《岩矿常规检测技术》PPT课件.ppt

现代岩矿测试技术及其应用,主讲教师 刘荣访,资源学院地学基础实验中心,课时安排 总学时 60 学时 理论教学：52 实验 教学：8 考核方式；课堂考核 实验与报告 理论考试,参考书籍：1、晶体光学 2、光性矿物学 3、物相分析 4、无机非金属材料测试方法 5、各种相关测试方法书籍,玄武岩,绪 论,一、现代岩矿测试技术的概念、研究对象二、现代岩矿测试技术的研究的内容、任务三、矿物岩石检测技术与其它学科的关系四、常见岩矿检测技术的方法,一、现代岩矿测试技术的概念、研究对象 现代测试技术：利用现代科学技术研究检测自然物质和人工物质，确定其成分、结构的科学技术手段或方法的科学。研究对象：自然界（人工合成）各种物质检测方法及其检测技术 如：地质作用的产物矿物、岩石、人工生产 物质的测试方法和成果解释 矿物、岩石是人类生产、生活必需物质 人工合成物质，改善人们生活,二、现代岩矿测试技术的研究的任务、目的 和内容 任务：快速、准确、经济而有效检测物质（岩石、矿物、人工合成产品）的结构、成分 目的：快速、准确、经济而有效检测物质，为人类社会生活服务，为新物质材料的开发、利用，更好地为生活需要服务，并探索检测物质的新方法。内容：物相分析方法技术 化学分析方法技术,三、现代岩矿检测技术与其它学科的关系,与学科关系1、基础科学（数学、物理学、化学、固体物理学、计算机、电子科学等）是岩矿测试技术的最根本基础；2、地质科学（结晶学、晶体光学、岩石矿物学等）、冶金学、建筑学、医药、材料等科学是岩矿检测方法研究的物质基础与理论基础3、岩矿测试技术为地质科学、冶金学、建筑学、医药、材料等科学研究提供科学依据4、岩矿测试技术丰富物理学、化学、物理化学、材料科学等学科研究内容,四、矿物岩石常规检测方法,1、物相分析（1）肉眼常规鉴定 野外与室内（2）仪器检测 显微镜检测 X射线衍射分析 电子显微分析 红外光谱分析 热分析 光电能谱分析 穆斯堡尔波谱分析 色谱分析 激光光谱分析等2、化学分析,第一部分 物相分析第一章 肉眼与光学显微镜检测方法,一、野外 地质成因、产状检测与判定岩石类别 肉眼判定矿物种属类别、组合 矿物种属类别判定依据 成分、颜色、光泽、透明度、硬度、解理、密度等 二、室内检测（一）、肉眼鉴定 矿物性质：颜色、条痕、硬度、光泽 透明度、解理、裂开等 矿物化学性质：与酸、碱、染色剂作用,岩石组构、含量、各种矿物组合特征 结合野外成因产状予以矿物、岩石命名主要 检测内容1、矿物种属：物理、化学性质 2、矿物含量（%）体积含量测定法 分离矿物称重法 矿物组成元素分析法3、颗粒大小 单矿物晶体大小 显微镜下测量 重砂粒度分析 不同筛下粒径千粒重/密度=4、组构特征 结构、构造与成因相关5、野外产状成因,野外与室内肉眼常规鉴定难以作出定论 可以利用显微镜检测,程序：制样 检测 结论 透明矿物检测 透明薄片、重砂 不透明矿物检测 矿片、重砂 透明矿物：部分自然元素、氧化物、氢氧化物类；含大部分氧盐类、卤化物类矿物等不透明矿物：部分自然元素、氧化物、氢氧化物类；硫化物类矿物类；少数含氧盐类矿物如钨锰铁矿,（二）、显微镜检测,1、样品制备(1)、切割、磨制 切割机、研磨机 大小2424mm、厚0.03mm的透明薄片 大小2424mm、厚5mm的不透明薄片（2）破碎重砂样品 根据所需重砂样品破碎 单矿物的颗粒状2、仪器检测 透射偏光显微镜（透明矿物）反射偏光显微镜（不透明矿物）体视显微镜（透明、不透明）显微硬度计（硬度）磁力仪（磁性）比重仪（密度）介电仪（介电常数）等,透明矿物偏光显微镜检测,透射偏光显微镜 根据 矿物的光学性质（颜色、透明度、折射率 多色性、光性、干涉色、偏光图等）检测 矿物种属、含量、颗粒大小、结晶特征、结构等，确定矿物组合特征 达到鉴定矿物的目的，根据矿物种属、矿物组合特征结合野外地质产状从而确定岩石类型，对岩石命名如：岩浆岩 酸性斜长石 An 30%花岗岩 中性斜长石 An 3050%(70%)闪长岩 基性斜长石 An 50%(70%)基性岩、超基性岩,1）、矿物种属检测：透射偏光显微镜下，矿物的颜色、透明度、折射率、多色性、光性、干涉色、偏光图等确定岩石学 2）、矿物含量（%）体积含量测定法 分离矿物称重法 矿物组成元素分析法体积含量测定法 显微镜下对代表性矿片进行矿物量统计 统计方法：面积法 线段法 点数法（）面积法借助目镜测微网（2020=400）测量 矿片固定于机械台上，进行测量，统计矿物颗粒所占网格数 选择目镜倍数适当，细小颗粒0.5网格 某矿物体积含量（%）=（该矿物累积格数/各个矿物总格数）100%,（）线段法 借助目镜测微尺测量，借助键式计数器（效率高）每个视域直线移动，首尾相接，逐个视域测定 平移一定距离测量第二条线，总计20条线、400视域 某矿物体积含量（%）=（该矿物累积线段数/各个矿物总线段数）100%（）点数法 用电动求积台，可快速测量 某矿物体积含量（%）=（该矿物累积点数/各个矿物总点数）100%分离矿物称重法磁法、电法、重液法、溶解法或双目镜下挑选法等分离矿物 分别称重，计算各种矿物%含量矿物组成元素分析法某一元素仅存在于岩石中某种特定矿物内时，通过对岩石元素分析，计算矿物重量的%该矿物的重量含量（%）=【岩石中特定元素的含量（%）/该矿物中特定元素含量（%）】100%,3）颗粒大小 显微镜下矿物粒径测量（）目镜微尺测量不同物镜下目镜刻度数值计算标定目镜微尺格值，测量（不同物镜，目镜微尺格值不同）矿物嵌布粒度的测量）面积法）线测法）点测法）粒度特性曲线的绘制目镜微尺格值=（物台微尺 格数0.01mm）/目镜微尺格数如：目镜100格与物台微尺50格重合时 目镜格值为0.005mm 矿物颗粒大小=格数目镜微尺格值,（）用机械台移动尺测量 颗粒大的矿物测试，且精度要求不高时，采用此方法 始点移至十字丝交点，记录移动尺读数1，眼测量方向移动至测量终点到十字丝交点，记录移动尺读数2，粒径=读数2-读数1)等轴状或近等轴状颗粒，测量定向最大截距)不规则状矿物，测量定向随遇截距（平行线穿过的矿物长度）)片状矿物，测量解理面上长轴（代表粒径）)极微粒星散状分布矿物，且含量少时可按一种矿物测量（忽略少者）粒度仪分析 重砂样品 4）结构、构造 