在礦物原料中同一種元素往往會(huì )以不同的礦物形式產(chǎn)出。例如，石英中鐵的賦存形式有磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦等。這些含有同種元素的不同礦物，彼此的性質(zhì)相差懸殊，選礦提純方法和工藝也截然不同。
因此，礦石中有用和有害元素的賦存狀態(tài)是擬定選礦提純方案和預測分選指標的重要依據。
元素的賦存狀態(tài)分析主要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是元素在礦石或產(chǎn)品中的存在形式，二是元素的物相組成及其在不同礦物相中的分布。
一、元素的賦存形式
有用和有害元素在礦石中的賦存狀態(tài)可分為三種主要形式：①獨立礦物；②類(lèi)質(zhì)同象；③吸附形式。
對普通脈石英、石英巖和石英砂巖等石英原料來(lái)講，主要的雜質(zhì)來(lái)源為礦石中的各種獨立礦物，這類(lèi)雜質(zhì)可通過(guò)傳統工藝提純去除絕大部分，但包裹體和類(lèi)質(zhì)同象等石英內部雜質(zhì)雖然含量較低，但由于其特殊的賦存狀態(tài)，去除難度非常大，是大多數石英原料提純的瓶頸。
元素的賦存形式分析一般采用化學(xué)物相分析、光學(xué)顯微鏡分析、電子顯微鏡分析、電子探針?lè )治龅仁侄巍?br />
（一）獨立礦物
元素以獨立礦物存在于礦石中，包括單質(zhì)礦物、化合物和膠體礦物三種類(lèi)型。在礦石中，同一元素可以呈一種礦物形式存在，也可以呈幾種不同礦物形式存在。
?。?）同種元素自相結合成自然元素礦物，稱(chēng)為單質(zhì)礦物。常見(jiàn)的單質(zhì)礦物如自然金、自然銀、自然銅、自然鉍等。
?。?）兩種或兩種以上元素互相結合成化合物的形式賦存于礦石中，這是元素的主要賦存形式。如鐵和氧組成磁鐵礦和赤鐵礦；鉛和硫組成方鉛礦；銅、鐵、硫組成黃銅礦等。
?。?）通過(guò)膠體沉積的方式形成的礦物稱(chēng)為膠體礦物，一部分鐵、錳、磷等的礦石就是由膠體沉淀而富集的。當膠體溶液產(chǎn)生沉淀時(shí)，某些有益和有害組分也會(huì )隨之混入，形成像褐鐵礦、硬錳礦等的膠體礦物。
（二）類(lèi)質(zhì)同象
在礦物結晶過(guò)程中，其構造單位中某種質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）可以被性質(zhì)相似的其他質(zhì)點(diǎn)替換，而不破壞其晶體結構的現象，稱(chēng)為類(lèi)質(zhì)同象。
如在石英晶格中，Si4+常常被A13+、Fe3+、B3+、Ti4+、Ge4+和P5+代替。
圖1 微量元素在石英晶格中類(lèi)質(zhì)同象的結構示意圖
這些稀散元素一般無(wú)法用機械分選的方法回收，通常需要采用火法或濕法冶金的方法回收。
需要指出，某些呈獨立礦物形式存在的礦物，有時(shí)可以呈1-2μm的微小乳滴狀或葉片狀包裹體賦存于另一種礦物中。當礦物以這種微細分散狀態(tài)（<10μm）賦存時(shí)，采用機械選礦的方法已無(wú)法分離。因此，通常將這種微細包裹體形式存在的礦物劃歸為分散狀態(tài)，其可選性與類(lèi)質(zhì)同象狀態(tài)相似。
（三）吸附形式
某些元素以離子狀態(tài)被另一些帶異性電荷的物質(zhì)所吸引而存在于礦石或風(fēng)化殼中的賦存形式稱(chēng)為吸附形式。外生成因的礦石中有些元素常呈此種狀態(tài)存在，例如，花崗巖風(fēng)化殼中粘土礦物所吸附的稀土元素，我國近年來(lái)發(fā)現的離子型稀土礦就屬于此類(lèi)礦物。
如果有用元素以這種形式存在，則用一般的化學(xué)物相分析和巖礦鑒定方法查定是無(wú)能為力的。
元素的賦存狀態(tài)不同，處理方法和難易程度都不一樣。礦石中的元素呈獨立礦物存在時(shí)，一般用機械選礦的方法回收。以類(lèi)質(zhì)同象、微細包裹體和吸附形式存在的有用元素，用機械選礦方法是無(wú)法回收的，通常需要采用火法或濕法冶金的方法回收。
二、元素賦存狀態(tài)分析的基本方法
由于元素在礦石中賦存狀態(tài)的多樣性，因而考查的方法和程序亦隨礦石特點(diǎn)和任務(wù)要求的不同而有所不同，常常需要幾種方法互相印證補充，才能得出可靠的結論。
元素賦存狀態(tài)分析通常是在化學(xué)分析和礦物組成分析的基礎上進(jìn)行的，其目的在于確定元素的賦存形式（獨立礦物、類(lèi)質(zhì)同象、吸附形式）和元素不同賦存形式所占的比例大小。元素賦存狀態(tài)分析的基本方法包括以下幾種。
