有用礦物

有用礦物是指在現有的國民經濟技術條件下具有工業開採價值的礦物，它隨着科學技術和經濟條件的改變而改變，是一個相對的概念，現在的脈石礦物，可能在以後轉變為有用礦物而被人們再度開發。

礦物的應用範圍，決定於人類的需要和科學技術水平。因此，“有用礦物”的提法並不恰當。因為任何礦物都是有用的。有些礦物所以沒有被利用，只是由於需要還不迫切，現代科學技術水平還未發現它的用途或者雖然已經被發現，但限於水平尚未加以利用。如硅棧石，紅樸石。藍品石直至1920年左右才應用在工業上，成為製造優良耐火材料和輕而硬的硅鋁合金的原料。鋁土礦幾十年前還不是所謂的“有用礦物”，1827年鋁已被發現，它的合金與鋼同等堅固，而重量比銅輕10倍，隨着航空及國防工業需喪的增加迫切要求以鋁代鐵，但從鋁土礦中提煉鋁困難很大，不能大量供工業應用。直到蘇聯發明了電解鍊鋁之後，冶煉成本人大降低，鋁土礦才真正成為“有用礦物”。

由於“有用礦物”名單的擴大，常使礦牀開採的主要對象有了轉變，例如捷克斯洛伐克的U—Ra礦，幾百年來主要作為Ag礦開採，其後又依次作為Co礦和Ra礦開採，最近數年來才主要作為U礦開採。

有用礦物之所以有用，不外是人們能夠對它的化學成分和物理性質(包括形態)加以利用。對於非金屬礦物，可利用它的物理性質，如剛玉，柘榴手石可做附磨材料；熒石可作熔劑；菱鎂礦，紅柱石等可作耐火材料；長石、石英可作陶瓷玻璃材料；石膏可做水泥原料；磷灰石可做肥料等。

隨着科學技術的飛躍發展，不斷地在發現曠物原料的新的用途，迅速改變着人們對礦物已有用途的概念，如螢石以前主要用作熔劑，光學儀器，化工原料等，但在原子能時代的今天，螢石中的氖(F)更重要的用途是提取締的鈾235和作火箭推進藥的氧化劑等。 ^[1] 

有用礦物按着目前工業利用的性質，可分為金屬和非金屬兩大類。金屬礦物是利用金屬元素及其合金；非金屬礦物是利用非金屬元素及其化合物，或它們的混合物。目前工業必需的有用礦物分類如下：

(1)黑色金屬及鋼鐵冶煉原料，鐵、錳、銘、鈷、鎳、釩、鎢等。

(2)有色金屬(雹工、化工、冶金、藥物等原料)：銅、鉛、鋅、錫、汞、銻、彩、鎘、鉈、鎵及銦。

(3)輕金屬：鎂、鈹、鋰、鍶、鋇。

(4)貴金屬：銀、金、鉑。

(5)半金屬：硒和碲。

(6)貴土金屬：鈦和鋯。

(7)稀土金屬：鈰、釔、釷等。

(8)放射元素：鈾和鐳。

（1）化工、電工、冶金、肥料、藥物等原料：硫磺、砷、碳（金剛石、石墨以及碳酸鹽）、磷、溴和碘鹽礦（硼酸鹽、硝酸鹽）、海成鹽礦（石膏和硬石膏、石鹽、鉀鹽和鎂鹽）石英、雲母、石棉、滑石、橄瞪石和石榴子石。

（2）冶金熔劑：氟石和冰晶石。

（3）陶瓷原料：長石、紅柱石、藍品石、矽綠石、高嶺土、及其他黏土鹼物。

（4）建築材料：各種成塊不易風化的岩石、磚、瓦原料及石·灰、沙，泥等，以及石膏和蛭石。 ^[2] 

砂礦牀中有用礦物來源基地的存在，是形成砂礦牀必須的先決條件。有用礦物的來源主要有以下幾方面：

（1）原生礦牀的存在，如原生的金礦牀、各種類型的原生錫礦牀、金剛石原生礦牀等。

（2）岩石中的付礦物，如鈦鐵礦、鉻鐵礦、金紅石、鋯英石、獨居石、鉑及鉑族礦物等。

（3）岩石的造岩礦物，如石英、長石、高鋁礦物等。

（4）古代砂礦牀。 ^[3] 

一般形成沉積砂礦牀的有用礦物，應具有以下特性。

（1）耐磨耐損性能強要求礦物的硬度高、韌性強、解理不發育，能被長距離搬運而不破損。

（2）化學性質穩定，要求礦物在表生條件下，能經受長期風化而不分解。 ‘

（3）比重大，一般要求有用礦物具有大的比重，由於與其它礦,物比重的差異，在被搬運的過程中有利於按比重大小進行分異聚集，並在搬運介質速度變低時易於沉積。有的礦物比重雖小，如石英、金剛石等，但由於其耐磨、耐損性強，且化學性質穩定，所以也能形成砂礦牀。

有用礦物的浮游選礦法具有重大的工業意義。藉助於浮選能得到許多原料，然後從這些原料中回收門捷列夫週期表中的大部分元素。每年在蘇聯用浮選法處理成億噸的礦石和煤。浮選廠的工藝基本上安排得很好和較穩定，但是，在某些情況下這種工藝也不夠穩定，這是由於礦石性質的波動和生產的不夠文明。浮選效率決定於精礦中有用組分的回收率和回收速度等。由於生產規模巨大，即使提高很小的回收率就能得到巨大的經濟效果。

