梁冬云,鄒 霓,李 波

(廣州有色金屬研究院,廣東 廣州 510650)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)各種金屬的需求與日俱增,國(guó)內(nèi)外均面臨著礦業(yè)大發(fā)展的勢(shì)頭,礦石難選程度加深和選礦技術(shù)水平的提升,突顯工藝礦物學(xué)研究的重要性。長(zhǎng)久以來,工藝礦物學(xué)以光學(xué)顯微鏡為主要測(cè)試工具開展對(duì)礦石物料的研究工作。由于天然礦物種類繁多、各礦物組成的復(fù)雜性,定量測(cè)定礦石的工藝礦物學(xué)參數(shù),如礦石中礦物組成和含量,磨礦產(chǎn)品中礦物單體解離度,選礦流程中的礦物走向等是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作,難以及時(shí)地為選礦工藝研究提供礦物信息和數(shù)據(jù)。尤其是對(duì)低含量和復(fù)雜礦石,檢測(cè)工藝礦物學(xué)參數(shù)的難度更大。早在 80年代,伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展,英、美等國(guó)研究 X射線圖像法、螺旋旋轉(zhuǎn)光譜法、反射率色譜顏色定量等測(cè)試方法,以達(dá)到對(duì)工藝礦物學(xué)參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè),但由于方法的適應(yīng)性差等問題而未能推廣應(yīng)用；我國(guó)對(duì)自動(dòng)檢測(cè)方面的研究在一些高等院校和科研單位也曾一度興起,大多的研究是依托顯微鏡與計(jì)算機(jī)的結(jié)合,開發(fā)自動(dòng)圖像分析系統(tǒng),但由于礦物的光學(xué)性質(zhì)復(fù)雜,這些研究成果基本上沒有得到成功的應(yīng)用。

近 10年來,國(guó)外自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展較快,多數(shù)礦業(yè)大國(guó),都開發(fā)各具特色的技術(shù),以澳大利亞 JK技術(shù)中心(JKTech)和加拿大 CANMET的W.Petruk和 R.Lastra的技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。JKTech的MLA技術(shù)在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。廣州有色金屬研究院于 2008年引進(jìn)澳大利亞 JKtech Pty Ltd的MLA技術(shù),并成功用于多種類型礦石的工藝礦物學(xué)研究。

眾所周知,大多數(shù)鉬礦石的鉬礦物含量稀少,輝鉬礦具有頁片狀、鱗片狀晶形,傳統(tǒng)的工藝礦物學(xué)方法——礦物分類富集,顯微鏡統(tǒng)計(jì)的礦物定量方法誤差極大,尤其是輝鉬礦解離度的測(cè)定更難以準(zhǔn)確。本文針對(duì)廣東省某低品位鉬礦石,采用MLA自動(dòng)檢測(cè)技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)該鉬礦石的工藝礦物學(xué)參數(shù)的快速準(zhǔn)確檢測(cè)。

1 MLA技術(shù)的基本組成和工作原理

MLA技術(shù)的基本硬件組成為掃描電鏡和能譜儀,并配合礦石自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)(MLA)軟件。MLA技術(shù)利用充分反映礦物相的成分差別特征的背散射電子圖像作為基礎(chǔ)圖象,運(yùn)用現(xiàn)代圖像分析技術(shù),能譜快速分析技術(shù),從工藝礦物學(xué)的角度設(shè)計(jì)軟件,針對(duì)測(cè)試樣品建立礦石標(biāo)準(zhǔn)礦物序列?；驹硎峭ㄟ^電鏡軟件、能譜分析技術(shù)與MLA軟件的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)樣品位移,背散射電子圖像顆?；幚韰^(qū)分不同物相,自動(dòng)采集不同物相的能譜數(shù)據(jù),利用能譜產(chǎn)生的 X射線準(zhǔn)確鑒定礦物,建立樣品礦物標(biāo)準(zhǔn)庫、計(jì)算機(jī)自動(dòng)擬合計(jì)算后獲取工藝礦物學(xué)參數(shù)。主要的工藝礦物學(xué)參數(shù)包括礦石的礦物種類和含量、樣品中各礦物粒度分布、礦物解離度等。

2 工藝礦物學(xué)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究

2.1 檢測(cè)樣品制備

為了保證試樣的代表性,從破碎至 -2 mm的選礦試樣中縮分獲取礦物定量測(cè)定樣品,樣品制備流程見圖 1。將所得分級(jí)樣品分別采用環(huán)氧樹脂冷鑲制樣。

圖 1 樣品制備流程

2.2 礦物鑒定及礦物定量應(yīng)用研究

將分級(jí)樣品磨制成礦物砂光片,采用MLA技術(shù)測(cè)定,所獲取的該礦石礦物種類和礦物含量數(shù)據(jù)見表 1。礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果：Mo 0.094%, WO30.03%,Cu 0.018%,S 0.18%,Fe2O32.67%, K2O 2.37%,Na2O 1.01%,SiO274.58%,Al2O312.38%。原礦化學(xué)分析的鉬含量與經(jīng)MLA礦物定量結(jié)果計(jì)算的各礦物鉬含量配分總和∑CMo=0. 092%很接近,其配分平衡系數(shù)為 97.87%；各礦物硫的含量配分總和∑CS=0.18%,與礦樣中硫的實(shí)測(cè)化學(xué)分析值 0.18%完全吻合,其配分平衡系數(shù)為100%。結(jié)果表明,鉬和硫在各礦物的配分總和可對(duì)應(yīng)于化學(xué)分析值,具有較高的準(zhǔn)確性；至于硅和鋁的配分檢驗(yàn)具有一定的特殊性。表 1中,經(jīng)MLA礦物定量結(jié)果計(jì)算的各礦物硅含量配分總和∑CSiO2= 71.964%,礦樣中硅的實(shí)測(cè)化學(xué)分析值為 74.58%差別較大,其配分平衡系數(shù)為 96.49%；各礦物鋁的含量配分總和∑CAl2O3=14.075%,礦樣中實(shí)測(cè)鋁的化學(xué)分析值為 12.38%,其配分平衡系數(shù)為113.69%,硅的配分平衡系數(shù)大于 95%,屬于允許誤差范圍,而鋁的配分平衡系數(shù)均較大,這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)硅鋁酸鹽礦物中元素的類質(zhì)同象置換十分復(fù)雜,各礦物中硅和鋁的理論值含量不是固定的,而是一定變化范圍,如白云母 (SiO241%～50%,Al2O321%～38%)、鈉長(zhǎng)石等礦物的含硅量和含鋁量取值的不確定性造成的誤差,而不是MLA礦物定量檢測(cè)產(chǎn)生的誤差。

