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degree of mineral liberation
礦物學定義
礦物分選的目的,是為了有效地富集并回收其中的有用礦物,為此,首先必須經(jīng)由破碎、磨礦使所含礦物(特別是有用礦物和脈石礦石)相互解離。塊體礦石碎、磨成粉末狀顆粒產(chǎn)品后,其中的顆粒,有的僅含有1種(或在分選作用中同時回收的幾種)礦物;有的則是有用礦物與脈石礦物共存。前者稱之為已從礦石中解離出的單體(顆粒),后者叫做礦物的連生體(顆粒)。在破碎、磨礦過程中,礦石中的礦物解離為單體顆粒的程度是礦物解離分析的主要研究內(nèi)容。產(chǎn)物中某種礦物的單體含量(fa)與該礦物總含量(fa+La)比值的百分數(shù),稱之為所求礦物的解離度。
表示方法
式中:Fa——礦石碎、磨產(chǎn)品中某種礦物的單體解離度;
fa——礦石碎、磨產(chǎn)品中某種礦物的單體含量;
La——礦石碎、磨產(chǎn)品中某種礦物在其自身連生體中的含量。
若由分級產(chǎn)品求全試樣的礦物解離度,則以各粒級的產(chǎn)率、該礦物質(zhì)量與解離度的積相加求得,即
式中r、w和f分別為各粒級的產(chǎn)率、該礦物的質(zhì)量和解離度。
礦物解離分析
礦物解離是將礦石經(jīng)過破碎、磨礦分離成單一礦物的顆粒(礦物單體)的過程。從磨礦節(jié)能和分選效果考慮,為避免磨得過細,增加分選難度,并不要求全部礦物都達到解離,只要求大部分礦物達到解離,即85%以上的目的礦物形成適于分選的單體礦物,以及少部分未完全解離的兩種或多種礦物連生的礦物連生體。礦物解離分析(liberation analysis of minerals)就是研究礦石破碎、磨礦的產(chǎn)品和分選過程的各階段產(chǎn)品中,有用礦物和脈石解離成單體的程度(即礦物解離度),及礦物連生體的連生特征(即連生礦物種類、比例、大小、連生類型以及連生邊界性質(zhì)等)。 1939年美國高登(A.M.Gaudin)首先對礦物解離進行了研究,已有相關(guān)研究對其工作進行了補充研究。到1964年以威格爾(R. L.Wiegel)為首的歐美學者,繼續(xù)對礦物解離作了深入的研究;與此同時,中國程希翱對礦物解離與連生體特征進行了研究;1980年以后此項研究日趨活躍。這些研究可概括為完善測定方法、數(shù)據(jù)的主體校正、建立數(shù)學模型和選擇性解離四個方面:
(1)在測定方法方面,完善了以顯微鏡為主的礦物學方法和礦物分離法,還應用了現(xiàn)代測試技術(shù),特別是自動圖像分析、掃描電鏡和電子探針; (2)在測定數(shù)據(jù)的立體校正方面,一種趨向是根據(jù)二元球體模型和體視學理論,對礦物系統(tǒng)中連生體的出現(xiàn)幾率進行數(shù)學分析和計算機模擬;另一種是對實際物料采用常規(guī)顯微鏡和自動圖像分析儀進行測定,分別得出了各種立體變換系數(shù),提高了礦物解離度測定的精度; (3)在建立定量數(shù)學模型方面,根據(jù)礦石中礦物粒度、磨礦細度與礦物解離度之間的函數(shù)關(guān)系,從不同角度提出了各種礦物定量數(shù)學模型,考慮了多因素的綜合影響,以便比較客觀地預測礦物達到基本解離的磨礦細度;
(4)在選擇性解離方面、針對常規(guī)機械磨礦存在的問題,以固體物理學和破碎理論力學為基礎(chǔ),應用特殊方法,如功函數(shù)法、微熱電動勢法、聲發(fā)射參數(shù)法、外電子發(fā)射法、位錯法等測定法,來研究礦物界面的表面電子結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和強度;根據(jù)晶格位錯和缺陷可擴展為顯微斷裂的破碎機理,提出了礦物選擇性解離的概念和方法。 礦物解離分析是工藝礦物學研究的重要內(nèi)容,它是確定合理的破碎和磨礦細度,進行選礦理論指標預測、評價選礦效果的重要手段,對于制訂選礦原則流程、改進工藝、提高選礦技術(shù)經(jīng)濟指標起著重要的作用。
礦物解離模型
礦物解離模型(mineral liberation model)是描述礦石結(jié)構(gòu)與破碎、磨礦產(chǎn)物粒度分布和礦物解離之間定量關(guān)系的數(shù)學表達式。
