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,對各種金屬的需求與日俱增,國內(nèi)外均面臨著礦業(yè)大發(fā)展的勢頭,礦石難選程度加深和選礦技術(shù)水平的提升,突顯工藝礦物學研究的重要性。長久以來,工藝礦物學以光學顯微鏡為主要測試工具開展對礦石物料的研究工作。由于天然礦物種類繁多、各礦物組成的復雜性,定量測定礦石的工藝礦物學參數(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費時費力的工作,難以及時地為選礦工藝研究提供礦物信息和數(shù)據(jù)。尤其是對低含量和復雜礦石,檢測工藝礦物學參數(shù)的難度更大。早在 80年代,伴隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展,英、美等國研究 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試方法,以達到對工藝礦物學參數(shù)的自動檢測,但由于方法的適應性差等問題而未能推廣應用；我國對自動檢測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算機的結(jié)合,開發(fā)自動圖像分析系統(tǒng),但由于礦物的光學性質(zhì)復雜,這些研究成果基本上沒有得到成功的應用。

近 10年來,國外自動檢測技術(shù)發(fā)展較快,多數(shù)礦業(yè)大國,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)應用較為廣泛。JKTech的MLA技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位。廣州有色金屬研究院于 2008年引進澳大利亞 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)的工藝礦物學方法——礦物分類富集,顯微鏡統(tǒng)計的礦物定量方法誤差極大,尤其是輝鉬礦解離度的測定更難以準確。本文針對廣東省某低品位鉬礦石,采用MLA自動檢測技術(shù),實現(xiàn)對該鉬礦石的工藝礦物學參數(shù)的快速準確檢測。

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,并配合礦石自動測定系統(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),從工藝礦物學的角度設計軟件,針對測試樣品建立礦石標準礦物序列?；驹硎峭ㄟ^電鏡軟件、能譜分析技術(shù)與MLA軟件的結(jié)合,實現(xiàn)自動樣品位移,背散射電子圖像顆?；幚韰^(qū)分不同物相,自動采集不同物相的能譜數(shù)據(jù),利用能譜產(chǎn)生的 X射線準確鑒定礦物,建立樣品礦物標準庫、計算機自動擬合計算后獲取工藝礦物學參數(shù)。主要的工藝礦物學參數(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 工藝礦物學自動檢測技術(shù)應用研究

2.1 檢測樣品制備

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定樣品,樣品制備流程見圖 1。將所得分級樣品分別采用環(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用研究

將分級樣品磨制成礦物砂光片,采用MLA技術(shù)測定,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%。原礦化學分析的鉬含量與經(jīng)MLA礦物定量結(jié)果計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%,與礦樣中硫的實測化學分析值 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應于化學分析值,具有較高的準確性；至于硅和鋁的配分檢驗具有一定的特殊性。表 1中,經(jīng)MLA礦物定量結(jié)果計算的各礦物硅含量配分總和∑CSiO2= 71.964%,礦樣中硅的實測化學分析值為 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%,礦樣中實測鋁的化學分析值為 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,這是因為大多數(shù)硅鋁酸鹽礦物中元素的類質(zhì)同象置換十分復雜,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 輝鉬礦解離度測定應用研究

對于選礦分離工藝,有用礦物的單體解離度是重要的工藝礦物參數(shù)。解離度測定實質(zhì)上就是統(tǒng)計磨礦產(chǎn)品中目的礦物的單體顆粒與連生體顆粒的相對比例。對于鉬礦石的磨礦產(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 1 000個礦物顆粒,才有 1～2顆為輝鉬礦。為了減少測定的工作量,保證測定精度,在采用顯微鏡人工測定之前,必須用重液分離的方法預先富集重礦物,以此提高待測樣品中輝鉬礦含量,重產(chǎn)品制砂光片顯微鏡直線法統(tǒng)計測定解離度,分離出來的輕產(chǎn)品進行化學分析,最后計算出各粒級樣品的解離度。

在對該鉬礦石的選礦試驗中,根據(jù)各礦物的嵌布粒度和探索性試驗情況,確定磨礦細度為-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篩級產(chǎn)品中,根據(jù)各篩級的輝鉬礦分布情況,+0.2 mm篩級產(chǎn)品采用體視顯微鏡,人工測定輝鉬礦解離度,-0.2 mm以下篩級產(chǎn)品采用MLA工藝礦物學自動檢測系統(tǒng)測定輝鉬礦解離度,測得該鉬礦石在 -0.074 mm占60%的磨礦細度下,輝鉬礦的單體解離度見表 2。MLA解離度測定通過統(tǒng)計大量的顆粒 (一般為20 000～50 000顆粒)達到較高的精度,并采用根據(jù)我們的經(jīng)驗,當鉬品位低于 0.1%,MLA統(tǒng)計分析的顆粒數(shù)必須達到 40 000顆以上才能達到要求。

表 2 原礦磨礦細度 -0.076 mm占 60%時輝鉬礦解離度測定結(jié)果

2.4 選礦尾礦中鉬的損失狀況考查應用研究

在鉬礦選礦試驗中,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)對尾礦進行查定,測定結(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自動檢測技術(shù)對礦石中礦物的含量檢測結(jié)果具有較高的準確性,對礦物含量的檢測結(jié)果可對應于化學分析值。

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

(3)將國外先進的礦物定量測試技術(shù)引入我國工藝礦物學研究領(lǐng)域,促進檢測從半定量到實現(xiàn)快速定量,將工藝礦物研究水平提高到一個新的高度。

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