【技术】如何测定矿物的嵌布粒度和单体解离度?

摘要: 粉体技术网:矿物解离性的好坏在很大程度上影响了矿石的可选性...

11-05 19:38 首页 粉体技术网

矿物嵌布粒度的测定


1、矿物嵌布粒度的概念


矿物嵌布粒度可分为结晶粒度与工艺粒度:

  • 结晶粒度是指单个结晶颗粒的大小,主要用于成因研究;

  • 工艺粒度是指某矿物的集合体颗粒和单个颗粒的大小;


矿物的嵌布粒度特性就是指矿物工艺粒度的大小和分布特征。


2、矿物工艺粒度的表征


在矿石标本中或矿石光片中对粒状或非粒状(不规则状)颗粒的工艺粒度的表征通常有两种方法,即定向最大截距法和定向随机截距法。


(1)定向最大截距


所谓“定向最大截距”,是指沿一定方向所测得的颗粒最大直径。该方法适用于粒状矿物颗粒或集合体粒径的测定。

 


图1 定向最大截距

 
(2)定向随机截距


对于非粒状矿物颗粒或集合体,若为脉宽变化较为均匀的脉体,测其宽度作为粒径。若为片状矿物(如石墨、白云母、滑石等),测其解理面上的长轴作为划分粒级的粒径。对于特长纤维状矿物(如石棉),一般测其纤维长度作为划分粒级的粒径。


若矿物颗粒为不规则体,通常用“定向随机截距”来表示其粒径,根据等间距的定向测线所截的长度即定向随机截距d1、d2、d3、d4、d5、d6等来表示其粒径。


图2 定向随机截距

 
由于磨光切面大都未通过颗粒中心,所以所测得的粒径数值总是要比实际的偏小一些。在进行粒度测量时,应保证足够的测量颗粒数目。如果测量的颗粒数目很少,用“定向最大截距”或“定向随机截距”来度量矿物的工艺粒度是不能反映其实际粒径的。


3、显微镜下颗拉长度的测量


通常采用目镜微尺进行显微镜下颗粒长度的测量。在接目镜的前焦平面上装上一块在1rnm长度上刻有100分格标尺的小圆玻璃片,即为目镜微尺。在一定的目镜、物镜组合条件下,于物台上置一物台微尺(通常在2mm的长度上刻有200个分格,每分格的长度为0.01mm),即可算出目镜微尺在此目镜-物镜组合下的格值。


设目镜微尺与物台微尺准焦重合后,目镜微尺的80分格正好等于物台微尺的56分格,则目镜微尺的格值为:

目镜微尺的格值=(物台微尺格数×0.01mm)/(目镜微尺格数)=(56×0.01mm)/80=0.007mm

 
必须注意目镜微尺的格值是随目镜-物镜组合而改变的。根据实测矿物粒径的目镜微尺格数,需乘以该目镜-物镜组合的格值才能计算出实际长度。如格值为0.007mm,目镜微尺测得9格,则其粒径长度:9×0.007mm=0.063mm。


4、显微镜下矿物工艺粒度的测量


在选取用于测量的具有代表性的原矿石样品时,如果粒度范围较窄或待测矿物的含量较多时,可选测较少量的光片。如果粒度范围较宽月颗粒大小悬殊,并在矿石中分布又不均匀时,则需选测较多数量的光片。在制片时,须垂直层理、片理、片麻理和条带方向磨制。


为增强样品的代表性,减少抽样误差,减少测量工作量,一般常将具代表性的待测矿石样品破碎至3mm左右,进行缩分,再用胶结剂(虫胶、电木粉、环氧树脂和三乙醇胺、松香和松节油、赛璐路等)进行胶固,最后磨制成团块(砂)光片供工艺粒度测量或矿物百分含量测量用。对于松散矿石或松散的选矿产品,也须用上述方法磨制成团块(砂)光片,以供测量用。


在粒度测量时,须人为地划分出一些粒径分布的区间——粒级,以便进行粒度测量。在显微镜下进行工艺粒度测量时,粒级的划分可按目镜微尺的格子数来划分(如2、4、8、16、32...)。在选择放大倍数,即目镜-物镜组合时,一般以保证最小粒级颗粒的放大物像的大小不少于目镜微尺的2个刻度、最大粒级颗粒的放大物像的大小不超越目镜微尺的刻度范围为宜。


显微镜下粒度测量的方法主要有:面测法、线测法和点测法。


(1)面测法


面测法也称为横尺面测法,适用于粒状颗粒的测量。该方法借助于目镜微尺、机械台和分类计数器(若无分类计数器用笔记录也可)三者配合进行。将目镜微尺东西横放视场中,利用机械台移动尺将光片按一定间距向测线作南北向移动,使a、b线范围内的颗粒均逐渐通过微尺。



图3 横尺面测法示意图(带点颗粒为待测颗粒)

 
当每一个颗粒通过微尺时,根据该颗粒的“定向(东西向)最大截距”刻度数确定属于哪一粒级,即认为是该粒级的颗粒;并按动分类计数器记录该粒级的相应按钮,以便累加该粒级的一个颗粒。这样将依次通过微尺的颗粒测记下来后,又测另一毗邻纵行。为免除多测了横跨在指定范围边界上的颗粒而造成人为的误差,可规定只测左边竖a线上和ab线间的颗粒,而对横跨(交切)右边线上的颗粒不予测算。


