工艺矿物学发展趋势

文章编号:1005-7854(2007)02-0095-05

国外工艺矿物学进展及发展趋势

贾木欣

(北京矿冶研究总院,北京100044)

摘　要:本文简要地评述了国外工艺矿物学的进展,阐述了工艺矿物学在矿产资源开发中的重要性。关键词:工艺矿物学;选矿;采矿;地质勘探中图分类号:TD91 文献标识码:A

PROCESS M IN ERALO GY PRO GRESS AND ITS TREND ABROAD

J IA M u -xi n

(Beiji ng General Research Instit ute of M i ni ng and Metall urgy ,Beiji ng 100044,Chi na )

ABSTRACT :Process mineralogy progress abroad is briefly reviewed ,which emphasized that process mineralogy plays an important role in the mineral resource development 1

KE Y WOR DS :process mineralogy ;mineral processing ;mining ;geology exploring

收稿日期:2006-12-31

作者简介:贾木欣,矿产资源研究所研究员。

1　国外工艺矿物学进展

在过去的10～15年时间里,国外的工艺矿物学发展迅速,工艺矿物学在矿产资源开发过程中的重要作用得到了广泛的认可,其进展主要在以下几个方面。111　工艺矿物学研究手段的突破

工艺矿物学参数自动测定系统的出现,是工艺矿物学领域所取得的最大成就,这些系统的出现不仅使解离度测定实现了自动化,而且也使解离度测定的准确性和可重现性得到了很大提高。许多研究机构都在这一领域开展着工作。

Q EMSCAN (Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electronic Microscopy )由澳大利亚联邦科学与工业研究组织CSIRO (Commonwealth Scien 2tific and Industrial Research Organization )开发研制,已商业化。此系统由Zeiss EVO50扫描电镜、1～4个具有轻元素Gresham X -光探头的能谱、其自主研制的扫描电镜控制系统及能谱控制系统和软件组成。此系统即可以通过X -射线能谱鉴定矿物,又

可以通过背散射电子图像区分物相,其工作模式为利用背散射电子图像区分矿石颗粒和作为背景的环氧树脂,然后按确定模式布置X -射线能谱分析点:(1)能谱分析点遍布每个矿石颗粒的整个区域;(2)能谱分析点沿着一条与矿石颗粒相交的截线上布置;(3)利用背散射电子图像,选定灰度阈值,能谱分析点在确定灰度范围的矿石颗粒上布置。矿物的自动识别由其软件中的SIP (Species Identification Pro 2gram )完成,它为一个矿物能谱成分数据库,能谱分析数据与此数据库中数据比对,从而识别矿物。Q EMCSCAN 可以自动测定解离度、矿物嵌布粒度、矿物相对含量、矿物嵌布复杂程度(association )等工艺矿物学参数,同时可编程得到研究者感兴趣的参数〔1〕。

MLA (Mineral Liberation Analyser )是由澳大利亚昆士兰大学J ulius Kruttschnitt 矿物研究中心(J ulius Kruttschnitt Mineral Research Center ,J KM 2

RC )的顾鹰博士开发研制的〔2〕

,它由FEI 扫描电镜、1～2个EDAX 能谱和软件组成,MLA 充分利用了扫描电镜和能谱自身的功能,不再附加其它硬件。MLA 充分优化了扫描电镜的工作距离,从而使MLA 所得到的背散射电子图像非常清晰,这为充分

第16卷　第2期2007年6月 矿 冶MININ G &METALLURGY

Vol.16,No.2

J une 2007

利用背散射电子图像区分矿物相提供了基础,MLA 在充分利用背散射电子图像区分矿物相的基础上可有多种布置X-射线能谱分析点的模式(十种以上),可供灵活选择,由于充分利用了背散射电子图像,这使MLA能够增加其单个X-射线能谱分析的收谱时间,增加矿物鉴定的准确性。MLA注重解决X-射线能谱分析可能在两矿物之间产生虚假“边界相”。MLA把需要人为处理的步骤放在自动测试之前,测试时MLA得到的数据可传输至工作站,由工作站自动处理和形成报告,效率很高。目前MLA可在其它型号电镜及能谱基础上开发,已商业化。