第一個研究礦物解離模型的是美國的高登(A.N.Gaudin),后有韋格爾(R.L.Weigel)和安德魯斯(J.R.Andrews)等。他們在建模時,都同時考慮了礦石的結(jié)構(gòu)特性和破碎、磨礦過程,但由于把被磨礦石的結(jié)構(gòu)和破碎、磨礦過程過于理想化,基本假設(shè)不符合實際,所建立的模型不能實際應用。南非的金(R.P.King)利用被磨物料結(jié)構(gòu)和破碎、磨礦產(chǎn)物粒度分布的關(guān)系建立了礦物解離模型,其形式為
如果破碎、磨礦產(chǎn)物粒度分布的密度函數(shù)為P(D),則碎磨產(chǎn)物的礦物解離度為
式中L(D)是粒度為D的單位質(zhì)量礦石中某種礦物的解離度;μ為該種礦物在未被破碎的礦石中的平均截線長度;Dμ為粒度為D的顆粒中最大截線長度;F(1)是礦石中該種礦物截線長度分布;N(1/D)是產(chǎn)物粒度為D的顆粒中的截線長度分布函數(shù)。關(guān)于F(1)和N(1/D)的形式,金本人和其他學者建議:
其中K為常數(shù),約等于2。
以上模型的精度如何,還有待大量的實驗工作,特別是現(xiàn)場工作的驗證。20世紀80年代以來,采用自動圖像分析儀來觀察產(chǎn)品的解離和連生程度,促進了礦物解離模型的研究。在將圖像中的二維信息轉(zhuǎn)變?yōu)?a class="dict" href="/azgame/yht2749252.html">三維信息以便準確測定全顆粒的性質(zhì)方面,已開展了大量的工作,但尚未成熟。今后的發(fā)展將沿著兩個方向進行:一方面是建立和完善礦物解離過程的理論模型,使之用于選礦廠的模擬、設(shè)計、控制以及礦山開發(fā)的可行性研究;另一方面是繼續(xù)發(fā)展用分選結(jié)果估算解離度的方法。后者具有很大的實用價值,特別是在檢測儀表昂貴的情況下,用分選結(jié)果估算解離度對生產(chǎn)廠礦有更重要的意義。 礦物解離度測定
礦物解離度分析儀
礦物解離度測定(determination of mineral liberation)是測定有用礦物從礦石或選礦產(chǎn)品中解離成單體的程度的技術(shù)。是一種工藝礦物學研究方法。測定結(jié)果為選礦提供破碎、磨礦界限的基本參數(shù)。測定方法可分為礦物分離法和儀器測定法兩類: (1)礦物分離法包括重液分離法、重物梯度分離法、磁分離法、磁流體分離法以及選礦實驗室的分離方法等,可用于有用礦物和脈石礦物物性差較大的礦石,這些方法操作較麻煩,結(jié)果不夠準確,一般作為輔助方法使用; (2)儀器測定法包括光學顯微鏡法、自動圖像分析法、顯微輻射照相法、X射線透射投影法等,光學顯微鏡法應用廣泛;自動圖像分析法快速、精度高,最有發(fā)展前途;其他兩種方法應用范圍有限。此外,還可應用磨礦功指數(shù)法、比表面測定法、顯微熱電動勢法、中子活化法和微束測試法等,研究礦物的界面性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和強度特性,以確定其解離效應。根據(jù)礦石礦物組成和礦物的工藝特性,礦物分離法和儀器測定法可聯(lián)合使用,如將礦石化學處理、分離富集、顯微鏡測定幾種方法聯(lián)合,對礦物含量低、組成復雜、粗度細的礦石較為合適,測定結(jié)果準確有效。 光學顯微鏡測定法遵循鏡下礦物定量原則,可采用顆粒法(點測法)、線測法和面測法。測定時分別統(tǒng)計測算各種礦物的單體、連生體的數(shù)量。連生體顆粒的連生比用體積百分量或分數(shù)表示,一般劃分為>3/4、3/4~2/4、2/4~1/4和1/4等四級;根據(jù)礦石及工藝要求,也可劃分更多的級別。測量后以礦物單體數(shù)量占該礦物的百分率表示,并可根據(jù)選礦工藝的需要計算各種礦物解離參數(shù),分析不同磨礦粒度分選礦物的理想指標。
在磨礦制片上測量礦物解離時,平面切割礦片中被隨機切割的連生體顆??沙尸F(xiàn)為單體顆粒,而單體永遠不能切割為連生體,其實測結(jié)果總是連生體機率偏少,解離度偏高。因而對具體礦物應有相應的連生體校正系數(shù)。尚無統(tǒng)一而有效的校正系數(shù),可暫不校正,只給出實測結(jié)果。如有校正應同時列出校正前后的結(jié)果,并列出校正公式。 當產(chǎn)品中礦物量大于10%時,測量礦物顆粒數(shù)應達到200顆;含量為1%~10%時,測量礦物顆粒數(shù)應達100顆;0.1%~1%時測量礦物顆粒達50顆,其測算結(jié)果的可信度可達90%以上。礦物含量小于0.1%時測量礦物顆粒較少,僅能作為半定量結(jié)果。