矿物分离与鉴定

第三章矿物分离与鉴定第一节重砂样品的分析方法•淘洗所得的重砂样品，要采用各种分离和鉴定手段，以便对重砂矿物作出定量和定性的分析。•区测、普查阶段的重砂测量，其目的是圈定各种有用矿物的重砂分散晕和指出值得进一步工作的远景区，所以只要求对主要的重砂矿物做出定性与半定量的分析。•在砂矿床普查评价或勘探阶段的重砂测量，其目的是对矿床作出远景评价或工业评价，因此要求对重砂样品作全面分析或者对某些主要有用矿物进行分析，要准确定量，为储量计算提供依据。•一、重砂样品的分析程序•分析程序，即为了顺利完成有用重砂矿物的分析任务而拟定的一套对样品进行处理的流程方案。重砂分析程序的拟定，主要应考虑以下几个问题：•1.重砂取样的目的任务。这是拟定分析程序的主要根据。拟定的程序应保证达到取样的目的，完成规定的任务。•2.重砂矿物组合特点。样品中重砂矿物组合特点不同，重砂矿物的物理化学性质不一样，分离与鉴定采取的方法和程序也不会相同。•3.效率高，成本低，设备简单，操作容易。•二、重砂矿物的分离•重砂矿物的分离是重砂矿物分析中的重要环节和先行步骤。在重砂样品中，一般含十多种至数十种矿物，绝大多数为轻矿物，有用重矿物只占很小部分，单纯依靠镜下观察难以鉴定，因此，在重砂样品进行镜下鉴定前，按不同矿物物理化学性质的差异，采用各种分离手段和选择性溶矿的方法，尽可能将有用矿物单独提取出来，以便对有用重砂矿物作定性，定量分析。•分离重砂矿物所依据的物理化学性质主要有：比重，磁性，电性、表面性质，化学性质等。•（一）按矿物的比重分离•按矿物的比重分离，包括淘洗，吹扬，重液分离和重熔体分离等•1.淘洗及吹扬：•淘洗根据工具→分为人工淘洗和机械淘洗两种。•人工淘洗是利用各种淘洗盘在水中进行人工操作的淘洗方法，此法适用于野外条件下。工具轻便，成本低。•机械淘洗代替人工淘洗可以大大提高淘洗效率，减轻劳动强度，消除人为误差。常见的机械淘洗法有摇床、振摆流槽等。•吹扬法分离是借助于风力作用把不同比重的重砂矿物分离开来的一种方法。吹扬法分离受操作技术的熟练程度，重砂矿物的粒度和比重差等因素的限制，未能在分离工作中广泛采用，但是，在砂金分离工作中常用。适用吹扬的粒度为：1～0.1毫米。目前常用而且效果好的仪器有砂金曲管分离仪和斜槽式砂金吹选机。•2.重液分离及重液离心分离：•重液分离是以一定比重的液体作介质，在容器中按比重来分离矿物。在重液中，比重大于重液的矿物下沉、比重小于重液的矿物就浮在重液的表面。重液分离就是利用一系列比重不同的重液将不同比重的矿物分开的一种分离方法。选择重液时应考虑其比重较大，能与某种液体完全混合或稀释，并可重新浓缩；透明度高，粘度低，性质稳定，不易分解，不与矿物起化学变化；毒性尽量小，价格低廉等。目前常用的重液是三溴甲烷，四溴乙炔，杜列液和二碘甲烷。•3.重熔体分离•在密度较大的易熔盐熔融体中分离密度大的矿物的一种方法。将易熔盐放入试管或其他容器中,加热,使之熔化,再把矿样投入,加热,使轻矿物上浮、重矿物下沉。•常用的重熔体有硝酸银和硝酸亚汞，硝酸银的重熔体可使比重小于4.1的矿物浮在表面，而比重大于4.1的矿物则下沉在底部，当温度下降后，则在试管中形成圆体柱，打破试管取出重熔体柱切开轻，重矿物部分，分别溶于硝酸中，再经处理，即完成了重砂矿物的分离。•重熔体分离因手续繁琐,操作不便,只在个别情况下采用,不适宜大量分离样品。•（二）按矿物磁性分离•根据矿物的磁性强度，可将重砂矿物分为强磁性，磁性、弱磁性和无磁性四部分，强磁性矿物又称为铁磁性矿物，如磁铁矿、磁黄铁矿等，用普通永久磁铁就可以吸出。磁性矿物和弱磁性矿物统称顺磁性矿物，即电磁性矿物，如钛铁矿、假象褐铁矿、铌铁矿和独居石等，通过电磁仪吸出。无磁性矿物又称逆磁性矿物即电磁仪不能吸出的矿物，如锆石、方铅矿等。•1.磁选：•磁选的目的是将强磁性矿物从样品中分离出来。这类强磁性矿物不多，仅有磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿、方黄铜矿、铁铂矿和自然铁等数种。