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第16章 矿石

1.矿石简介

我们知道矿石是从矿体中开采出来的,从中可提取有用组分(元素、化合物或矿物)的矿物集合体。矿石是在各种地质成矿作用中形成的,不同的地质成矿作用形成的矿石,有不同的特征。矿石研究应包括矿石产出特征、矿石类型、矿石品位、工艺特性,以及矿石中的矿物组成、结构构造、矿物共生关系等。对矿石的全面研究,可以帮助分析成矿的物理化学环境、成矿作用特点、成矿过程以及矿床的次生变化等,还可以为矿石的工业评价,选择最佳的技术加工方法和选矿流程等,提供基础资料。

矿石,一般由矿石矿物和脉石矿物组成。矿石矿物,是指矿石中可被利用的金属或非金属矿物,也称有用矿物。如铬矿石中的铬铁矿,铜矿石中的黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿和孔雀石,石棉矿石中的石棉等。脉石矿物,是指那些与矿石矿物相伴生的、暂不能利用的矿物,也称无用矿物。如铬矿石中的橄榄石、辉石,铜矿石中的石英、绢云母、绿泥石,石棉矿石中的白云石和方解石等。脉石矿物主要是非金属矿物,但也包括一些金属矿物,如铜矿石中含极少量方铅矿、闪锌矿,因无综合利用价值,也称脉石矿物。矿石中所含矿石矿物和脉石矿物的分量比,随不同金属矿石而异。在同一种矿石中,亦随矿石贫富品级不同,而有差别。在许多金属矿石中,脉石矿物的分量,往往远远超过矿石矿物的分量,因此矿石在冶炼之前,须经选矿,弃去大部分无用物质后,即可冶炼。

矿石矿物,按矿物含量的多寡可分为:①主要矿物,指在矿石中含量较多、且在某一矿种中起主要作用的矿物;②次要矿物,指矿石中含量较少、对矿石品位不起决定作用的矿物;③微量矿物,指矿石中一般含量很少,对矿石不起大作用的矿物。矿石中某些特征元素矿物,如镍矿石中微量铂族元素矿物,虽其含量甚微,但有较高的综合利用价值,这类微量矿物仍有较大的经济意义。

矿石中除主要组分外,还伴生有益组分和有害组分。有益组分,是可回收的伴生组分或能改善产品性能的组分。如铁矿石中伴生有锰、钒、钴、铌和稀土金属元素等。有害组分,对矿石质量有很大影响,如铁矿石中含硫高,会降低金属抗张强度,使钢在高温下变脆;磷多了又会使钢在冷却时变脆等。

矿石的概念是相对的,随着人类对新矿物原料要求的不断增长和工艺技术条件的不断改进,目前无用的矿物,也可成为矿石矿物。确定矿与非矿的主要因素,是对矿石品位的要求。

矿石品位指矿石中金属元素或有用组分的含量。它的表示方法不同,大多数金属矿石,如铁、铜、铅、锌等矿石,是以其中金属元素含量的重量百分比表示;有些金属矿石品位是以其中的氧化物(如三氧化钨、五氧化二钒等)的重量百分比表示;大多数非金属矿物原料,是以其中有用矿物或化合物的重量百分比表示,如钾盐、明矾石等;有些非金属矿物,则取决于矿物本身的物理、化学特性,如水晶及宝石类;贵金属矿石以克/吨表示;原生金刚石矿石以0.2克/吨或毫克/吨表示;砂矿以克/立方米或千克/立方米表示。在矿产勘查中,常用的边界品位,是划分矿与非矿界线的最低品位。工业品位,是指在当前能供开采利用矿段或矿体的最低平均品位,又称最低工业品位。达此品位才能计算工业储量。对不同矿种的矿石工业品位要求是不同的,矿种虽同,但矿石类型不一,工业品位要求也有差别。

2.矿石的分类

在通常情况下,按照不同的分类标准,矿石可分为以下几类。

(1)按矿石中矿物含量的多寡,可分为主要矿物、次要矿物、微量矿物。

(2)按矿石中有有用矿物的工业性能,可分为金属矿石(如铁矿石、铜矿石、钼矿石等)和非金属矿石(如萤石矿石、石棉矿石等)。

(3)按矿石中所含有用矿物或金属元素的多少,可分为简单矿石(如钨矿石、汞矿石等)和综合矿石(如铅锌矿石、钨锡矿石等)。

(4)按矿石中有用成分含量的多少,可分为贫矿石(如条带状贫磁铁矿矿石,含铁30%左右)和富矿石(致密块状磁铁矿矿石,含铁60%左右)。

(5)按矿石的结构构造,可分为致密块状矿石、浸染状矿石、条带状矿石、角砾状矿石等。

(6)按矿石受风化程度不同,可分为原生矿石、氧化矿石和混合矿石。

矿石中某些特征元素矿物,如镍矿石中微量铂族元素矿物,虽其含量甚微,但有较高的综合利用价值,这类微量矿物仍有较大的经济意义。

在研究矿石的矿物组成时,还应区分矿物的成因(原生的、次生的、变质的)和矿物的工艺特征(易选冶的、难选冶的)等。

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