矿物的结晶程度、大小、嵌布特征、重结晶、次生变化等沉积岩、变质岩、岩浆岩三大岩类结构、构造不同结合野外产状 综合特征予以命名,偏光显微镜的旋转法 检测矿物折射率Ng、Nm、Np；BXa、BXo、2V角 检测进行BXa干涉图目镜测微尺校正 d/Nm=SinV/A d=2D/2R A物镜数值孔径 2V光轴角旋转针 检测 颗粒矿物感兴趣者自学,不透明矿物偏光显微镜检测,反射偏光显微镜根据 矿物的 光学性质（颜色、反射率、硬度 偏光色、偏光图等）检测 矿物种属、含量、颗粒大小、结晶特征 等，进而确定矿物及其组合特征，达到鉴定矿物的目的，根据矿物种属、矿物组合特征结合野外地质产状从而确定矿石矿物类型 如：镍黄铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、赤铁矿颜色、反射率、硬度不同,显微镜的检测方法：常规检测 常规检测+照相矿物包体的测定矿物硬度测定检测内容：矿物种、含量、大小、矿物之间关系、性质（解理、折射率、多色性、光性、硬度等）、包体等,（三）辅助研究方法染色法 染色技术简化岩矿鉴定程序，主要有 常见造岩矿物染色 岩石板片染色 未加盖玻璃的薄片染色1、长石类：检测碱长石、斜长石、石英、堇青石和似长石（1）K-长石、斜长石、石英岩 常用试剂：亚硝酸钴钠溶液、氯化钡溶液、HF酸、玫棕酸盐试剂K-长石、斜长石、石英岩岩板染色：）52%HF 熏染岩石板面（6mm距离）35分；）浸入水冲洗，快速在氯化钡溶液浸没两次；）再用水醮洗，在亚硝酸钴钠溶液中浸泡1分；）自来水冲洗，K-长石呈亮黄色；）再用蒸馏水稍加冲洗，滴玫棕酸盐试剂，斜长石呈砖红色，石英不染色,或 标本浸没于浓HF中1520秒，用水冲洗，立即在亚硝酸钴钠溶液中浸泡12分，冲洗晾干，K-长石呈亮黄色、斜长石粉白色、石英灰色未复盖薄片染色）用HF浸蚀表面10秒，饱和亚硝酸钴钠溶液中浸泡15秒，K-长石染成亮黄色）自来水冲洗，用氯化钡溶液浸没薄片，）再用自来水、蒸馏水冲洗后，滴玫棕酸盐试剂，斜长石染成粉红色（斜长石中An3%染成红色；纯Ab不染成红色）,（2）K-长石、斜长石、堇青石岩石板、薄片染色常用试剂：亚硝酸钴钠溶液、氯化钡溶液、HF酸、苋菜红溶液岩板染色a制光面b在浓HF酸中浸蚀1015秒；c用水浸洗，d在饱和亚硝酸钴钠溶液中浸泡1分；e清水清洗加热灯下烘干；f浸泡在W/V5%溶液中15秒；g水中醮洗后压缩空气缓慢烘干；h苋菜红溶液浸泡15秒；j快速水中醮洗，压缩空气除去苋菜红溶液重复a、b；氯化钡溶液醮洗，干燥；重复dj步骤,未覆盖薄片 a.F蒸汽中浸蚀15秒；b.亚硝酸钴钠溶液中浸泡 15秒；c.水冲洗后在氯化钡溶液浸几秒；d.蒸馏水中醮洗，苋菜红溶液浸泡1分；e.水中醮洗压缩空气除去苋菜红溶液，斜长石红色、K-长石黄色、堇青石深红色其它染色矿物：蓝锥矿、钡长石、堇青石、白云母、水榴石、针钠钙石、符山石、毒重石、硅灰石浓HF酸、锥虫蓝（双胺蓝3B）粉末溶于25ml甲醇中加热，15ml10%NaOH溶液加入到锥虫蓝甲醇人混合物中，染色时加热50a.用浓HF酸浸蚀环氧树脂薄片表面；b.K-长石或斜长石染色（亚硝酸钴钠或苋菜红）；c.