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基因矿物加工工程研究

孙传尧

北京矿冶研究总院

2021年5月，南昌;`;

三、在矿物加工科学研究中已经显现了基因要素

实际上，在选矿科学研究中某些研究者已自觉或不自觉地关注和运用基因特性，取得了一定的成果。

3.1影响矿物别离特性的矿石、矿床基因

矿石和矿床成因的差异，导致不同矿床中含有的矿物种类不同，进而导致矿物分选方法和工艺的差异。在硫化矿物浮选实践中，常常发现不同矿床或同一矿床不同区段的同一种矿物，其浮选行为存在很大的差异。由于不同产地硫化矿物成矿温度、压力及环境的不同，导致同一种硫化矿物的晶胞参数、杂质和性质有很大的区别，从而导致矿物浮选行为的差异。;;图2不同成因黄铁矿可浮性变化;MCFuerstenau研究了不同产地矿物的天然可浮性。发现当矿物的天然可浮性很好时，不同产地之间矿物的可浮性差异就越小，如方铅矿和黄铜矿具有很好的天然可浮性，回收率均在90%以上，根本没有差异。而对于天然可浮性较差的黄铁矿和闪锌矿，不同产地的矿物可浮性差异就比较大，如闪锌矿的浮选回收率最低仅为41%，最高到达100%。辉铜矿的天然可浮性也较好，但不同产地的可浮性差异较大。通过分析认为，不同产地矿物可浮性的差异大小与硫化矿物的禁带宽度有关，禁带宽度代表了矿物的半导体性质，矿物禁带宽度越小，说明矿物电化学性质可变的程度越小，不同产地矿物可浮性变化也越小，反之亦然。方铅矿和黄铜矿的禁带宽度为0.41eV和0.50eV，而黄铁矿、辉铜矿和闪锌矿的禁带宽度分别到达了0.90eV、2.10eV和3.60eV，故不同产地的黄铁矿、辉铜矿和闪锌矿的可浮性差异较大。;3.2矿石的结构构造基因与可选性的关系

矿石的结构、构造特点能反映出有用矿物颗粒形状、大小以及相互结合的关系。因此，它们直接决定着矿石碎磨过程中有用矿物单体解离的难易程度以及连生体的特性。矿石的各种结构、构造类型对选矿工艺会产生不同的影响。

一般来说，浸染状构造、斑点状构造、条带状构造的矿石碎磨时是易于解离的；

具有复杂的鲕状构造、胶状构造、星点状构造的矿石那么对选矿较为不利。

呈交代结构以及固溶体别离结构的矿石，选矿要彻底别离它们是比较困难的。

而压碎结构、自形晶结构以及半自形晶结构的矿石一般有利于有用矿物的单体解离。

3.3矿物的晶体结构及其它物性的基因

文书明等研究发现，矿物的流体包裹体杂质制约着矿物晶体的外表性质及疏水特性，是重要的矿物基因信息，影响矿物的可浮性和浮选别离。;他们的研究认为，矿物在成岩、成矿及晶体生长过程中，成矿流体及元素会不可防止地造成宏观和微观两个方面的矿物缺陷出现并保存至今。宏观方面是包括液体、气体和固体在内的矿物流体包裹体，这些大量的流体包裹体有的分布在晶体内、有的分布于晶界，也有的赋存于愈合的微观裂隙内，至今在主矿物中完好封存且与主矿物呈现明显的相界。同时，伴随着成矿流体的运动，在矿物晶体生长过程中，流体包裹体组分内外的原子会在矿物晶体内部存在，造成异质原子的取代、掺杂，形成微观方面的晶格杂质信息，由此，造成了矿物晶体本体几何和电子结构性质的变化。;由于流体包裹体的破坏、离子的释放和在矿物外表的吸附，引起矿物外表化学性质的变化和可浮性的变化。

矿物流体包裹体是矿物基因信息的组成之一，基于流体包裹体基因导向的外表重构、自活化、自抑制、交叉活化与抑制浮选效应，是基因矿物加工学的重要组成局部。

流体包裹体杂质及其形成的晶格缺陷对晶体外表结构和浮选别离的影响及其影响机理具有重要的研究价值，可作为基因矿物加工工程的组成局部，很值得进行深入研究。

;陈建华等人通过大量研究认为，对于具有半导体性质的硫化矿物，晶格缺陷能够显著改变其晶体结构〔如晶胞膨胀、缩小及晶胞畸变等〕和半导体性质〔半导体类型、能带结构、电子态密度等〕，从而影响了硫化矿物的电化学浮选行为。采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了空位缺陷和杂质缺陷对硫化矿物结构、性质和药剂分子吸附的影响。结果说明，晶格缺陷对硫化矿物外表捕收剂产物具有较大影响。他还采用热力学方法获得了含杂质缺陷方铅矿的吸附热和吸附动力学参数，采用循环伏安法研究了杂质方铅矿的氧化、捕收和抑制电化学行为。;有人在研究重晶石、萤石和方解石的可浮性时，发现矿物外表上捕收剂的吸附与费米能级的位置有关系，提出了药剂在矿物外表上的吸附取决于外表电子平均能级的费米能级等性质，认为矿物