下载贤集网APP入驻自媒体
矿石中有用和有害元素的赋存状态是拟订选矿试验方案的重要依据。因此,研究元素的赋存状态是矿石物质组成特性研究中必不可少的一个组成部分,也是一项细致而又复杂的工作。
有用和有害元素在矿石中的赋存状态可分为如下三种主要形式:(1)独立矿物;(2)类质同象;(3)吸附形式。
一、独立矿物形式
指有用和有害元素组成独立矿物存在于矿石中,包括以下两种情况:
1.同种元素自相结合成自然元素矿物,称为单质矿物。常见单质矿物如自然金、自然银、自然铜、自然铋等。
2.呈化合物形式存在于矿石中。两种戎两种以上元素互相结合而成的矿物赋存于矿右中,这是金属元素赋存的主要形式,是选矿的主要对象,如铁和氧组成磁铁矿和赤铁矿;铅和硫组成方铅矿;铜、铁、硫组成黄铜矿等。同一元素可以以一种矿物形式存在,也可以不同矿物形式存在。这种形式存在的矿物,有时呈微小珠滴或叶片状的细小包裹体赋有于另一种成分的矿物中,如闪锌矿中的黄铜矿,磁铁矿中的钛铁矿,磁黄铁矿中的镍黄铁矿等。元素以这种方式赋存时,对选矿工艺有直接影响,如某铜锌矿石中,部分黄铜矿呈细小珠滴状包裹体存在于闪锌矿中,要使这部分铜单体分离,就需要提高磨矿细度,但这又易造成过粉碎。当黄铜矿包裹体的粒度小于2μm时,目前还无法选别,从而使铜的回收率降低。
3.呈胶状沉积的细分散状态存在于矿石中。胶体是一种高度细分散的物质,带有相同的电荷,所以能以悬浮状态存在于胶体溶液中。由于自然界的胶体溶液中总是同时存在有多种胶体物质,因此当胶体溶液产生沉淀时,在一种主要胶体物质中,总伴随有其它胶体物质,某些有益和有害组分也会随之混入,形成象褐铁矿、硬锰矿等的胶体矿物。一部分铁、锰、磷等的矿石就是由胶体沉淀而富集的。由于胶体带有电荷,沉淀时往往伴有吸附现象。这种状态存在的有用成分,一般不易选别回收;以这种状态混进的有害成分,一般也不易用机械的方法排除。但是,同一是相对的,差异才是绝对的,由于沉淀时物质分布不均匀,这样就造成矿石中相对贫或富的差别,给用机械选矿方法分选提供了一定的有利条件。
二、类质同象形式
化学成分不同,但互相类似而结晶构造相同的物质,在结晶过程中,构造单位(原子、离子、分子)可以互相替换,而不破坏其结晶构造的现象,叫类质同象。如钨锰铁矿,其中锰和铁离子可以互相替换,而不破坏其结晶构造,所以Fe2+和Mn2+就是以类质同象的形式存在于矿石中。在晶体中,质点间互相替换的程度是不同的,有时可以无限地替换,例如钨铁矿( FeWO4)中的Fe2+可被Mn2+顶替,若替换一部分则成(Fe,Mn)WO4;如继续顶替,Mn2+超过Fe2+时,则成(Mn,Fe)WO;直到完全顶替,成为钨锰矿(MnWO4)。其成分变化可以示意如下:
钨铁矿 钨锰铁矿 钨锰矿
FeWO4 ——→(Fe,Mn)WO4——→(Mn,Fe)WO4——→ MnWO4
这种可以无限制替换的类质同象称为完全类质同象。有些矿物,晶体中一种质点被另一种质点替换,只能在一定范围内进行,例如闪锌矿中的Zn2+可被Fe2+顶替,但一般不超过20%,这种有限制替换的类质同象,称为不完全类质同象。
大冶铁矿石中部分铁就是与镁呈类质同象形式存在于矿石中,组成镁菱铁矿(Fe,Mg)CO3,对选矿不利。
某些稀有元素,尤其是分散元素,本身不形成独立矿物,只能以类质同象混入物的状态分散在其它矿物中,如闪锌矿中的镓和钢;辉钼矿中的铼;黄铁矿中的钴等,由于这些元素含量通常极少,因而一般在化学式中不表示出来。这些稀散元素一般用冶金方法回收。
三、吸附形式
某些元素以离子状态被另一些带异性电荷的物质所吸附,而存在于矿石或风化壳中,如有用元素以这种形式存在,则用一般的物相分析和岩矿鉴定方法查定是无能为力的。因此,当一般的岩矿鉴定查不到有用元素的赋存状态时,就应送去作X射线或差热分析或电子探针等专门的分析,才能确定元素是呈类质同象还是呈吸附状态。例如我国某花岗岩风化壳,过去曾作过化学分析,发现稀土元素的品位高于工业要求,但通过物相分析和岩矿鉴定等,都未找到独立或类质同象的矿物,因而未找到分离方法。以后经过专门分析,深入查定,终于发现了这些元素呈离子形式被高岭石、白云母等矿物吸附。
元素的赋存状态不同,处理方法及其难易程度都不一样。矿石中的元素呈独立矿物存在时,一般用机械选矿方法回收。除此之外,按目前选矿技术水平都存在不同程度的困难。如铁元素呈磁铁矿独立矿物存在,采用磁选法易于回收;然而呈类质同象存在于硅酸铁中的铁,通常机械选矿方法是无法回收的,只能用直接还原等冶金方法回收。