Методы изучения минерального состава руд

Методы изучения минерального состава руд и продуктов обогащения.

1.Визуальный

2.Петрографический (оптический)

3.Минераграфический(оптический)

4.Фазовый рентгенометрический.

5.Термический анализ.

6. Количественный минералогический анализ

7. Химический анализ.

Первый этап минералогического анализа — визуальное изучение штуфного материала минералогической пробы невооруженным глазом и с помощью бинокулярного микро­скопа. При этом устанавливаются текстура руд и пород, характер оруденения, пример­ные размеры минеральных обособлений (зернистость) и признаки измененности руды (ожелезнение, окисленность и т. д.). Визуально можно различить частицы не менее 0.08 мм.

Второй этап включает методы оптической диаг­ностики с использованием специальных препаратов - шлифов и аншлифов.

Оптические методы основаны на свойствах минералов пропускать или отражать свет. Здесь определяются размеры ми­неральных обособлений, их взаимоотношение между собой (структурные осо­бенности, характер срастаний) наличие или отсутствие посторонних включений и т. п. Петрографические методы основываются на изучении шлифов, в которых определяются прозрачные минералы в проходящем свете. Минераграфические методы исследования основываются на изучении аншлифов, в которых определяются непрозрачные минералы в отраженном свете. С помощью оптических микроскопов можно различить частицы размером не менее 0.0002 мм.

Рентгенометрический фазовый анализ ши­роко применяется, главным образом для полуколичественной оценки минерального состава, особенно мелкозернистых руд. Он основан на исследовании дифракции рентгеновских лучей (с определенной длиной волны К) от плоских сеток кристаллических решеток минералов. Каждое кристаллическое веще­ство характеризуется определенным набором дифракционных максимумов, получаемых при разных углах отражения.

Анализ проводят путем съемки рентгено­грамм от небольшого количества (не более 300 мг) порошка. При съемке на дифрактометре вокруг плоской кюветы с порошком, помещенным в цилиндрическое углубление диаметром 2—3 см, глубиной 0,5 мм, вра­щается счетчик рентгеновских лучей. При съемке в фотокамере вокруг столбика порошка диаметром 0,5—0,3 мм или резинового ша­рика, в котором находятся доли миллиграмма порошка, закладывается фотопленка. В ре­зультате расчета рентгенограмм получается набор межплоскостных расстояний и соот­ветствующих им интенсивностей. Расшиф­ровка минерального состава ведется сравне­нием полученных данных с данными эталон­ных рентгенограмм минералов.

Наличие большого количества эталонных рентгенометрических данных для минералов (около 2000) и различных химических соеди­нений (около 24 000) позволяет широко ис­пользовать этот метод для диагностических. целей. Все больше применяются методики количественного рентгенометрического ана­лиза для тонкоизмельченных или тонкодис­персных материалов. С помощью рентгено­метрического метода можно также установить преимущественную кристаллографическую ориентировку поверхности раскола мине­ральных зерен (для класса крупности не ме­нее 0,1 мм) и решить другие специальные задачи.

Точная количественная характеристика минерального состава руд требует предварительно проведения специальных методических работ для конкретного типа руд и про­дуктов обогащения.

При изучении дисперсных смесей минералов, полиморфных модифи­каций, изоморфных замещений, ожелезненных и обохренных образований особенно в марганцевых, алунитовых и бокситовых рудах этот метод является единственно воз­можным способом расшифровки минераль­ного состава исследуемого продукта.

