基于扫描电子显微镜-X射线能谱的矿物自动分析系统(BPMA)测定高纯石英砂中杂质矿物

杂质矿物作为高纯石英中杂质元素主要载体之一,是高纯石英砂产品中严格限定的成分,也是影响高纯石英提纯方案的关键因素,其组成、含量及赋存特征的准确分析,对高纯石英砂产品质量评价、原料选择合理性判断及提纯方案制定均有重要意义。采用基于扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)的工艺矿物学参数自动分析系统(BPMA)测定了SiO_(2)纯度≥99.998%(4N8)的高纯石英砂中杂质矿物的组成、含量及嵌布特征,建立了高纯石英砂中杂质矿物的分析测定方法。结果表明,样品中石英的质量百分比为99.9988%,与高纯石英砂产品质量指标对应的SiO_(2)纯度化学分析结果基本一致;杂质矿物主要为辉石和锆石,偶见极其微量的方解石、磷钇矿、独居石和方铅矿;石英粒度均匀,主要分布在0.020~0.208 mm;杂质矿物嵌布粒度较细,绝大多数杂质矿物粒度在43μm以下,主要以微细粒矿物包裹体的形式嵌布在石英颗粒内。方法简捷高效、测量结果准确可靠,适用于高纯石英砂中杂质矿物组成、含量及赋存特征分析测定,也可以为其他高纯物料中微量杂质矿物检测提供技术借鉴。

矿物自动分析系统在碳酸岩型稀土地球化学勘查中的应用

为稳固中国稀土资源大国地位,近年来我国不断加强稀土资源勘查力度。地球化学勘探是矿产勘查重要手段,本文通过总结以往稀土化探工作,查明其中存在的问题并提出解决方案。总结前人工作发现,碳酸岩型稀土矿致异常具有衬度低、规模小的特点,其原因主要是:①相对地壳丰度,稀土矿工业品位富集程度较低,容易被花岗岩等引起的非矿致异常稀释;②稀土成矿指示性矿物粒度小、分选难,对其表生迁移富集规律认识不深,难以制定有针对性的采样方法。基于扫描电镜和能谱的自动矿物分析系统,可实现微米级稀土矿物的化学成分和形貌参数的定量统计,为稀土矿物表生迁移规律研究提供基础。近年来在化探领域,前人利用矿物自动分析系统开展矿体—水系沉积物系统中微细粒矿物含量变化规律研究,显示出该方法的良好应用前景。未来可利用矿物自动分析系统开展:①风化过程中稀土矿物粒度变化规律研究;②矿体—水系沉积物系统中稀土矿物迁移富集规律研究。通过厘清矿体—土壤—水系沉积物系统中稀土成矿指示性矿物的分布特征和迁移富集规律,为稀土化探工作提供理论支撑。

选矿产品矿物自动分析的光片制备

基于扫描电子显微镜的矿物自动分析仪(Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electronic Microscopy)、MLA(Mineral Liberation Analyser)和AMICS(Advanced Mineral Identification and Characterization System)可用于测定选矿产品中目的矿物的粒度和单体解离度,为确定合理的磨矿细度以及优化选矿工艺流程提供依据。环氧树脂光片的制备是矿物自动识别和测量的最关键的一环,其代表性直接关系到后续数据测量的准确性和真实性。对于金属矿产品来说,由于选矿产品中矿物颗粒粗细不均、密度差异较大,在环氧树脂胶结固化过程中矿物颗粒会产生明显的分异作用并互相黏连,造成分析结果失真。实验证明,把样品与晶质石墨混均,然后加入环氧树脂以及固化剂搅拌混合倒入圆柱状模具进行冷镶嵌,待样品固化后再沿圆柱体的纵向进行切割,并对其切割面进行粗磨、细磨、精磨以及抛光,就可以制备出样品分散性好、分布均匀、表面光滑平整的具有代表性的环氧树脂光片。

难选煤泥脉石矿物自动分析及浮选分离

太原某选煤厂用煤油作为捕收剂处理焦煤难选煤泥,煤泥脉石结构复杂,煤油针对性差,浮精回收率仅为65%左右。本文利用矿物自动分析系统(AMCS)对该难选煤泥脉石矿物组成和结构进行分析,以植物油和烃油为原料,研制了有针对性的新捕收剂。新捕收剂实验室浮精回收率达到88.7%,工业应用达到78%,解决了该厂精煤回收率低、煤油易燃易爆的问题。同时新捕收剂来源广,价格低,可再生,对于国内难选煤泥浮选厂具有重要意义。

矿物特征自动分析系统对碎屑矿物定量识别及与传统镜下鉴定的误差分析

碎屑矿物分析被广泛应用于沉积物物源和物质扩散研究中,对分析沉积动力环境和海洋动力特征方面具有重要意义,然而长期以来碎屑矿物数据的获取主要以光学显微镜为工具,依靠人工鉴定来完成,工作量大、效率低。为使科研人员及时获得科学有效的矿物鉴定数据,本文基于热场发射扫描电镜-X射线能谱仪,利用矿物特征自动定量分析系统(简称AMICS),运用矿物表面微形貌观察和化学成分分析技术,通过实测数据自主建立的一套碎屑矿物标准库为分类依据,实现了对碎屑矿物的定量识别。AMICS系统对第一个样品共识别出矿物种类25种,人工实体显微镜-偏光显微镜法鉴定出25种;AMICS系统对第二个样品共识别出矿物种类26种,人工实体显微镜-偏光显微镜法鉴定出27种,两种方法鉴定出的碎屑矿物种类基本相同,且每一种矿物含量的误差绝对值均小于5%。该系统识别氧化物(褐铁矿、铬铁矿等),磷酸盐(磷灰石等),硫酸盐(重晶石等),硫化物(黄铁矿等),碳酸盐(方解石、白云石等),部分硅酸盐(锆石、榍石、橄榄石、石英、钾长石、钠长石、石榴石族等)相对准确,但仅依靠矿物化学成分很难准确识别同质多象和类质同象系列碎屑矿物,层状硅酸盐矿物在制样时容易逐层脱落的问题需要进一步解决。

工艺矿物学参数自动分析系统在铜矿浮选尾矿银赋存特征研究中的应用

元素赋存状态及工艺矿物学特征是决定其选矿工艺及回收指标的关键因素,对指导矿产资源高效综合回收利用有重要意义。由于银矿物种类繁多且含量低、粒度细小不易识别,传统人为鉴别目标矿物并统计工艺矿物学参数的方法在银的赋存特征研究方面存在局限性,制约了资源高效综合利用。本文利用基于扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)的工艺矿物学参数自动分析系统(BPMA)对某铜矿浮选尾矿样品(Ag 41.96μg/g,Cu 0.44%)进行矿物学分析,展示其在尾矿样品中铜和银的赋存状态及工艺矿物学特征研究中的具体应用。结果表明:样品中铜矿物主要为辉铜矿和斑铜矿;铜硫化物及其集合体的嵌布粒度细微且解离程度低,是影响铜回收的主要矿物学因素。样品中银主要以独立矿物的形式存在,(含)银矿物有自然银、辉银矿/螺状硫银矿、硒银矿、硒铜银矿、硫铜银矿和含银辉铜矿,银在各(含)银矿物中的分布率分别为95.62%、2.07%、1.33%、0.15%、0.80%和0.03%;银矿物嵌布粒度不均匀,粗粒(>74μm)、中粒(74~37μm)、细粒(37~10μm)、微粒(<10μm)银矿物的占有率分别为32.25%、30.35%、21.44%和15.95%;银矿物的解离程度较高,单体含量高达88.28%,可采用浮选法与铜硫化物一起回收。该研究为提高资源的选矿回收率提供了矿物学依据,同时采用的BPMA&SEM-EDS分析方法为矿物种类复杂、含量低、粒度细小的稀贵金属元素赋存状态及工艺矿物学研究提供了一种技术借鉴。

自动矿物分析技术在岩矿稀有金属元素鉴定中运用浅析

稀有金属元素在高科技行业中的广泛应用使其成为全球矿产资源开发的重要目标。然而,这些元素通常以微量存在于岩矿中。因此,需要高度精确的分析技术来确定其存在和分布。传统的岩矿分析方法需要耗费大量时间和劳动力,而自动矿物分析技术的引入可以加速这一过程,提高了分析的准确性。本文主要就自动矿物分析技术在岩矿稀有金属元素鉴定中的运用进行探讨,旨在提高矿产资源开发和科学研究的应用前景。

矿物自动定量分析系统在低品位铜矿渣工艺矿物学研究中的应用

矿产资源高效综合利用是目前全球矿业发展的主要方向。传统的光学显微镜和扫描电镜等技术在查明许多低品位矿石的元素赋存状态等方面具有局限性,且无法提供定量化的矿物学信息,制约了对这些金属矿石选矿工艺的提升。近年来,基于扫描电镜和X射线能谱仪的矿物自动定量分析系统越来越多地应用到复杂矿石和工艺矿物学的研究中。为了进一步丰富和拓展该类系统在工艺矿物学领域的应用研究,本文利用矿物自动定量分析系统TIMA(TESCAN Integrated Mineral Analyzer)对中国某矿山低品位铜矿渣样品进行矿物学测试分析,展示其在提取多种工艺矿物学参数研究中的具体应用。分析结果表明:该铜矿渣中铜元素含量(0.08%)很低,主要赋存在黄铜矿中,该矿物含量为0.21%;脉石矿物含有大量石英(47.46%)、白云母(10.10%)和方解石(9.88%)等;黄铜矿连生关系复杂,主要以连生体形式呈不规则粒状零散分布在石英和方解石等脉石矿物中,粒度小且分布极不均匀,其中11~76μm颗粒占比较大;解离度低于30%的黄铜矿颗粒质量占全部的85%左右,整体解离度较低,因而需要进一步磨矿来提升黄铜矿回收率。以上研究表明,对于有用矿物含量低、粒度细小且嵌布关系复杂的矿石样品,包括TIMA在内的矿物分析系统能够提供快速、定量、全面且准确的工艺矿物学参数信息,有利于优化选冶流程,在提高矿产资源的综合利用方面具有非常广阔的应用前景。

MLA矿物参数自动分析系统在矿产品掺假判定中的应用

工艺矿物学研究一直是侦破各种矿权转让及矿产品掺假案件的重要手段之一。以MLA(Mineral Liberation Analyser)矿物参数自动分析系统为主要工艺矿物学研究手段,结合扫描电镜、化学多元素分析、能谱分析等方法,为广西某铜铅锌银多金属矿产品掺假案件提供了可靠证据。研究发现,样品中银含量为1 630 g/t,主要以颗粒状金属银存在,还有部分皮壳状硫化银混合物包裹金属银,这些特征是天然矿物或物理选矿矿产品所不具备的。

辽宁海城某菱镁矿石工艺矿物学研究

针对辽宁海城某堆存低品位菱镁矿矿石性质复杂难选的特点,进行系统工艺矿物学研究,为其后续选别和药剂研发提供指导。采用X射线衍射(XRD)仪、X射线荧光光谱(XRF)仪、扫描电镜和矿物自动分析系统(AMICS)等对矿石的物质组成、粒度分布、解离度、连生和嵌布关系进行系统研究。结果表明,矿石中主要有用成分为Mg O,质量分数为44.08%,脉石矿物有角闪石、石英、白云石和镁铝榴石等;菱镁矿单体解离度90%~100%分布率为91.05%,以细粒嵌布为主,主要与角闪石连生,三相包裹比为41.89%,在矿石中单体截面多为条状、带状或不规则状,部分呈微细粒被石英包裹。研究结果对该类低品位菱镁矿石的选别及深加工具有指导意义。

基于扫描电镜-能谱仪的矿物定量分析——以AMICS为例

近年来,矿物自动定量分析系统被广泛应用于矿业、冶金、石油和地质等领域。该系统以扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)为基础,具有高放大倍数、高分辨率、高效和无损等优点,适用于矿石样品选冶和元素赋存状态等方面的研究,对优化选矿工艺流程,提高矿石元素利用率,深入认识元素赋存机制等具有重要意义。目前,基于此类定量分析系统的应用研究居多,而对其定量结果的准确性相关研究较少。以AMICS系统为例,对自制的已知含量的矿物组合样品进行了定量分析测试,探究了其最佳分析测试条件,同时对定量结果的准确性进行了分析,结果表明:AMICS系统最佳定量分析条件为电压20 kV、工作距离10 mm、束流5 nA,单点X-ray采集时间8 ms;其次,样品中不同种类、不同含量矿物的定量结果与参考值较为一致,相对误差小,定量结果可信度高,表明该系统适用于岩矿样品的高效、高质量的定量分析,对微细粒、低含量的矿物研究有着重要意义。

自动矿物分析技术在鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿矿物鉴定和赋存状态研究中的应用

鄂尔多斯盆地是我国重要的砂岩型铀矿成矿区之一。铀矿物赋存状态研究对砂岩型铀矿的成因认识、找矿勘查及选冶开采具有重要意义,但其矿物组成复杂,铀矿物粒度细小、种类繁多且赋存状态多样,致使研究初始的鉴定阶段就存在难点。目前普遍使用放射性照相法和电子探针(EMPA)两种方法开展铀矿物鉴定分析工作。放射性照相可一次性得到光片中所有铀矿物赋存位置、赋存状态和放射性形态,但无法鉴定矿物种类,耗时较长且需在暗室中进行;电子探针可得到铀矿物背散射图像和各元素含量,但在高倍数下薄片中寻找含量少、粒度小的铀矿物费时费力,并且在黑白背散射图像中无法快速判断伴生矿物种类。本文以鄂尔多斯盆地北缘-南缘-西缘砂岩型铀矿为研究对象,将自动矿物分析系统(AMICS)运用于砂岩型铀基础研究中,结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)鉴定出研究区铀矿物有铀石、晶质铀矿、沥青铀矿和硅钙铀矿,黄铁矿和钛氧化物与铀矿物关系密切,识别出其他伴生矿物还有石英、金红石、长石、云母、高岭石等。本文建立的AMICS-SEM-EDS分析方法,实现了铀矿物及其共生矿物组合的快速识别鉴定和赋存状态研究。

钻探现场矿物自动化分析技术进展及应用前景

随着"互联网+"优势进入集群化作业的发展,现有的矿物分析技术已不能满足生产现场的需要,采集、解释难以定量化、可视化、共享化、多维化等制约现场地质服务技术发展的瓶颈问题越来越突出。为此,在回顾矿物分析技术发展历程的基础上,通过划分技术发展阶段、分析各阶段主体技术特点,结合各种技术的应用效果,对钻探现场矿物自动化分析技术的进展及应用前景进行了研究。结果表明:(1)矿物分析技术发展可分为人工分析、半自动化分析和自动化分析等3个发展阶段;(2)自动化分析技术在岩石的纳米级图像采集、岩性自动定名描述、储层快速识别与评价、自动化专家解释系统等方面的优势突出,能满足"互联网+"时代矿物分析技术发展的新需求,并拓展出新的服务空间和应用领域;(3)Roq SCAN等新技术具有现场化、快速化、参数多维化、解释一体化、应用多角度化的优势,在随钻精细地质评价、工程优化、压裂优化等方面有着广阔的应用空间。结论认为,矿物自动化分析技术将推进录井等现场地质服务生产组织方式的根本改变和服务领域的拓展,有望在未来远程录井中扮演关键性技术角色。

矿物自动定量分析系统在低品位微细粒钼矿工艺矿物学研究中的应用

钼是一种重要的战略矿产资源,素有“能源金属”、“战争金属”之称。利用中国首套具有自主知识产权的矿物自动定量分析系统——工艺矿物学自动分析仪(BPMA),结合化学分析、X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分析手段,对陕西某低品位微细粒钼矿的工艺矿物学特征进行了自动、快速、定量研究,查明了矿石的矿物组成、主要矿物嵌布特征、矿物粒度分布,详细测定了不同磨矿细度产品中辉钼矿的解离度,并阐明了影响矿石中钼等有价元素选别指标的矿物学因素,快速、准确地为选矿工艺流程优化提供了合理的参考建议。建立的BPMA-SEM-EDS分析技术,为金属矿产岩矿鉴定和选冶工艺矿物学研究提供了一套行之有效的分析方法。

基于原位观测法研究超临界二氧化碳与水影响煤储层矿物和孔裂隙结构的新方法

CO_(2)提高煤层气采收率(CO_(2)-ECBM)技术能够在封存CO_(2)的同时增产煤层气,兼具碳减排和能源开发的双重效益。在深部储层高温、高压、含水状态下,超临界CO_(2)(ScCO_(2))-H_(2)O-煤体系会发生一系列的地球化学作用,进而导致煤储层矿物与孔裂隙结构发生显著变化,并直接影响CO_(2)-ECBM的有效性。通过室内物模实验,充分利用全自动矿物分析系统(AM)具有提供大尺寸高分辨率背散射图像的优势,实现了原位观测,并结合图像处理方法,对反应前后矿物和孔裂隙的参数变化进行定量分析,由此揭示了不同尺度矿物和孔裂隙在数量、面积及分形维数上的变化规律,形成了研究ScCO_(2)-H_(2)O-煤地球化学作用下矿物变化对孔裂隙影响机理的新方法。研究结果表明:①ScCO_(2)-H_(2)O对煤中碳酸盐矿物的溶解作用最为显著,而对长石、磷灰石和黏土矿物的影响相对较弱;②碳酸盐矿物的溶解和煤体的溶胀作用促进了新的孔裂隙和裂缝的形成,尤其是在直径大于10μm的孔裂隙;③碳酸盐矿物部分溶解可增加孔裂隙形态的复杂性,而晶胞型充填碳酸盐的完全溶解则会降低孔裂隙的分形维数。结论认为,该研究方法可更直观和科学地揭示ScCO_(2)-H_(2)O-煤地球化学作用下,矿物变化对孔裂隙的影响机理,还可应用于其他研究背景中储层物性原位改造的机理分析,如压裂液作用、微生物作用、酸化作用等。

矿物解离分析仪在泥堡金尾矿金赋存状态分析中的应用

利用矿物解离分析仪(MLA)系统等综合手段对贵州泥堡金尾矿进行工艺矿物学分析,考察了该尾矿的矿物组成、含金矿物的嵌布粒度及嵌布特征。结果表明:泥堡金尾矿中的金多以类质同象晶格态赋存于黄铁矿、氧化后的黄铁矿、赤铁矿之中,这三种金属矿物嵌布粒度微细,且均存在着复杂的连生及包裹关系。推荐采用非氰化浸出工艺处理该金尾矿。

矿物自动定量分析系统在金的赋存状态研究中的应用

为查明金品位2.7g/t的胶东某金矿石中金的赋存状态,利用矿冶科技集团有限公司自主研发的矿物自动定量分析系统———工艺矿物学自动分析仪(BPMA),结合扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、化学物相分析等综合手段,系统研究了金矿石的工艺矿物学特征,查明了矿石的矿物组成、嵌布特征、粒度分布,详细测定了矿石中金矿物的种类、金与载体矿物之间的镶嵌关系、金矿物的粒度分布、金在矿石中的赋存状态等关键参数,并阐明了影响矿石中金回收的矿物学因素,为选矿流程设计与优化提供可靠、有效的参考建议。BPMA-SEM-EDS是一种高效、可靠、准确分析矿石中金赋存状态的方法。

自动矿物分析技术在岩矿稀有金属元素鉴定中的具体运用探讨

随着工业化进程的加快,在生产工作中对于稀有金属的需求量也在逐年增长,如何在岩矿中对稀有金属元素实施快速、准确的鉴定,是目前工作中的主要难题。传统技术手段往往难以获得高质量的鉴定数据,对矿产开采人员的判断造成误导,不利于矿产行业的创新发展。自动矿物分析技术具有高度集成化的特点,对于稀有金属元素的鉴定效果更好,广泛应用于实践工作当中。本文将对矿物分析技术的发展历程加以介绍,分析自动矿物分析技术在岩矿稀有金属元素鉴定中的具体运用要点和实验研究方法。

自动矿物分析技术在岩矿稀有金属元素鉴定中的应用

稀有金属矿物的组成成分较为复杂,且含量较少,使用传统的矿物分析方法很难保证识别鉴定的准确,自动矿物分析技术解决了这项难题,因此对自动矿物分析技术在岩矿稀有金属元素鉴定中的应用进行研究。在实验中设置样本采集和制备方法,确定实验仪器和实验环境,完善实验过程,得到稀有金属元素的检测结果。并分析自动矿物分析技术相对于其他方法的优势。

全自动矿物分析仪在砷矿化学物相分析样品加工粒度选择中的应用

化学物相分析样品的粒度对其物相分析结果的影响众所周知,但如何控制样品的粒度,鲜见系统的研究报道。实验在验证建立我国具有代表性砷矿石的化学物相分析方法的过程中,通过对照不同粒度的样品其砷矿物相分析结果,分析各相态之间的变化,得出2类砷矿试样(以雌黄雄黄为主的砷矿和以毒砂为主的砷矿)的粒径均应控制在小于0.100mm,才能使其化学物相分析的结果准确可靠;同时将全自动矿物分析仪(MLA)应用于不同粒度试验样品砷矿物单体解离度的测定,将物相分析结果的变化与相关矿物的单体解离度联系起来,从而证实试样粒度对矿石化学物相选择性分离的影响与其物相单矿物的解离度有关,对于以雌黄和雄黄为主的砷矿,当雌黄和雄黄的单体解离度大于75%时,其物相分析结果是准确可靠的,而对于以毒砂为主的砷矿,样品的加工粒度应控制毒砂的单体解离度大于88%为宜。