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。

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。

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。

自动矿物识别和表征系统在辽东吉祥峪稀土矿矿物鉴定和赋存状态研究中的应用

辽宁省已知的稀土矿类型较少,以往稀土矿床的勘查评价偏重于独居石砂矿和碱性岩型稀土矿,沉积变质型稀土矿涉及较少,其矿石学、矿物学研究程度偏低。本文以吉祥峪稀土矿床为研究对象,应用自动矿物识别和表征系统(AMICS),结合高分辨率扫描电子显微镜(SEM)和高通量能谱仪(EDS)对矿石进行分析,获得吉祥峪稀土矿石中矿物化学成分、元素赋存状态及矿物共生组合关系。结果表明,矿石中稀土元素以La、Ce、Pr、Nd等轻稀土元素为主;主要稀土矿物为独居石(0.73%)、褐帘石(6.25%)、方铈石(0.25%)和磷灰石(类质同象)等;通过背散射图像结合光学显微镜观察得出矿石中的褐帘石、独居石、方铈石及磷灰石等具有较好的连生关系,这些矿物以单颗粒或聚粒结构与磁铁矿交叉镶嵌,或分布在磁铁矿边缘及间隙中。矿石中稀土矿物与磁铁矿密切共生,含量呈正相关,其原因可能为:①沉积富集。吉祥峪稀土矿位于辽吉裂谷的核部,裂谷为矿床提供了有利的沉积环境。②岩浆改造。岩浆热液可能与里尔峪一段变粒岩产生反应,使其中的稀土和铁元素集聚。③构造控制。吉祥峪稀土矿位于吉祥峪—算盘峪背斜核部穹隆之上,构造发育,断裂带和褶皱可能在地壳的应力作用下形成矿物质富集的通道,使矿质从深部运移至浅部。

MLA工艺矿物学自动分析服务系统

云南省化工研究院引进的MLA工艺矿物学自动分析系统是国内外目前在矿物物相、结构自动定性定量分析，矿物分选流程工艺矿物学分析、监控、优化方面较为先进的矿物学研究服务系统。

辽宁海城某菱镁矿难选原因分析及浮选研究

采用ZEISS Sigma500扫描电镜和矿物自动分析系统(AMICS),对辽宁海城和大石桥菱镁矿进行工艺矿物学对比分析,研究得出海城菱镁矿脉石矿物种类复杂,且矿物嵌布粒度细是难选主要原因;菱镁矿与脉石矿物连生体较多,且包裹严重是难选的另一主要原因。针对海城难选菱镁矿,研发了有效捕收剂,采用反正浮选流程,取得了较好的技术指标,对低品位难选菱镁矿有效利用具有重要意义。

河北武安地区黏土岩的稀土元素赋存状态

黏土岩是稀土元素的主要赋存岩石之一,具有非常大的资源潜力。目前,由于其稀土元素赋存状态不明确,黏土岩稀土矿产开发利用受限。本文选取河北武安市暴庄地区富稀土黏土岩,利用岩矿鉴定、矿物自动定量系统(AMICS)、X射线衍射仪(XRD)等方法对矿石的岩石学特征进行分析,同步利用激光剥蚀-等离子质谱(LA-ICP-MS)微区原位分析、高岭石黏粒提取、化学分步提取、飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)及密度函数理论(DFT)计算等技术手段,从矿物学、地球化学及结构学等多尺度多角度对样品中的稀土元素赋存状态进行科学研究。结果表明,该地区黏土岩的主要组成矿物为高岭石(88.19%),盐类浸出试验结果表明离子型稀土仅占2.67%,而稀土独立矿物仅含0.04%的褐帘石,证明稀土元素以离子态及独立矿物型存在的占比较少,而稀土元素与高岭石之间的强相关性可以推测多数稀土元素或以超微细粒稀土矿物形式夹杂于高岭石颗粒之间,或以类质同象替代存在于高岭石晶格内。

刚果(金)某氧化铜钴矿工艺矿物学特性及对浸出工艺的影响

为合理开发利用刚果(金)某氧化铜钴矿提供理论依据,利用先进仪器—矿物参数自动定量分析系统(AMICS)、扫描电子显微镜等综合手段对该矿进行了工艺矿物学研究,指出影响铜钴浸出的矿物学因素。结果表明,铜的氧化率为92.22%,氧化铜矿物主要为孔雀石和蓝磷铜矿;钴的氧化率为85.84%,氧化钴矿物主要为水钴矿。矿石中铜钴矿物粒度分布不均,其中,铜矿物以中粗粒为主,钴矿物以中细粒为主,并且黏土矿物较多,铜钴矿物在粗磨条件下易与脉石裸露连生,因此建议在适当粗磨条件下采用酸法搅拌浸出工艺回收铜钴。矿石中分别有3.69%的铜和9.46%的钴以吸附态分布在褐铁矿和铁锰水合氧化物中,这部分铜、钴较难浸出,是影响浸出率提高的主要因素。

沉积变质型黄梅磷灰岩工艺矿物学研究

利用矿物自动定量分析系统(AMICS)及偏光显微镜对黄梅沉积变质型磷灰岩开展了系统的工艺矿物学研究,并进行了浮选验证试验。研究结果表明:该磷灰岩中主要磷矿物为磷灰石(23.57%),主要脉石矿物为石英(26.32%)和钾长石(26.51%),次要的脉石矿物为白云石(12.12%)和方解石(3.68%);且磷灰石、石英、钾长石的嵌布粒度较粗,只有少量白云石和方解石以浸染的方式嵌布在胶磷矿内部;当矿石粒度度小于0.074 mm占57.71%时,磷灰石、石英和钾长石基本实现单体解离(解离度>80%);随后采用一粗一精浮选试验进行验证,发现在该磨矿粒度下,可获得91.84%的浮选回收率,且精矿中P_(2)O_(5)品位为35.77%。

难选菱镁矿分析及组合胺捕收剂的应用

针对我国低品位菱镁矿浮选脱硅脱钙难度大,难选菱镁矿浮选指标较差的现状,利用矿物自动分析系统(AMICS)和X射线荧光(XRF)分析仪,对辽宁某镁选厂低品位菱镁矿进行分析,探索碳酸镁及杂质矿物的组成和嵌布特征。结果表明,石榴石、角闪石、白云石等杂质矿物嵌布粒度细,碳酸镁和脉石矿物包裹夹杂严重是影响脱硅降钙的主要原因。针对此类难选菱镁矿研制反浮选组合胺捕收剂和正浮选脂肪酸烃类化合物组合捕收剂,对提高精矿收率、降低硅钙杂质效果明显,精矿SiO2质量分数降到0.14%,CaO质量分数为0.62%,MgO品位为47.42%,产率为65.99%。

鞍钢弓长岭选厂反浮选原料物相分析及难选原因

采用ZEISS Sigma500扫描电镜和矿物自动分析系统(AMICS)对鞍钢弓长岭选厂和齐大山选厂反浮选原料进行矿物对比分析。研究得出弓长岭选厂菱铁矿含量1.34%、绿泥石含量1.52%偏高为难选的主要原因;菱铁矿的嵌布粒度细,磁铁矿与赤铁矿和菱铁矿的连生体较多包夹严重为难选的第二原因,本研究对研制难选赤铁矿矿物的常温捕收剂具有重要意义。