Благодаря своим широким возможностям рентгенометрический фазовый анализ можно успешно применять при решении некоторых специальных вопросов, возникающих в ра­боте технологов, например, при выяснении причин разного поведения при обогащении разновидностей минералов одной группы. Так, в группе халькопирита CuFeS₂ близкие по химическому составу и оптическим ха­рактеристикам модификации отличаются. флотационными свойствами. По рентгено­грамме выявить различие в их кристаллических структурах. Также быстро и однозначно диагностируются магнитный и немагнитный пирротины даже в присутствии других же­лезосодержащих минералов. Рентгеновское изучение магнетита может обнаружить изоморфные примеси и дефицит двухва­лентного железа в решетке магнетита. От этого изменяются его магнитные свойства. По рентгенограммам может быть установлено одновременное присутствие в пробах не­скольких магнитных фаз окислов железа с близкими параметрами кристаллической структуры. Успешно диагности­руются рентгеновскими методами фазы в тонких шламах и отвальных хвостах для выяснения воз­можности доизвлечения полезных компонен­тов (например, в марганцевых рудах). Трудно­различимые под микроскопом в измельченных материалах карбонаты разного состава надежно устанавли­ваются рентгенометрически. В некоторых случаях имеется возможность определять их количественные соотношения (например, в смесях кальцита и доломита, кальцита и родохрозита и др.).

К недостаткам метода сле­дует отнести невозможность анализировать аморфные вещества и объекты с размерами кристаллитов менее 0,01 мкм, а также срав­нительно низкую чувствительность опреде­ления фаз (не менее 2-5 %). Плохо раскристаллизованные минералы (например, в глинистых и выветрелых рудах) отчетливо обнаруживаются лишь при содержаниях не менее 20—25% в образце.

Термический анализ. Дифференциально - термический анализ (ДТА) основан на физико-химических изме­нениях, происходящих при нагревании или охлаждении и зависящих от состава и струк­туры вещества. Многие вещества при нагревании неустойчивы и превращаются в другие. При этом происходит изменение плотности, выделяется или поглощается тепло и т.д. Эти изменения регистрируются графически в виде кривой, которая характе­ризует тепловое изменение анализируемой пробы (эндотермический или экзотермиче­ский эффект). Если вещество в применяемом интервале температур не претерпевает прев­ращений, кривая получается гладкой, без максимумов и минимумов, что характерно для термоинертных веществ. Каждое веще­ство имеет свою индивидуальную термическую характеристику, отражаемую кривой ДТА, что позволяет использовать ДТА для диагно­стики минералов.

Наряду с методом ДТА широко развит термогравиметрический анализ (ТГА), ос­нованный на фиксации изменения массы ве­щества при нагревании. Термические исследования и запись кри­вых производят на различных термических установках отечественного или зарубежного производства, обеспечивающих получение одной или нескольких кривых — ДТ, ТГ, Т (температурная) и ДТГ (дифференциально-термогравиметрическая, регистрирующая скорость протекания реакции). При записи кривых термического анализа следует учитывать, что на их характер влияют масса навески вещества, скорость нагревания, степень измельчения вещества, плотность его в тигле, атмосфера в печи и т. д. Для получения четких кривых для каждой группы минералов требуется соответствующая мето­дика.

Термический анализ обычно применяют при наличии в руде минералов в виде тонко­дисперсных или коллоидных образований, пленок, корочек, различных переходных раз­ностей, трудно диагностируемых оптическим методом, а также для термически неустойчивых фаз. Необходимо учитывать, что многие вещества способны быстро поглощать и выделять влагу и при изменении условий хранения, измельчении, а примеси могут из­менить температуру начала или окончания реакции и т. д., поэтому термический анализ требует тщательной подготовки проб.

Существуют атласы кривых и сводные таблицы, помогающие идентифицировать кривую термического анализа с эталонной и таким образом диагностировать анализируе­мый материал. Ускоренный метод записи кри­вых нагревания обеспечивает быстроту и массовость метода.

Особенно эффективен термический анализ минералов зоны окисления и глинистых ми­нералов — окислов и гидроокислов марганца и железа, гидроокислов алюминия, алюмо­силикатов, слюд, хлоритов, карбонатов, сульфатов, фосфатов, арсенатов.

Количественный минералогический анализ является составной частью общего минералогического анализа и используется для установления точного содержания минеральных фаз и химических компонентов в руде и продуктах переработки.

Количество минералов в руде может быть определено всеми вышеперечисленными методами: визуальным, оптическим, рентгенометрическим и термическим анализами, в зависимости от типа руды, характера исходного материала и т.д. Методики проведения количественого анализа описаны в специальных руководствах.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: