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矿石构造是指组成矿石的矿物集合体的特点,即矿物集合体的形态、相对大小及其空间相互的结合关系等,它所反映的是矿物及其集合体的空间分布特征。矿物集合体是组成矿石构造的基本单位, 矿物集合体空间的相互结合关系组成各种形态的矿石构造 。
矿石结构是指矿石中矿物颗粒的特点,即矿物颗粒的形状、相对大小、相互嵌布关系或矿物颗粒与矿物集合体的嵌布关系,它所反映的是矿物本身的形态特征。矿物颗粒是组成矿石结构的基本单位, 矿物颗粒的大小和形态各有不同, 矿物颗粒间的相互嵌布关系组成了各种形态的矿石结构。
矿石的结构、 构造所反映的虽是矿石中矿物的外形特征, 但却与它们的生成条件密切相关,因而对于研究矿床成因具有重要意义。矿石的结构、构造特点,对于矿石的可选性同样具有重要意义,而其中最重要的则是有用矿物颗粒形状、大小和相互结合的关系,因为它们直接决定着破碎、 磨矿时有用矿物单体解离的难易程度以及连生体的特性。因此, 矿石的结构和构造是矿石破碎、磨矿和选矿工艺选择的主要依据,也是选矿工艺矿物学的重要内容。
1 矿石的主要构造类型及其特性
矿石的构造在矿相学等地质书籍中已有详细介绍, 这里主要是对与选矿工艺有关的矿石构造进行列表分类,并对每一类构造进行简单描述。矿石的主要构造类型见表2-3-1。
表 1 矿石的主要构造类型
A 浸染状
在描述浸染状构造时, 要指出有用矿物是单一的还是几种矿物集合体, 然后指出集合体粒度及含量(可以是估量)和分布均匀度,并指出基质非金属矿物的种类。浸染状构造分为以下三类:
(1)浸染状构造: 属于中粒嵌布,粒度大于0.1mm,有用矿物含量大于3%,嵌布较为均匀 。
(2)星点状构造: 属于细粒嵌布,粒度小于0.1mm,有用矿物含量小于3%,嵌布不均匀。
(3)斑点状构造: 有用矿物粒度大小不均,分布也不均匀,呈散染状嵌布在矿石中。
浸染状构造除星点状构造外, 大多数是易于解离的 。只要磨细到超过金属矿物的粒度大小,就能与脉石解离。但当有用矿物中含有细小杂质包裹体时,便难于解离。本类构造以浸染状为主, 常见于岩浆期后矿石中 。
B 延长状
在描述延长状构造时, 需要说明条带 (或夹层) 的组成矿物种类及他们之间的关系、集合体的宽度、 条带的对称性、 重复出现或与脉石相间成条带等。还要指出条带界线的规则程度以及是否再经过溶蚀作用等现象。本类构造分为条带状构造、层状构造、脉状构造和透镜状构造等。
延长状构造适于选矿,但如条带中构成矿物的结构复杂,溶蚀交代现象显著或细小脉石矿物包裹体较多时, 同样影响细磨造成解离上的困难。
C 浑圆状
浑圆状构造分为结核状(包括肾状、豆状)构造、 鲕状构造及环带状构造等。在描述浑圆状构造时, 除了说明浑圆状矿物颗粒的大小及组成成分外, 更主要的是要把环带中心及相间环带中含有何种杂质矿物及它们的颗粒大小、 形态等加以说明 。本类构造以环带及鲕状构造为主,常见于浅成矿床及沉积矿床。若鲕粒核心大部分为一种有用矿物组成,另一部分鲕粒核心为脉石矿物组成,胶结物为脉石矿物,此时可在较粗的磨矿细度下(相当于鲕粒的粒度) ,得到粗精矿和最终尾矿。欲再进一步提高粗精矿的质量,常需要磨到鲕粒环带的大小,此时磨矿粒度极细,造成矿石泥化,使分选指标急剧下降。因此,复杂的鲕状构造矿石采用机械选矿的方法一般难以得到高质量的精矿。
D 不规则状
不规则状构造分为块状构造、角砾状构造、交错网脉状构造、土状、皮壳状构造、蜂窝状构造等 。
(l)块状构造。矿石矿物集合体成致密排列,矿石内矿物的分布没有一定的规律,有用矿物呈结晶集合体作为矿石的基质部分, 而脉石矿物成细小颗粒或细脉存在于矿石中 。在描述时要说明构成矿石基质的有用成分是单一金属矿物还是多金属矿物, 与非金属矿物在块状矿石中存在的形态以及分布的均匀程度 。这些因素直接影响选矿工艺流程及精矿品位。
( 2 ) 角砾状构造。角砾状构造的特点是由两种不同时代的矿物集合体结合而成的, 早期矿物形成角砾,后期矿物形成胶结物。若有用矿物组成角砾,脉石矿物为胶结物,则破碎到角砾粒度便可获得最终尾矿。但如有用成分为胶结物,脉石矿物为角砾,则需在粗磨后,经选别再细磨。
(3)交错网脉状构造。交错网脉状构造的特点是在早期形成的矿物集合体中穿插有晩期生成矿物的不规则网脉。从可选性的观点来看, 它和角砾状的矿石基本相同 。如果网脉很细小,也影响有用矿物与脉石的解离。在描述时需特别注意网脉状矿物集合体的结构及粒度 。
(4)土状、皮壳状、蜂窝状构造。土状、皮壳状、蜂窝状构造主要在氧化矿石中较常见。这种构造的矿物成分较复杂,有用矿物较细小,结构松软,在选矿过程中易泥化,对富集有较大影响 。具有这种构造的矿石需经特殊处理 。
2 矿石的主要结构类型及其特性
矿石的结构类型很多, 在矿相学等地质书籍中已有较详细的介绍 。这里主要对与选矿工艺有关的矿石结构进行列表分类,并对每一类结构进行简单描述。矿石的主要结构类型见表2-3-2。
表 2 矿石主要结构类型
A 结晶作用形成的结构
结晶作用形成的结构是以结晶程度进行分类, 包括自形晶粒结构、 半自形晶粒结构、他形晶粒结构、 斑状集晶结构和隐晶结构。
(l)自形晶粒结构。自形晶粒结构矿物结晶颗粒具有完好的结晶外形,如锡石、黄铁矿、 毒砂等。矿物颗粒间由于自形程度完整而接触界线平滑, 矿石经碎磨后易于沿矿物间接触面解离, 所以解离程度最好。
(2) 半自形晶粒结构。半自形晶粒结构是由两种或两种以上矿物晶粒的关系而定。其中有一种晶粒是各种不同自形程度的结晶颗粒, 较后形成的颗粒则往往是他形品并溶蚀交代先前形成的矿物颗粒。
(3) 他形晶粒结构。矿物晶粒不具有完整晶面, 常位于自形晶颗粒的间隙或裂隙中, 因此矿物的外形是不定的 。常由一种或几种矿物的他形颗粒集合体组成, 常见于黄铜矿、闪锌矿、 方铅矿等。几种矿物集合体的接触界线不平整, 有时溶蚀显著, 呈弯曲状的接触线 。
(4)斑状集晶结构。细粒矿物集合体的基质中,具有一定程度的自形矿物的巨晶,这种巨晶称为斑状集晶结构 。这种结构一般溶蚀现象不显著, 因而接触界线较为平整 。较常见的有黄铁矿、 毒砂, 在闪锌矿细粒基质中呈斑状集晶结构 。
(5)隐晶结构。矿物结晶组分异常小,以至于用普通显微镜不能区别它们,如隐晶质的石墨等 。
呈自形、 半自形及斑状集晶结构的矿物, 如果有用矿物粒度不是过细, 在磨矿过程中单体解离度是较高的。而呈他形晶粒结构,单体解离就比较困难。结晶的石墨、辉钼矿是最易浮的。但具隐晶质结构的石墨、辉钼矿其可选性很差。
B 交代作用形成的结构
交代作用形成的结构包括以下几种:
(1) 溶蚀结构。溶蚀结构是指早期生成矿物的晶粒被晩期生成矿物集合体所溶蚀交代, 因而两种矿物的接触界线很不规则, 常呈不平坦的锯齿形的边界线。这种结构在硫化矿床的矿石中分布极为普遍 。
(2)交代残余结构。交代残余结构的特征是早期生成的矿物晶粒被晚期生成矿物集合体的溶蚀交代进一步加深, 晩期矿物的溶蚀交代作用更强烈, 使被溶蚀的早期矿物的晶粒仅剩残余物, 在晩期矿物集合体内这些残余物颗粒极不规则, 接触界线也极为复杂 。
(3) 交错结构 。交错结构是指较晚期的矿物侵入到早期矿物颗粒内而呈极不规则的树枝状、 网格状和其他不规则状的外形, 这种颗粒之间接触界线大多是弯曲的, 此类结构在硫化矿石中较普遍 。
(4) 骸晶结构 。骸晶结构是指较早结晶的矿物被晚期矿物从中心向外进行交代, 而早期矿物仍保持着原来一定的外形。这种结构是黄铁矿和毒砂所特有的。
(5)镶边结构。镶边结构是指晩期矿物沿早期矿物边缘交代,形似镶边。如铜蓝、蓝辉铜矿沿黄铜矿边缘交代 。
呈交代作用结构的矿物的可选性,从溶蚀、交代残余到交错结构, 一般矿物的解离程度逐渐变差 (在其他条件相同情况下) , 这类结构的矿石需细磨到远远小于有用矿物的粒度, 才能获得单体解离, 选矿要彻底分离它们是比较困难的 。
C 固溶体分离作用形成的结构
固溶体分离作用形成的结构包括以下几种:
(1) 乳浊状结构。乳浊状结构是指一种矿物在另一种基质矿物中呈极细小的乳滴状嵌布,乳滴状颗粒分布一般无规律性,但有时可见少数颗粒成平滑的接触线。如闪锌矿中乳滴状黄铜矿、 方铅矿中乳滴状辉银矿 。
(2) 格状结构。格状结构是指一种矿物分布在另一种矿物内的几个不同结晶方向, 可通过光片在高倍镜下观察, 晶片在主要矿物中成三角形、 菱形、 矩形或由四、 五组平行排列的晶片而组成的格子。如钛铁矿在磁铁矿中呈格状结构, 赤铁矿一钛铁矿、 辉铜矿一斑铜矿等均属格状结构。(3 ) 板状结构。板状结构是指矿物呈板状晶体分布在基质矿物中, 有时具有定向排列 。如磁铁矿颗粒中的赤铁矿板状晶体, 黄铜矿中方黄铜矿板状晶体等。
格状等固溶体分离结构, 由于接触边界平滑, 也比较容易分离, 但对于呈细小乳滴状的矿物颗粒,要解离出来就非常困难。
D 重结晶作用形成的结构
重结晶作用形成的结构包括以下几种:
(1)放射状、球粒状结构。放射状、球粒状结构的特点是组成矿物的纤维晶体以放射状排列组成放射状结构 。若放射状结构的分泌物成为滚圆的堆积, 则称为球粒状结构 。一般可通称为放射状、 球粒状结构 。
(2) 环带胶体结构 。环带胶体结构是指胶体物质经过重结晶作用形成的变晶颗粒常保留有凝胶沉淀物的同心环带,常见的有胶状黄铁矿、针铁矿、孔雀石等。
(3 ) 压碎结构。压碎结构是指矿物受压力作用而呈现裂缝和带棱角的碎块, 这种结构是坚硬而又性脆的矿物所特有的。如黄铁矿、毒砂、锡石、铬铁矿等。压碎结构一般有利于磨矿及单体解离。