[科普中国]-工艺矿物学

发展简史

1830年光学显微镜问世，人们即借此进行岩矿鉴定，为早期的选矿工艺提供了某些矿石性质的资料。20世纪初，结合选矿研究低品位铁、锰矿石的矿物组成、粒度特性和选矿产品的显微镜分析，为选矿提供半定量和定量数据。1939年，美国高登(A.M.Gaudin)所著《选矿原理》，总结了岩矿鉴定在选矿学科中的应用与实践。1940年，高登及日本桃崎顺二郎等应用原子结构理论和晶体化学原理，研究矿物晶格与浮游度的关系，研究晶体结构和矿物表面性质与矿物表面润湿性的关系，为解释浮选机理提供论据。

中国于1919年开始应用光学显微镜方法为选矿厂提供定性的岩矿鉴定资料。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，随着现代科学技术的迅猛发展，近代物理、化学的晶体场理论、配位场理论、分子轨道理论、能带理论以及各种谱学手段、微束测试技术、电子计算机计算技术等引入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测试得到新的发展，从而能够为矿产资源的综合利用和选冶工艺提供深入系统的矿物学资料，并发展成为一门独立的工艺矿物学学科。1979年，中国金属学会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年首次出版《工艺矿物学论文集》。也是在1979年美国成立了隶属采矿、冶金和石油工程师协会(TMS-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，中国冶金工业出版社发行的《选矿手册》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交流，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概括为：(1)矿石和矿物的化学、物理性质与选矿工艺的关系;(2)矿物表面性质和工艺特性;(3)矿石化学成分、矿物组成、矿石的元素赋存状态及其分配规律的研究，预测选矿理论指标;(4)矿石结构和构造、矿物粒度组成及矿物解离分析;(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。

应用在地质矿床评价中，工艺矿物学的主要研究对象是针对矿床不同层位、不同矿石类型、不同品级的各类矿石，在充分查明矿石化学成分、矿物组成及可选性的基础上，确定有用矿物的空间分布及编制矿物工艺图。在查明矿石矿物组成的基础上，利用矿芯评价矿床不同水平位置上矿石的可选性，划分和圈定矿石工艺类型，对矿石可选性的试验研究比对矿床评价的研究更加全面和深入，因为它要为制订选矿最佳工艺流程提供详尽可靠的资料。在选矿理论研究中，工艺矿物学除提供制订工艺流程所需要的一般数据外，还要结合选矿需要，深入研究矿物与选矿基础理论、矿石性质与选矿的关系，如探讨各种选矿方法、过程、技术指标与矿石物质组成、工艺特性的适应性和规律性，研究矿物晶体化学、晶体结构等微观领域特征与矿物工艺性质的关系，研究矿物表面成分及表面结构的变化对选矿工艺的影响等，这些研究成果能直接指导选矿工艺的制定和实践。在生产实践中，工艺矿物学能直接为改革现行生产方案，提高选矿指标和经济效益提供资料。通过研究生产过程的原矿、精矿、尾矿、中间产品的物质组成及其工艺特性，分析选矿厂生产流程中存在的技术问题，为工艺过程的自动化，生产的稳定和平衡，控制指标的最佳化等，提供必要的矿物学参数。

在选矿过程中有用金属的损失，除现代技术和工艺水平条件下不可避免的损失和入选矿石物质组成所决定的损失外，还有由于工艺不完善等因素、设备状况不佳或选厂设计方案不够合理发生的损失。针对这些损失提供改善措施的依据，也是工艺矿物学研究内容之一。选厂的尾矿、矿泥以及采矿废石的堆存不仅占地面积大，其中一些气体、粉尘污染环境，而且这些废料中常含有稀贵金属或其他有用成分，研究这些废料的工艺矿物学，查明处理和利用的可能性，建立无尾矿选矿工艺，都具有重要的经济意义。2

发展近况及方向工艺矿物学的发展和研究方向，大体有下述五个方面：(1)矿石物质组成及其性质的研究。系统分析矿石特性及其对矿物分选的影响和内在联系，建立划分各种类型矿石的工艺类型分类体系，为选矿研究、设计、生产提供科学的、系统的基础资料。(2)矿物在选矿工艺过程中的变化及其对工艺效果的影响的研究。着重研究改变天然矿物及工艺产品分选性质，从矿物学观点、定量地分析和评定分选效果。(3)对选矿包括化学选矿的中间产品和尾矿的矿物组成及其性质的研究，以及对有用组分合理的综合回收和扩大资源利用途径的探讨。(4)研究矿物解离，建立矿物解离数学模型。应用现代固体物理的新成就，研究各类典型矿石中各种矿物的解离特性，探讨矿物粒度特性与矿物解离的关系等，为选矿方法的选择和破碎机理提供依据。(5)研究矿物表面性质和晶体构造及其与工艺性质的关系。应用现代科学理论和技术方法深刻地揭露矿物表面微量成分和物化性质、晶体内部特征以及与晶体外部场的相互作用和影响的规律性，为选矿基础理论研究提供资料。