（一）化學(xué)物相分析
對于以不同類(lèi)型獨立礦物形式存在的元素，一般可采用化學(xué)物相分析的方法，確定元素在不同礦物中的分布數量和所占比例。
（二）礦物微區分析
為了進(jìn)一步查明元素的獨立礦物或載體礦物（元素以次要或微量成分存在于該礦物中）的種類(lèi)，通常采用光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針、離子探針等手段進(jìn)行礦物微區分析。
光學(xué)顯微鏡分析利用不同礦物相在顯微鏡下光學(xué)性質(zhì)的差異來(lái)鑒定和分析礦物，多用于分析礦石樣品中礦物的種類(lèi)和相對含量，確定某元素獨立礦物的種類(lèi)和可能的載體礦物種類(lèi)，初步分析元素的賦存狀態(tài)。
電子顯微鏡、電子探針、離子探針等顯微分析方法，是微細微量礦物鑒定和分析的有效手段，尤其是能夠采用能譜分析、波譜分析或質(zhì)譜分析的方法測定某一礦物相的微區化學(xué)成分，或采用元素特征X射線(xiàn)面掃描的方法分析元素在礦物中的存在形式。
因此，這些分析方法已成為元素賦存狀態(tài)研究的主要方法，可用于獨立礦物化學(xué)成分的測定、類(lèi)質(zhì)同象成分的測定以及礦物內部環(huán)帶和細小包裹體化學(xué)成分的測定等。
例如：采用電子探針元素特征X射線(xiàn)面掃描的方法，能夠準確判斷元素是以獨立礦物形式存在，還是以類(lèi)質(zhì)同象形式或微細包裹體形式存在。
如果某元素在某一礦物相中顯著(zhù)富集，則其特征X射線(xiàn)面掃描圖像為明亮的均質(zhì)光斑，說(shuō)明該元素以獨立礦物形式存在；如果某元素在某一礦物相中含量很低且分布均勻，則其特征X射線(xiàn)面掃描圖像為均勻的星散狀細小亮點(diǎn)，說(shuō)明該元素以類(lèi)質(zhì)同象的形式存在；如果微量元素在礦物表面分布不均勻，其特征X射線(xiàn)面掃描圖像為分布不均勻的細小亮斑，則說(shuō)明該元素是以微細包裹體的形式存在。
（三）電滲析法
電滲析法是研究吸附形式元素賦存狀態(tài)的有效方法。電滲析是基于在外加直流高壓電場(chǎng)的作用下，將礦物中呈吸附狀態(tài)的離子解吸下來(lái)，并向極性相反的電極遷移。從礦物中遷移到水中的數量與礦物中該元素的總量之比，稱(chēng)為該元素的滲析率。
顯然，呈吸附狀態(tài)元素的滲析率遠遠大于呈其他狀態(tài)的滲析率，根據滲析率的大小，即可判定元素的賦存狀態(tài)。元素不同賦存狀態(tài)的滲析率大小順序為：吸附態(tài)>獨立礦物態(tài)>類(lèi)質(zhì)同象態(tài)。
（四）單礦物化學(xué)成分分析
單礦物的化學(xué)成分分析通常是對分離提取的單礦物進(jìn)行化學(xué)分析，但礦物分離提取困難時(shí)，也可以采用電子探針、離子探針等方法進(jìn)行礦物微區成分分析。
通過(guò)單礦物的化學(xué)成分分析能夠準確掌握礦物中各種成分的含量，對于判斷元素的賦存狀態(tài)具有重要作用。
通常，常量元素主要以獨立礦物的形式存在，而微量元素則主要以類(lèi)質(zhì)同象或微細包裹體的形式存在。
三、元素的配分計算
元素的配分是指礦石中有用元素在各種礦物中的含量和比例，也可理解為有用元素在獨立礦物中所占的比例和呈分散狀態(tài)（從選礦觀(guān)點(diǎn)看，凡有用元素以用機械方法難于分選的微細包裹體、類(lèi)質(zhì)同象或吸附形式存在的，均可稱(chēng)呈分散狀態(tài)）所占的比例。
根據元素配分計算的資料，可以了解元素集中（可以用機械方法分選出來(lái)的獨立礦物）與分散（呈分散狀態(tài)的礦物）的情況，可以預測選礦的最大回收率、精礦的最高指標（品位）、尾礦的合理?yè)p失品位和去除有害雜質(zhì)的可能性等，可以為選礦提純提供重要資料。
元素的分配計算是在元素的賦存狀態(tài)已基本查清的基礎上進(jìn)行的。為進(jìn)行元素的配分計算，需要獲得如下的參數資料：①礦石中礦物的百分含量；②該元素在不同礦物中的含量；③該元素在礦石中的含量（品位）。
本文由中國粉體技術(shù)網(wǎng)獨家編輯整理，轉載請聯(lián)系授權，未經(jīng)允許禁止轉載、摘錄、鏡像等操作！
如需礦石樣品檢測，請添加微信15311499522
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