加拿大矿产能源技术中心(CANM ET)的采矿和矿物科学实验室(MMSL)开发了一种基于电子探针分析的图像分析系统,此系统应用一种电子束稳定器在每一秒不断检测和调节电子束束流,这使此系统的电子束束流非常稳定,CANM ET-MMSL 应用此系统开展背散射电子图像处理分析工作, 90%的情况都可应用此系统完成工作。CANM ET -MMSL认为它比其它同类系统测定速度都要快几倍,每小时可测定30000个颗粒。

挪威的Norwegian理工大学(Norwegian Uni2 versity of Science and Technology)开发出一种基于自动扫描电子显微镜的颗粒结构测定系统(Particle Texture Analysis,PTA)〔3〕,它也是基于扫描电镜和标准半定量能谱系统,通过被散射电子图像分析和X-射线能谱分析测定工艺矿物学参数,它的软件系统是以Oxford Inca软件为基础的。此系统还能够结合电子背散衍射EBSD(Electron BackScatter Diffraction)开展工作,以获得比X-射线能谱分析更好的空间分辨率。

除此之外,许多研究机构都发展了自动扫描电镜系统,如丹麦和格陵兰地质调查所(G eological Survey of Denmark and Greenland)的计算机控制扫描电镜(Computer Controlled Scanning Electron Mi2 croscope,CCSEM),澳大利亚的CSIRO的自动地质扫描电镜Auto G eoSEM等。

可以预见以背散射电子图像分析和X-射线能谱结合的自动扫描电镜系统将成为以后工艺矿物学研究的重要手段,在未来的一段时间内,工艺矿物学研究机构都将会试图开发自己的工艺矿物学参数测定系统,这些系统将充分利用当今先进的扫描电镜、能谱以及图像处理技术,只需开发出自己的适用于工艺矿物学研究的软件就达到实用目的了。图像分析和处理技术又将成为工艺矿物学的热点。MLA 引领了这一趋势。以Q EMSCAN和MLA为代表的自动系统出现后,人们把应用这样系统开展的工艺矿物学研究称为“定量矿物学”(Quantitative Min2 eralogy)和“自动矿物学”(Automated Mineralogy)。112　工艺矿物学研究的对象和目的改变

在我国工艺矿物学受重视的程度还不够,选厂对其流程的检查、监控及选矿产品的质量控制基本上停留在以化学分析为主要的手段上,而对其流程产品的解离度考察工作并不多,对其流程的可优化程度并不十分清楚,选厂所追求的是流程的稳定,而不是流程的最佳,流程优化的工作力度不够大。工艺矿物学检测能力在一般的甚至是较大型的中国矿山企业还不存在,而各科研机构中也只有北京矿冶研究总院保持了完整的工艺矿物学人员建制和仪器设备。工艺矿物学研究工作大部分都为配合选矿工艺研究工作,以要进行选矿加工的矿石为研究对象,为选矿流程提供矿物组成、含量、目标矿物嵌布粒度、磨矿产品解离度、伴生元素赋存状态等信息。目标矿物嵌布粒度测定在工艺矿物学研究工作中占的比例很大,粒度测定在块状矿石的抛光片上进行。

在国外,工艺矿物学研究目的并非主要是为选矿工艺研究服务,而主要转向为矿山企业的生产流程服务,工作重点为通过对矿山企业生产流程的工艺矿物学考察,找到矿山生产流程的缺陷,为其生产流程的优化提供努力方向。不久的将来,对我国矿山生产流程的全流程考察和流程优化将成为工艺矿物学研究的主要领域。

在国外由于工艺矿物学研究而促使选厂流程优化的实例较多,如加拿大SGS Lakefield Research的工作。加拿大Ontario的Lac des Iles选厂选铂族矿物,选厂总是要通过两段磨矿两段浮选才能达到好的回收率,工艺矿物学流程考察表明,铂族矿物粒度分布呈“双峰”模式,70%的相对粗粒部分浮游速度快,30%的细粒部分浮游速度慢,前者易解离,后者解离难,流程考察结果表明一段选矿粗精矿再磨再选实无必要,选厂流程的这部分被去除。美国的I2 daho州的Lucky Friday矿山由于矿石性质改变得不到合格铅精矿,且锌回收率降低,全流程工艺矿物学考察表明,铅精矿中存在解离的闪锌矿、黄铁矿及脉石颗粒,通过增加选厂精选次数使这一问题得到解决。Tanco的Lac du Bonnet选厂选钽铌,选厂为细磨、浮选重选联合流程,选厂为流程优化而先对流程开展工艺矿物学考察,结果表明,钽铌以细粒解离

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