由于重砂样品中大部分含有一些强磁性矿物，所以在人工或机械淘洗之后，应首先进行磁选。磁选的工具是永久磁铁。•2.电磁选•电磁选是对顺磁性矿物进行分离的一种有效方法，它是通过各种型号的电磁仪来完成的。•（三）按矿物的电性分离•根据矿物的导电性和电容性的不同而分离重砂矿物。日前常用的方法有静电分离与高频介电分离两种。•静电分离是基于重砂矿物的电学性质的差异。因为不同的矿物在静电场中所受到的静电力（吸引力或排斥力）不同，所以可把矿物分离开来。•介电分离的特点是根据介电常数的差异来分离矿物。它是当矿物颗粒处于介电溶液中，在非均匀的外电场作用下使矿物受到极化而引起运动，完成矿物分离的。•（四）按矿物的表面性质分离•按矿物表面性质进行分离的方法主要是浮选法。浮选法是根据矿物的自然表面的物理化学性质不同，在加进强选择性的浮选药剂作用下，使某种矿物浮游，则另外一些矿物却受到抑制，从而使它们彼此分离。这种浮选法分离重砂矿物是通过槽式浮选机进行的。浮选机可分为挂槽式浮选机，单槽浮选机和连续浮选机。浮选槽浮选槽•（五）按矿物的化学性质分离•按矿物的化学性质分离称的方法为化学分离法。重砂矿物分离常常遇到欲分离的矿物粒度细小、成分复杂，矿物的物理性质相似，因此仅用物理的方法是难以分开的。在这种情况下，矿物的化学分离法则可弥补这一缺陷。•化学分离法的实质，是用某些化学试剂溶解，而使欲提取的矿物尽可能不溶或少溶，故称这种方法为选择性化学溶解分离法。其方法的优点是分离纯度高，流程简单，操作简便等，缺点是消耗试剂量多，成本高。•三、重砂矿物的常规鉴定方法•重砂矿物鉴定的目的是为了确定矿物名称、含量及其特征，为综合找矿、综合评价、综合利用及元素赋存状态的研究等提供实际资料。因而重砂矿物鉴定是找矿勘探及科学研究工作中不可缺少的重要内容之一。•就目前所知，重砂矿物分布广泛，从造岩矿物到付矿物，从特种非金属矿物到金属矿物，从稀有—稀土矿物到铀钍矿物都有。对重砂矿物的物理性质、化学性质等进行综合研究以确定矿物的名称及其特征。重砂矿物一般比重大，颗粒小，矿物呈单体，分散状态存在，有用矿物在整个样品中含量又往往比较低，因此重砂矿物鉴定经常采用综合手段，以便确切的了解其性质。•重砂矿物鉴定的基本方法是利用双筒显微镜，常用的辅助方法主要为微化分析、油浸法，比重测定及萤光分析等方法。•某些矿物因为鉴定困难，或因需要做详细矿物学方面的研究，则要挑选单矿物作X光分析、差热分析、激光显微光谱分析、化学分析和电子探针、X射线显微分析等。•下面分别叙述各种鉴定方法：•（一）双筒显微镜下重砂矿物鉴定方法•鉴定可定出重砂矿物的名称、矿物的特征、磨圆程度等情况，掌握砂样的矿物共生组合，提供寻找原生矿床或富矿体的大致位置。双筒显微镜鉴定内容包括：•1.矿物的晶体形态：矿物的晶形是受晶格构造与外部生成条件的控制，如方铅矿呈立方体，黄铁矿呈立方体或十二面体等。由于每种矿物具有一定的晶形特点，因此可以作为观察鉴定矿物的依据之一。当外部生成环境不同时，同一种晶体的结晶习性可以不同，影响晶体生长的因素有：温度、溶液浓度、正负离子的比例，杂质及晶体在介质中的位置等等。•重砂矿物在表生带作用下，经搬运与磨蚀等，矿物往往不能保持完整晶形，其完整程度与矿物本身的稳定性、硬度、韧性、解理发育程度等有关，又与水流速度、搬运距离有关。锆石因其稳定性高、硬度大、解理不发育，经常保持好的晶形，经搬运距离大于100公里晶形仍然完好。•2.矿物的外部特征：矿物晶面条纹(横纹、纵纹或斜条纹)，这种条纹是与晶体构造有一定关系的，因此晶面条纹可作为矿物的鉴定征特。如石英、黄玉很相似，但二者的晶面条纹明显不同。石英表面具横纹，而黄玉具纵纹；又如斜长石晶面上具双晶纹可与正长石相区别。电气石、金红石等都具有纵纹；刚玉晶面上则有三组条纹且相交成正三角形。•晶面条纹根据其形成的原固可分为两种：聚形条纹（如电气石、黄铁矿等的晶面条纹）和双晶条纹（如斜长石、方解石等的晶面条纹）。