浮選是基於在水中礦物的微小粒子對空氣泡表面選擇性的粘附．這種粘附作用決定於一定藥劑對礦物粒子帶有選擇性的化學和物理的吸附。這些過程的最終目的是降低浮選粒子表面的水合性。在這個過程中，同時進行着一系列複雜的物理化學過程。水經磁化處理後其物理化學性質也有改變，由此可推斷磁化處理可能改變浮選過程中的一些參數：礦物粒子表面的潤濕性(水合性)，不同藥劑的吸附性，礦物溶解度(浮選礦漿液相的離子成份)，粒子的凝聚性和分散性。

為了提高浮選效率，1965年首先在蘇聯對工業用水、礦漿和不同藥劑的水溶液進行了磁化處理。從那時以來，對水、礦漿和藥劑的水溶液又進行了大量的研究工作。 ^[4] 

在礦物原料開採和加工的全過程中，核物理分選法應用於有用礦物採出後加工的最初階段。通常，毛礦的分選還在開採時就開始了。根據有用成分含量或物質組成，可以用不同的方法(根據地質取樣，根據目測或以採用快速檢測設備為基礎的某些方法將毛礦分成不同的品級。原則上，只要技術經濟上合理，每一個分出的品級都可以做進一步的加工處理。

進行分選的礦石要預先篩分，過大的礦塊要進行再破碎。依所採用的分選方法和物料的工藝特性，入選礦塊的最大粒度在較大範圍(從250—300到100—50毫米)內波動。將礦石篩分成不同的粒級是一個很關鍵的工序。通常是篩分成1到3—4個級別。入選粒級的下限與採用的分選方法有關，在50—25到10—3毫米範圍內波動。

大多數情況下，篩分和洗礦同時進行。因此，流程中附加有分級和濃密作業。有時，這些作業還可相應地與重選、浮選和其他加工方法組合在一起。

入選粒級經過照射、分選以分出精礦和尾礦。也可以根據礦物原料的物質組成進行分組，然後再用不同的選礦方法或冶煉方法加以處理。

整個流程可以分成下列幾個主要單元：

（1）入選物料的桓步準備(包括分級、配礦等)；

（2）分選前的準備(包括破碎、篩分、洗礦、送物料去照射等)；

（3）主要作業(包括照射、力選)；

（4）輔助作業(包括分級、濃密等)。

用核物理法分選礦石所處理的礦塊，相對來説是較大的(粗粒、中粒和細粒)。因此，分選前的物料準備通常只採用粗碎(到100～350毫米)，而很少用中碎(到40一100毫米)。物料在分選前必須進行破碎的主要原因是礦塊過大，因為過大的礦塊在技術上加工不方便以及射線的穿透能力有限。前一個因素限定了入選粒級的上限在200到300毫米之間。分選再大一些的礦塊，則要求設計出大型分選設備，而過大的礦塊數量相對是不太多的，所以這樣做經常是不合算的。根據第二個因素，入選粒級的最大塊度可在一個相當大的範圍內變化：從300—150毫米(採用硬

射線選礦時)到100—50毫米(用熱中子照射選礦時)；當採用

射線進行分選時，甚至可下降到50—25毫米。

在用核物理法分選礦石的工藝中，必須考慮到：在粗碎和中碎過程中，變化的不僅僅是原料的粒級組成，在個別情況下，還會改變入選粒級的顯明度和物質組成，因而礦石破碎後某些工藝指標會有所變化，如分選產品的產率、質量以及分選效率等。所以，依具體情況仔細地確定入選粒級的上限，可避免對原礦破碎程度要求不當的錯誤。如果破碎程度不夠，由於有用礦物解離不完全，加上射線的穿透能力低和自吸收的結果，會降低分選的效率。原礦的過粉碎，同樣會增大不入選粒級的產率，分選結果也不會好。因而，必須根據每個具體的情況進行專門研究，並根據其結果和技術經濟的計算來確定用於各種加工方法的原礦的合理破碎度。

分選前篩分，不僅是因為需要分出不入選的細粒礦石，同時也因為在分選前將礦石分成幾個較窄的粒級更為合適。因為這是降低“重量效應’’對分選結果不良影響的途徑之一。

篩分時，通常分成2—6個級別．其中最細粒的礦石不進行照射和分選。在有些情況下，當礦石相當硬時，可以幹篩。然而，在多數情況F，篩分出的各粒級都要進行洗礦。所以要洗礦，首先取決於工藝原因。通常，有用礦物在礦粉中富集並附着在礦塊表面，致使這樣的礦塊選入精礦的概率顯著增大，結果使分選出現誤差。同時，礦粉污染設備，使本底增高。原礦，或入選粒級，洗礦後可以大大地降低上述效應的不利影響。此外，洗礦還可以降低(或完全消除)生產廠房中的粉塵，從而也改善了分選時的勞動條件。

物料送去照射是照射和分選前物料準備中最重要的一個過程。為此，採用了各種各樣的給料機和設備以改變礦流的形式，使之適合於照射和下一步的分選。依物料的工藝特性和分選的任務，礦石進行照射的形式可以是單塊的或是堆式的，甚至是連續的礦石流。

對整體來説，準備過程是物料加工全流程中的一個重要步驟，因為用核物理法處理物料的效果，在很大程度上與它有關。因此，所有的準備作業及其制度應直接與具體物料的加工任務相符合，並對照射與分選過程的特殊要求給予考慮。 ^[5]