表1 鉬礦石的MLA定量結(jié)果 %

2.3 輝鉬礦解離度測(cè)定應(yīng)用研究

對(duì)于選礦分離工藝,有用礦物的單體解離度是重要的工藝礦物參數(shù)。解離度測(cè)定實(shí)質(zhì)上就是統(tǒng)計(jì)磨礦產(chǎn)品中目的礦物的單體顆粒與連生體顆粒的相對(duì)比例。對(duì)于鉬礦石的磨礦產(chǎn)品,一般來說鉬品位小于 0.1%,輝鉬礦的礦物含量也只有不足 0.2%,也就是說,統(tǒng)計(jì) 1 000個(gè)礦物顆粒,才有 1～2顆為輝鉬礦。為了減少測(cè)定的工作量,保證測(cè)定精度,在采用顯微鏡人工測(cè)定之前,必須用重液分離的方法預(yù)先富集重礦物,以此提高待測(cè)樣品中輝鉬礦含量,重產(chǎn)品制砂光片顯微鏡直線法統(tǒng)計(jì)測(cè)定解離度,分離出來的輕產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)分析,最后計(jì)算出各粒級(jí)樣品的解離度。

在對(duì)該鉬礦石的選礦試驗(yàn)中,根據(jù)各礦物的嵌布粒度和探索性試驗(yàn)情況,確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占 60%。由于粗粒片狀的輝鉬礦具韌性,不易破碎,富集在 +0.2 mm篩級(jí)產(chǎn)品中,根據(jù)各篩級(jí)的輝鉬礦分布情況,+0.2 mm篩級(jí)產(chǎn)品采用體視顯微鏡,人工測(cè)定輝鉬礦解離度,-0.2 mm以下篩級(jí)產(chǎn)品采用MLA工藝礦物學(xué)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)定輝鉬礦解離度,測(cè)得該鉬礦石在 -0.074 mm占60%的磨礦細(xì)度下,輝鉬礦的單體解離度見表 2。MLA解離度測(cè)定通過統(tǒng)計(jì)大量的顆粒 (一般為20 000～50 000顆粒)達(dá)到較高的精度,并采用根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),當(dāng)鉬品位低于 0.1%,MLA統(tǒng)計(jì)分析的顆粒數(shù)必須達(dá)到 40 000顆以上才能達(dá)到要求。

表 2 原礦磨礦細(xì)度 -0.076 mm占 60%時(shí)輝鉬礦解離度測(cè)定結(jié)果

2.4 選礦尾礦中鉬的損失狀況考查應(yīng)用研究

在鉬礦選礦試驗(yàn)中,總尾礦鉬品位為0.008 8%,為了考查尾礦中鉬的損失狀況,采用MLA技術(shù)對(duì)尾礦進(jìn)行查定,測(cè)定結(jié)果表明,尾礦中損失的輝鉬礦解離度為零,全部為小于 15%的連生體(見圖 2、圖 3),主要與石英和白云母連生,輝鉬礦與其他礦物的連生關(guān)系見表 3。

表 3 尾礦中輝鉬礦與其他礦物的連生關(guān)系

圖 2 掃描電鏡放大 600倍尾礦中浸染分布于黑云母(B iotite)中的輝鉬礦(Molybdenite),輝鉬礦粒度 (短徑)1～15μm

圖 3 掃描電鏡放大 1 200倍尾礦中被石英(Q uartz)包裹的輝鉬礦 (Molybdenite),輝鉬礦粒度(短徑)2～3μm

3 結(jié)果和討論

(1)MLA自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)對(duì)礦石中礦物的含量檢測(cè)結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性,對(duì)礦物含量的檢測(cè)結(jié)果可對(duì)應(yīng)于化學(xué)分析值。

(2)MLA技術(shù)極大地簡(jiǎn)化了解離度測(cè)定的程序,特別是對(duì)低含量礦物解離度測(cè)定可免除重液預(yù)富集,并可達(dá)到很好的效果。

(3)將國(guó)外先進(jìn)的礦物定量測(cè)試技術(shù)引入我國(guó)工藝礦物學(xué)研究領(lǐng)域,促進(jìn)檢測(cè)從半定量到實(shí)現(xiàn)快速定量,將工藝礦物研究水平提高到一個(gè)新的高度。

[1] 周金平,吳 峰,賈木欣.伊春鹿鳴鉬礦工藝礦物學(xué)研究[J].礦冶,2008,17(2)：111-113.

[2] 周家云,張?jiān)?周滿庚.氧化帶鉬礦石工藝礦物學(xué)研究[J].中國(guó)礦業(yè),2006,15(11)：73-75.