•矿物表面的凹穴与裂纹：有些矿物表面有小凹穴，如钛铁矿可以借此特征区别于其它黑色矿物；榍石晶体常常有不规则的裂纹，以区别其它相类似的矿物。•氧化薄膜：矿物的表面薄膜可以作为某些矿物的特征，如黑钨矿表面常有铁钨华的薄膜。钛铁矿、金红石、榍石等表面常有白钛石薄膜。•3.矿物的连生体：在矿物晶体中常常可以看到相互连生在一起而有规律排列的连生体，如双晶和平行连生等。•4.颜色：矿物颜色是重砂鉴定中最直观的物理性质，矿物学中一般将矿物颜色分为三大类：自色、他色和假色。在鉴定重砂矿物颜色时也一定要首先区别出是自色、他色和假色。•自色是矿物自身固有的颜色，这种颜色决定于矿物内部的性质，颜色一般不变，可作为矿物鉴定的特征之一。如辰砂为红色，孔雀石为翠绿色，兰铜矿为兰色、黄铜矿为黄色，钛铁矿为黑色。•他色是由于外来带色杂质的机械混入所造成的，此种颜色常常不均匀，它与矿物本身性质无关，如水晶有紫色、黄色、玫瑰色、烟色等，这种颜色不能作为矿物鉴定的特征。•假色为某些透明矿物或不透明矿物表面常出现的晕色或锖色、变色等。•鉴定矿物的颜色应观察新鲜面，描述要确切，当矿物呈单色时，应分出深浅，若矿物不是单色，一般采用“先次后主”的描述方法。•5.条痕：条痕是矿物粉未的颜色。在重砂鉴定中把要测的矿物挑选在玻璃上压碎，观察其粉未颜色，此种颜色对矿物来说比较稳定，故用其鉴定矿物常常比颜色可靠，它可以取消假色，减弱他色，保存自色。有些矿物颜色与条痕相同，有的则不同，如黄铜矿为铜黄色而条痕为绿黑色。•条痕主要用于鉴定不透明矿物和半透明矿物，对无色、浅色透明矿物意义不太大。•6.光泽：矿物表面对光线的反射能力称为光泽，按其强弱分为四级：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。•在描述矿物光泽时，往往根据光泽本身的特征又分为下列几种。•A、油脂光泽和树脂光泽；•B、蜡状光泽；•C、土状光泽；•D、丝绢光泽和珍珠光泽。•观察矿物光泽时应注意下面几个问题：•A、观察光泽要在晶面、解理面及新鲜断口处观察。•B、观察时要以自然光或日光灯作光源。•C、观察重砂矿物的光泽应与手标本观察一致，所以就应当熟练地掌握手标本的各种光泽特征，这样才能正确地定出重砂矿物的光泽。•7.透明度：透明度即光线透过矿物的程度。一般分为透明的、半透明的、不透明的三类。透明度常受颜色影响，因此观察时，某些矿物需压碎后观察。透明度透明半透明不透明光泽玻璃-金刚光泽半金属光泽金属光泽颜色无色浅色-深色金属色条痕无色或白色浅色-深色金属色矿物的颜色、条痕、光泽与透明度之间的相互关系•8.解理和断口：解理是矿物受力后沿一定结晶方向分裂成的光滑平面。不同的矿物具有不同的解理，根据解理的程度不同可分为五级：•极完全解理：可劈成薄层，解理面有珍珠光泽，如云母类矿物。•完全解理：能劈成板状，厚板状。如方铅矿等。•中等解理：受力后，不易按一定方向裂开，碎块上既可见解理，亦可见断口，解理面不连续，如角闪石、辉石等。•不完全解理：解理面少见，如磷灰石、白钨矿等。•无解理：矿物压碎后，不按一定方向裂开。•断口是矿物受力后，产生不规则的破裂。按断口的形状可分为：贝壳状断口，平坦状断口、不平坦状断口、参差状断口等。•9.硬度：硬度是矿物抵抗外来机械作用的能力。•由于重砂矿物颗粒小，矿物不能用互相刻划的方法来测硬度，因而只能凭经验和感觉确定，其方法是将被测矿物放在两块载玻璃片之间，用力压使其破碎，根据用力大小，矿物破碎的声音及在玻璃片上留下的刻痕确定重砂矿物的硬度范围，一般分为三级：•低硬度：矿物硬度小于3，矿物稍受力即成粉未粘在玻璃片上，没有声音，无刻痕。•中等硬度：矿物硬度介于3～5之间，矿物受较大的压力裂成碎片及细粉未，压碎时发出闷哑的破裂声，玻璃片上也无刻痕。•高硬度：矿物硬度大于5，矿物受很大的压力才能破碎，并发出尖锐的裂开声，并使玻璃片上留有刻痕。•要测定矿物的绝对硬度，则需用显微硬度仪测定。•10.延展性、脆性、弹性：矿物受压或拉力后，颗粒不碎裂而发生形变，如变为薄片或细丝的性质称为延展性