镜,需要下降到几乎与薄片接触的位置,注意不要碰到薄片,以免损坏镜头。
d) 从目镜中观察,同时转动粗动螺旋,使镜筒缓慢上升,直至视域内有物像后,再转动微动螺旋使之清楚。
4.中心校正(见课本P29)5.反光显微镜下矿物性质的测定(1).反射率和双反射(2).反射色和反射多色性(3.)内反射(4).均质性和非均质性6.影响矿物反射率和双反射的因素(1)光源光源的强度及入射光波长对反射率影响很大。
光源越强,反射率就越高;波长改变,反射率也随之改变。
因此在测定反射率时,对标样和欲测矿物要保持相同的测试条件。
(2)光片及安装质量光片表面磨光质量要高,做到无擦痕、麻点或氧化膜等,否则会降低矿物的反射率。
光片安装时必须严格压平,若光片表面与入射光不垂直,则会影响反射光的方向,降低矿物的反射率。
(3)其他因素浸没介质、放大倍数、焦距、内反射及温差等因素均能影响反射率的高低。
7.透射电子显微镜(TEM)工作原理工作原理:电子枪产生的电子束经1—2级聚光镜会聚后均匀照射到试样的某一微小区域,入射电子与物质相互作用,由于试样很薄,绝大部分电子可以穿透试样,其强度分布与所穿过试样区的形貌、结构构造等对应。
透射出的电子经物镜、中间镜、投影镜的二级磁透镜放大后投射在显示图像的荧光屏上,荧光屏把电子强度分布转变为人眼可见的光强分布,于是在荧光屏上显示出与试样形貌和结构构造相对应的图像。
8.透射电镜中试样的制备方法有哪些?(1) 粉未试样的制备对于粒径为微米级和纳米级的粉末,如粘土矿物及其它超细粉末等,在测试前先应用超声波分散器将待观察的粉末置于与试样不发生作用的液态试剂中,并使之充分分散制成悬浮液。
(2)超薄片试样的制备对块状的岩矿试样及非金属的陶瓷试样来说,其制样原理是首先将块状样品切割,然后在磨片机中将其磨成厚小于0.03nm的薄片,将磨好的薄片放到离子减簿机中,在真空下用高能量的氢离子轰击薄片,使试样中心穿孔,由于穿孔周围的厚度极薄,对电子束透明时,即可进行观察。
(3)复型试样的制备所谓复型是将待测试样的表面或断面形貌用薄膜将它们复制下来。
将复型后的薄膜拿到样品室内观察。
9.扫描电镜的工作原理由电子枪发射出能量5-35Kev的电子流,经聚光镜和物镜缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束,在扫描线圈的驱动下,在试样表面按照一定时间和空间顺序作拉网式扫描。
聚焦后的微细电子束与试样相互作用产生二次电子、背射电子和其它物理信号。
二次电子发射量随试样表面起伏而变化,背散射电子的发射量与试样中元素的原子序数成正比,二次电子信号及背散射电子信号分别被探测器收集并转换成电信号。
经视频放大后传到显像管栅极,分别得到二次电子像及背散射电子像。
10.透射电镜和扫描电镜式样制备有何不同?(1)透射电镜中所显示的物质像是由电子束透过试样后形成的像,由于电子束的穿透能力比x射线弱得多,因此,必须用小而薄的试样。
对于加速电压为50一200kv的透射电镜,试样厚度以100nm左右。
如果要获得高分辨电子像,试样的厚度必须小于10nm。