第2章　工藝礦物學

一、基本概念

1.什么是礦物？

礦物是在地殼中由于自然的物理化學作用與生物作用，所形成的具有固定化學組成和物理化學性質的自然元素或天然化合物。如金、石墨、硫黃為自然元素礦物，而磁鐵礦、黃銅礦和石英為天然化合物，也都是礦物。

2.礦物是如何分類的？

礦物的分類方法有很多種，目前常用的分類法有工業分類、成因分類和晶體化學分類三種。根據礦物的不同性質和用途，對礦物進行工業分類，分為金屬礦物類和非金屬礦物類。根據礦物的成因，將礦物分為內生成因礦物、外生成因礦物和變質成因礦物三類。根據礦物的化學成分和晶體結構，將礦物分為五大類，即自然元素大類、硫化物及其類似物大類、氧化物和氫氧化物大類、含氧鹽大類、鹵化物大類。根據陰離子或配陰離子還可把大類再分為若干類，如含氧鹽大類可以分為硅酸鹽礦物、碳酸鹽礦物、硫酸鹽礦物、鎢酸鹽礦物、磷酸鹽礦物以及鉬酸鹽礦物、砷酸鹽礦物、硼酸鹽礦物、硝酸鹽礦物等類。

3.礦物是如何命名的？

礦物的命名有各種不同的依據，但歸納起來主要有：①以化學成分命名的，如自然金；②以物理性質命名的，如孔雀石；③以晶體形態命名的，如石榴石；④以成分及物理性質命名的，如銅礦；⑤以晶體形態及物理性質命名的，如綠柱石；⑥以地名命名的，如高嶺石；⑦以人名命名的，如章氏硼鎂石。

4.常見的自然元素礦物有哪些？

常見的自然元素礦物有自然銅、自然金、自然鉑、自然鉍、自然硫、金剛石、石墨等，其鑒定特征見表2-1。

5.常見的硫化物及其類似化合物礦物有哪些？

常見的硫化物及其類似化合物礦物有輝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、辰砂、黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝銻礦、輝鉍礦、銅藍、雌黃、雄黃、輝鉬礦、毒砂、黝錫礦、黝銅礦等，其鑒定特征見表2-2。

6.常見的氧化物和氫氧化物礦物有哪些？

常見的氧化物和氫氧化物礦物有剛玉、赤鐵礦、鈦鐵礦、尖晶石、磁鐵礦、鉻鐵礦、金紅石、錫石、軟錳礦、硬錳礦、銳鈦礦、板鈦礦、石英等，其鑒定特征見表2-3。

7.常見的含氧鹽礦物有哪些？

含氧鹽大類礦物可以分為硅酸鹽礦物、碳酸鹽礦物、硫酸鹽礦物、鎢酸鹽礦物、磷酸鹽礦物、硼酸鹽礦物等，其礦物及其鑒定特征見表2-4～表2-6。

（1）硅酸鹽礦物

（2）碳酸鹽礦物

（3）硼酸鹽、磷酸鹽、鎢酸鹽、硫酸鹽礦物

8.常見的鹵化物礦物有哪些？

常見的鹵化物礦物有螢石、石鹽、鉀鹽等。其鑒定特征見表2-7。

9.什么是礦石？礦石由什么組成的？

礦石是指含有一種以上的有用礦物，在目前的技術條件下可供開采和冶煉，從而能獲得一定的產品和利潤的礦物集合體。

礦石由礦物集合體組成。礦石中礦物一般分為兩大類。

一類為造礦礦物。指那些有用的金屬礦物和非金屬礦物。黑色金屬礦石如鐵礦石、錳礦石、鉻礦石中的赤鐵礦、磁鐵礦、軟錳礦、硬錳礦、鉻鐵礦等就是造礦礦物；有色金屬礦石如黃銅礦、斑銅礦、藍輝銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝銻礦、輝鉬礦、錫石等就是造礦礦物；貴金屬礦石如自然金、自然銀、自然鉑、鈀、銠等就是造礦礦物。