本法及以下各法,对粒径相差不大的标本,即粒径分布范围较窄时,一般须测500个颗粒左右;若粒径相差悬殊,即粒径分布范围较宽时,所测颗粒数还须增加,才能保证必要的精度。也可用逐步试算法来具体确定所需测定的颗粒数。


(2)线测法


线测法包括横尺线测法和顺尺线测法两种。


横尺线测法是测量一定间距(距离以较大一些为好,以免重测粗粒径的颗粒)测线上所遇及的粒状颗粒。测法是将目镜微尺横放,即与测线垂直,对通过十字丝中心的颗粒借助于目镜微尺进行垂直测线方向的“定向最大截距”的测量,并利用分类计数器分别记录各级别所测的颗粒数。逐条测线地测完预计测量的测线和颗粒数后,进行整理计算。
 


图4 横尺线测法示意图(带点颗粒为待测颗粒)

 
由于本法系沿测线测量,较易漏掉粒径较小的颗粒。因而,与横尺面测法相比,用本法测量的结果,粗粒级偏高、细粒级偏低。


顺尺线测法适用于非粒状的不规则颗粒。测法也是测量按一定间距分布的测线上所遇及的颗粒,但由于颗粒的形状极不规则,不能测其“定向最大截距”,而只能测其与测线平行交切的“定向随机截距”。


目镜微尺平行测线方向放置,测量和记录微尺所切的“定向随机截距”。以随机截距为粒径,将不同的随机截距分别记录在不同的粒级中;每一随机截距算一个颗粒数。测完预计测量的测线和截距数后,进行整理和计一算,算出各粒级的体积或质量百分含量。
 

图5 顺尺线测法示意图(测微尺平行测线)

 
(3)点测法


本法主要适用于粒状颗粒。木法系借助于目镜微尺(垂直测线方向横放)、电动计点器(电动求积台)配合进行的,用以沿测线测量通过十字丝交点的作等间距分布测点上的各粒级矿物点的数目。
 


图6 点测法示意图(实心点为计数点)


测量时视落入十字丝交点的待测有用矿一物属何粒级(从横放的目镜微尺上测量其垂直测线方向的最大截距),便按动该粒级的计数按钮,记下此粒级的一个点数;若跳动一定距离后仍在此较大颗粒中,则再按此粒级的计数按钮一下,再记下一个点;如若跳入另一粒级的颗粒中,则按动另一粒级的计数按钮,记下另一粒级的一个点数;若跳入其他伴生矿物或脉石矿物中时,则按动“空白”按钮,使之往前跳动,但不予记数。直至测完欲测测线、点数或光片为止。


若系非粒状颗粒,可按十字丝交点处的垂直测线方向的“横向随机截距”作为其粒径来加以计算。
 

矿物单体解离度的测定


1、单体解离度的概念


要想通过选矿把有用矿物富集起来,首先必须使有用矿物从矿石中解离。因此,矿物解离性的好坏在很大程度上影响了矿石的可选性。


矿石经过破碎后,有些矿物呈单矿物颗粒从矿石的其他组成矿物中解离出来,这种单矿物颗粒称为“某矿物单体”。由两种或两种以上的矿物连生在一起的颗粒叫“某-某矿物连生体”

 


图7 矿物单体、脉石单体和矿物-脉石连生体

 
矿物解离性的好坏,主要表现在矿石经过粉碎后所形成单体的相对多少上,通常用“单体解离度”表示某矿物的解离程度。


矿物单体解离度,是指某矿物单体的含量与该矿物在样品中的总量(单体含量与连生体含量之和)之比。即:


矿物单体解离度=(矿物单体含量/矿物总含量)×100%


显然,矿物单体解离度越高,其解离性越好;反之,矿物单体解离度越低,其解离性就越差。在碎矿、磨矿过程中,只有将有用矿物充分解离出来,才能提高有用矿物的回收率和精矿的质量。


因此,在流程产物的分析中,通常都要了解主要产物中矿物的单体解离度,以便检查碎矿、磨矿和选别作用的效果,找出进一步提高选矿指标的措施。


2、矿物单体解离度的测定


矿物单体解离度的测定通常是在光学显微镜下进行的,而且,为了便于显微镜下观察和测量,通常需要对样品进行分级,并分别制备砂光片观测。


首先,将样品进行筛析或水析,分成若干粒级,并将各粒级样品进行烘干、称重,接着进行单元素的化学分析。然后,将不同粒级样品磨制成砂光片或砂薄片,在显微镜下进行单体、连生体的测量,测定各粒级的单体解离度。


单体解离度的测定可采用前述的横尺线测法或横尺面测法测量出单体与连生体数,然后按线测法或面测法计算样品中该矿物单体和连生体中的体积含量,进而根据单体体积与总体积(单体体积+连生体的体积)之比值,计算样品中该矿物的单体解离度。


为了定量描述连生体中有用矿物的含量,通常按照有用矿物在整个连生体颗粒中所占体积比(面积比)进一步将连生体划分为不同类型。如3/4、2/4和1/4连生体,分别说明在该连生体颗粒中,有用矿物所占的体积比分别为3/4、2/4和1/4。有时,也可将连生体颗粒进一步细分为7/8、6/8(3/4)、5/8、4/8(1/2)、3/8、2/8(1/4)、1/8等类型。


各粒级中矿物的单体解离度测定后,即可根据各粒级的产率和解离度测定结果,计算全样的单体解离度。

料来源:试验研究方法,作者:刘炯天,樊民强

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