另一類為脈石礦物，所有金屬礦石中的非金屬礦物均稱為脈石礦物，所有非金屬礦石中除造礦礦物以外的非金屬礦物稱為脈石礦物。礦石的礦物組合有簡單也有復雜的。簡單的只有幾種，復雜的可以有十多種到幾十種。一般說來，礦石中礦物成分簡單，選冶工藝流程也會相對簡單，礦石中礦物成分復雜，其工藝流程相對就會復雜一些。

10.什么是巖石？它與礦石的區別是什么？

巖石就是人們通常所說的石頭，是天然產出的具有一定結構構造，含有有機質、流體的礦物集合體，是構成地殼和上地幔的物質基礎。礦石是指達到一定數量、含有可被利用且開采后能冶煉出具有金屬價值的固體物質，叫做礦石。兩者區別在于礦石具有一定的經濟開采利用價值，巖石中含有礦石。

11.什么是礦物的晶形？

晶體的天然幾何多面體外形稱為晶形。一般在鏡下根據晶面的發育程度，可確定晶體的結晶程度。大致可分為自形晶、半自形晶和他形晶三類。

（1）自形晶　自形晶的晶形完整，晶體由發育完整的晶面包圍。薄片中的自形晶呈規律的多邊形，晶體與薄片的交線全為直線。自形晶代表結晶早或結晶能力強的礦物晶體，如角閃石。

（2）半自形晶　半自形晶的晶形較完整。晶體由部分發育完整的晶面和發育不完整的晶面包圍，在薄片中呈不規則的多邊形。晶體與薄片的交線部分為直線，部分為不規則曲線，半自形晶的結晶時間往往比自形晶晚，如黑云母。

（3）他形晶　他形晶的晶形不完整，晶體全由發育不完整的晶面組成。在薄片中呈不規則圓粒狀。晶體與薄片的交線全為不規則的曲線，如石英晶體。他形晶的結晶時間較晚，受空間限制不可能發育成完整晶形。

12.什么是礦物的解理？

礦物解理原稱“劈開”，是指晶體在外力（壓力或打擊力）作用下，沿一定的結晶方向裂成平面的固有性質。所裂成的平面稱為解理面。解理面的方向平行于晶體結構中面網與面網之間連接力最弱的平面，并且它們在晶體上的分布符合于晶體的對稱特點，亦即解理必定沿著同一個單形中的所有晶面方向同時發生。

根據晶體在外力的作用下裂成光滑的解理面的難易程度，可以把解理分成下列五級。

（1）極完全解理　礦物在外力作用下極易裂成薄片。解理面光滑、平整，很難發生斷口。例如云母、石墨、石膏等。

（2）完全解理　在外力作用下，很易沿解理方向列成平面（不成薄片）。解理面平滑，較難發生斷口。如方解石、方鉛礦、螢石等。

（3）中等解理　在外力作用下，可以沿著解理方向裂成平面。解理面不太平滑，斷口易出現。如白鎢礦、普通輝石等。

（4）不完全解理　礦物在外力作用下，不容易裂出解理面。解理面不平整，容易成為斷口。如磷灰石等。

（5）極不完全解理（即無解理）　礦物受外力的作用后，極難出現解理面。在碎塊上常為斷口。如石英、石榴子石等。

13.什么是礦物的反射率？

物光面對垂直入射光線的反射能力，稱為礦物的反射力，即礦物光面在反光顯微鏡下的明亮程度。表示反射力大小的數值叫做反射率（R），它是反光顯微鏡下垂直入射光經礦物光面反射后的反射光強度（Ir）與原入射光強度（Ii）的比率，用百分數表示，即：

反射率是礦物本身固有的屬性，不同的礦物具有不同的反射率值。如白光下自然銀的反射率為95％，而螢石的反射率僅為3％，反射率是鑒定礦物的重要特征。

屬于高級晶族的等軸晶系礦物只有1個反射率值，其他晶系的礦物反射率隨晶體方向而變化，當旋轉物臺時，表現為礦物亮度的改變，這種反射率隨方向而變化的現象稱為礦物的雙反射。屬于中級晶族的四方晶系、三方晶系和六方晶系的礦物有2個主反射率，而屬于低級晶族的三斜晶系、單斜晶系和斜方晶系的礦物有3個主反射率。

14.什么是礦物的硬度？

礦物的硬度是指礦物抵抗外來機械作用力的能力。根據機械作用力的類型，礦物的硬度可分為3種情況，即刻劃硬度、抗磨硬度和抗壓硬度。

（1）刻劃硬度　礦物抵抗刻劃作用力的能力稱為刻劃硬度。顯微鏡下測定礦物刻劃硬度方法簡便，用鋼針（縫紉針）和銅針（用純銅電線磨制）作工具，刻劃礦物的表面，其結果分為3級。

①高硬度礦物　用鋼針刻不動的礦物，如黃鐵礦、赤鐵礦等。

②中硬度礦物　用鋼針能刻動，但銅針刻不動的礦物，如黃銅礦、閃鋅礦等。

③低硬度礦物　用銅針刻得動的礦物，如方鉛礦、輝鉬礦等。

（2）抗磨硬度　礦物抵抗研磨作用力的能力稱為抗磨硬度。鏡下觀測抗磨硬度僅是比較相鄰礦物硬度的相對高低，而不能對礦物硬度進行定量或分級。

（3）抗壓硬度　礦物抵抗壓入作用力的能力稱為抗壓硬度。抗壓硬度用顯微硬度儀測定，硬度儀上安有用硬質合金或金剛石制成的“壓頭”。外加一定負荷時，可使壓頭在礦物表面壓出壓痕。根據負荷和壓痕的大小，即可計算出礦物的抗壓硬度。當前，最常用的抗壓硬度是維氏（Vicker）硬度，其次是努普（Knoop）硬度。

15.什么是礦石的構造和結構？兩者有何差異？

礦石構造是指組成礦石的礦物集合體的特點，即礦物集合體的形態、大小及其空間相互的結合關系等所反映的形態特征。

礦石結構是指礦石中礦物顆粒的特點，即礦物顆粒的形態、大小及其空間相互的結合關系，或礦物顆粒與礦物集合體的結合關系等所反映的形態特征。

礦物集合體和礦物顆粒可由一種或多種礦物組成，礦物集合體是組成礦石構造的基本單位，礦物顆粒是組成礦石結構的基本單位。礦石構造主要是在肉眼下觀察，也有顯微構造。礦石結構主要是在顯微鏡下觀察，也有由粗大顆粒構成的大型結構。礦石構造主要是從宏觀方面描述礦物的分布關系，而礦石結構是在微觀方面研究礦物顆粒的基本特征。礦石的構造和結構可統稱為礦石的組構。

16.常見的礦石構造有哪些？

常見的礦石構造主要有以下幾種。

（1）塊狀構造　礦石礦物含量占80％以上，礦物集合體為不規則的或呈不定形形狀，分布無方向性，致密且無空洞。呈塊狀構造的多為富礦石。

（2）浸染狀和稠密混染狀構造　礦石礦物含量多在30％以下，礦物集合體的形狀不定，一般小于0.5cm，多呈稀疏星散狀較均勻地分布于礦石中，即為浸染狀構造。當礦石礦物含量大于30％時，則稱為稠密浸染狀構造。

（3）斑點狀和斑雜狀構造　礦石礦物集合體呈近等軸狀的斑點，斑點大小比較均勻，多數可達0.5cm，分布較均勻且無方向性即為斑點狀構造。礦石礦物集合體的形狀不規則，大小不一，且分布不均勻，如某些部位較稠密，某些部位則稀疏即稱為斑雜狀構造。

（4）豆狀構造　礦石礦物集合體為渾圓的，其大小一般近于1cm，豆?？上嗷ミB接，分布無固定規律，有時亦可呈定向排列。外生條件下形成的豆粒內多具同心環帶。

（5）條帶狀構造　礦物集合體呈單一方向延長狀，且彼此相間分布。

（6）脈狀、交錯脈狀和網脈狀構造　脈狀構造是指礦物集合體呈單一方向延長的脈狀分布于礦石或圍巖中，脈體由一種或多種礦物組成。兩組脈相互交切稱交錯脈狀構造。幾組不規則的脈交切成網，則稱網脈狀構造。

（7）角礫狀和環狀構造　一組礦物集合體（圍巖或礦石）的形態不規則，呈破碎角礫，被另外一組礦物集合體膠結，膠結物可由礦石礦物或脈石礦物組成，稱為角礫狀構造。以角礫為核心，與某種或多種礦物集合體依次呈環狀包圍即為環狀構造。

（8）晶洞狀和晶簇狀構造　在圍巖和礦石的空洞內，生長著具有一定晶面的礦物集合體，保留有部分空洞即稱為晶洞狀構造。洞內的礦物晶體群即為晶簇狀構造。

（9）多孔狀和蜂窩狀構造　礦石疏松具許多孔洞，孔洞形狀和大小不一，分布多無一定規律即為多孔狀構造?？锥吹目妆谟呻y溶的礦物質組成隔板，呈細小的矩形、方形或菱形等，形似蜂窩可稱為蜂窩狀構造。隔板寬大則可組成骨架狀構造。

（10）土狀或粉末狀構造　礦物集合體為疏松粉末，多呈被膜狀分布，或疏松聚集呈土狀。

（11）膠狀構造　礦物集合體形態復雜，表面具球狀、橢球狀凸起，斷面雖彎曲環帶、同心環帶，具殼狀或波浪狀、環帶間可為過渡的，亦可由孔隙或組分不同而分開，具星狀孔隙或于裂紋、裂紋可平行或近于垂直環帶，亦有呈網狀裂紋的，礦物集合體主要為隱晶質或非晶質的。

（12）鮞狀構造　礦石礦物集合體的形態為渾圓的，形似鮞粒，其直徑一般約為0.2cm或更小些，鮞粒較密集、其間膠結物較少、鮞粒與膠結物的組分可以相同或各異，鮞粒內具有同心環帶。

（13）腎狀構造　礦石礦物集合體的形態呈半球或半橢球的凸面，形似腎狀，一般約1cm或更大些，其內部呈半圓形同心環帶。

（14）結核狀構造　礦石礦物集合體呈大小不同的球狀或橢球狀的獨立結核，結核可從不足一厘米到幾十厘米，結核內具同心環帶殼層。鮞狀、腎狀及結核狀構造系膠狀構造的變種，僅據其特殊形態而命名。

（15）紋層狀構造　礦物集合體呈兩向延長的微層狀，層間可為漸變的或顯示礦物組分或結構不同等，各層相互交替平行分布且與圍巖層理一致。

（16）片狀和片麻狀構造　礦物集合體的形態為延長的，由柱狀或片狀礦物呈定向排列平行分布，顯片理面的稱片狀構造。除片狀和柱狀礦物外，還夾有粒狀礦物（可拉長變形）呈定向排列，但延續性不強，呈片麻理的即為片麻狀構造。

（17）皺紋狀構造　延長狀的集合體，呈彎曲的波狀或小褶皺等復雜花紋，稱為皺紋狀構造。

（18）疊層石構造　礦石礦物集合體沿不同類型疊層石的基本層分布，各層連續性強，層間近于平行。按疊層石的形態不同可有波紋狀、球核狀等疊層石構造。

（19）氣孔狀構造　礦石中有形態不規則的氣孔，孔壁多為棱角狀、橢球狀等，可由礦物的晶面砌成，氣孔大小不一，大者可達20～30cm，小者約為0.1cm，氣孔常被其他礦物充填。

17.常見的礦石結構有哪些？

礦石結構是指礦石相對微觀的特征，主要在顯微鏡下對薄片或光片進行觀察，主要包括礦物的結晶形態（如自形晶、半自形晶、他形晶）、礦物的嵌布粒度大小、不同礦物之間的空間位置關系（如包含結構、脈狀穿插結構、固溶體分離結構等）、礦物的蝕變而形成的假象結構等。

18.什么是礦石學？

礦石學是一門研究礦石的成分、性質、結構、產狀、礦石的成因及對礦石進行分類的一門學科。對于選礦來說，研究礦石成因，進而研究礦床的成因，查清礦石中礦物種類及其含量是研究礦石的首要任務。

19.什么是礦物學？

礦物學就是研究礦物的化學成分、內部結構、形態、物理性質、化學性質、成因、產出條件、變化、共生組合、標型特征及用途等的一門科學。

實際上，研究礦物歸根到底有四大目的：①為了利用礦物（礦物直接應用，礦物選冶變為礦物應用材料）；②為了找礦；③為了發現新礦物，新材料；④為闡述地球及宇宙的物質組成、形成及發育歷史提供科學依據。

基于研究礦物的四大目的，礦物學出現了許多分支：①物理礦物學，應用現代物理學新理論和新技術、新設備對礦物的物理性質進行研究的科學；②化學礦物學，研究礦物化學成分及與其有關的所有化學特性；③結構礦物學，研究礦物的內部結構，從而對礦物進行結構分類；④成因礦物學，是研究礦物成因理論及其實際應用于找礦、人工合成，加工利用等的一門科學；⑤實驗礦物學，從事人工合成礦物及模擬礦物在各種物化條件下形成過程，從而達到揭示礦物巖石、礦石的成因目的；⑥應用礦物學，研究礦物各種特性，并把這些特性直接應用于到國民經濟各個領域或為選冶提供可靠參數的科學，工藝礦物學就是應用礦物學的一種；⑦系統礦物學，對至今所發現的各種礦物進行系統分類、歸納和綜合，使之成為一種工具書。

20.什么是工藝礦物學？它與礦物學有哪些聯系和區別？

工藝礦物學是指為了設計一條正確的選礦工藝流程要求對礦石中的礦物組成、礦物含量、礦物粒度及粒度分布概率，礦物之間的嵌布關系，目的元素的賦存狀態，有益組分和有害組分等所進行的研究。

礦物學是研究礦物的化學成分，晶體結構，形態，性質，時間、空間上的分布規律，形成、演化的歷史和用途的學科，它是地質學的一個分支學科。工藝礦物學以礦物學為基礎，是礦物學在礦物加工方向的延伸，因而工藝礦物學更側重于研究礦物基本性質對選別該礦石的礦物加工工藝方面的影響。

21.礦石的工藝礦物學性質有哪些？

礦石的工藝礦物學性質主要有：組成礦物的類別和含量、元素的賦存狀態、礦物嵌布特征、流程產品的礦物單體解離度，礦物的密度、電性、磁性、硬度、彈性、塑性、濕潤性、可浮性、吸附性、離子交換性、熱特性、溶解性、輻射性以及細菌性等。這些影響工藝加工的全部礦石特征，統稱為礦石的工藝礦物學性質。

22.工藝礦物學研究的手段有哪些？

（1）偏光顯微鏡　通過薄片研究和鑒定透明礦物種類、含量、粒度及相互之間關系等。

（2）反光偏光顯微鏡　通過光片研究和鑒定不透明礦（金屬礦物）種類、含量、粒度及嵌布關系。

（3）單礦物分離　基本上與選礦所采用的方法相同，僅是規模不同。

（4）雙目鏡下單礦物鑒定和挑選　進行單礦物化學分析；進行同位素測定；進行未知礦物X射線分析；稱重各種單礦物重量百分含量；包裹體測溫等。

（5）X射線分析　鑒定礦物；測定礦物含量；測定礦物的晶胞參數。

（6）差熱分析　鑒定含水礦物、碳酸鹽、含水硼酸鹽及硫酸鹽礦物，如黏土礦物、方解石、白云石、菱鎂礦等都可以通過差熱分析而準確鑒定。

（7）電子探針　光片中偶然可見的一顆微小礦物（>0.002mm）礦相顯微鏡下不能確定其礦物名稱時，用電子探針即可直接測定該礦物化學成分，達到鑒定礦物的目的。經驗證明對鑒定鉑族礦物很有效。

（8）掃描電鏡　研究金等貴金屬元素在黃鐵礦中賦存狀態是十分有效的。