浸泡在温热的锥虫蓝碱性溶液中3060秒；d.冲洗干燥，堇青石呈蓝色（镁矿物易于染蓝色、富Fe的、变质的、薄片中呈黄色堇青石不易受蓝色）,亚硝酸钴盐溶液染色（略去苋菜红的斜长石染色）K-长石黄色，堇青石蓝色 苋菜红染色（略去K-长石染色），斜长石红色，堇青石蓝色2、云母类：钠云母、白云母的区分 未覆盖薄片在HF酸蒸汽浸蚀3分；通风23小时风干，在均匀的亚硝酸钴钠溶液中浸泡4分；水冲洗并干燥；白云母染成黄色（垂直解理切面效果好）钠云母不染色珍珠云母、叶腊石不染色，长石边缘的白云母不易上色 3、似长石类：试剂：磷酸（85%）、0.25%亚甲蓝放于软水中 用玻璃棒将糊状磷酸在薄片上展成薄膜3分钟；水冲洗后浸泡于亚甲蓝溶液1分钟；水中醮洗几次，用稠胶水迅速涂于薄片，加盖玻璃 霞石、方钠石、alacime染成深蓝色、黄长石呈浅蓝色，白榴石不染色，老化胶体产物染色,4、碳酸盐类：（1）方解石、铁方解石、白云石、铁白云石试剂：1.5%盐酸、茜素红溶液、铁氰化钾溶液1）1.5%HCl浸泡1015秒，浸蚀方解石、铁方解石（白云石不浸蚀）2）0.2g茜素红S溶解于100ml1.5%HCl试剂（ARS）+2.0g铁氰化钾溶解于100cc1.5%HCl（PF）染色，ARS:PF=3:2混合3045秒；方解石呈很淡的粉红红色（/c轴色重)，铁方解石呈很淡的粉红红和淡蓝墨兰，白云石不染色，铁白云石呈深青绿色（亚铁含量）3）ARS液染色1015秒，方解石、铁方解石染成淡粉红红色 白云石、铁白云石不染色,（2）白云石、水镁石薄片染色 1）制试剂：1：20HCl、0.2%茜素红S溶于0.2%HCl中2）在1：20HCl浸泡35秒；3）水冲洗4）用茜素红滴入浸蚀区 方解石粉红色、水镁石呈紫色、白云石不染色注：此方法不适合标本染色（3）白云石薄片染色1）制备锥虫蓝溶液0.2g锥虫蓝加热溶解于25ml甲醇中补充挥发甲醇，加入15ml30%NaOH2）薄片浸泡于煮沸的试剂溶液中 白云石染成蓝色、方解石不染色,碳酸盐染色综合图解,稀盐酸浸蚀,茜素红,紫色,无色,深红,茜素红S+30%NaOH煮沸,暗红色 白铅矿,无色 菱锶矿,暗紫色 铁白云石,茜素红S+30%NaOH煮沸,无色 硬石膏,暗褐黑 菱铁矿,紫色,茜素红S+5%NaOH并煮沸,无色+2%NaOH+联苯胺,无色白云石,蓝色菱锰矿,紫色+试镁灵+30%NaOH,深蓝菱镁矿或石膏,无色菱锌矿,FEIGL溶液,黑色文石,无色+茜素红S+30%NaOH煮沸,紫色高镁方解石,无色+玫棕酸,橙红毒重石,无色方解石,（四）重砂样品检测,1、重砂检测重要性（1）、砂矿物经济意义：砂矿物岩石风化后残留的碎屑矿物 重砂矿物D3的砂矿物（比重大、物化性质稳定）砂矿矿床砂矿物中有用矿物长期沉积和分异作用，一定条件下富集达到工业开采要求而成砂矿矿床类型：古砂矿（古老沉积层）、砂矿（现代沉积物）特点：易采选、成本低、经济价值较原生矿床高已开采砂矿：独居石、锡石、锆石、钛铁矿、金红石、铌钽铁矿、铸砂 磨料及部分金刚石、压电石英、金、铂、铬铁矿等,（2）、与原岩关系 继承与发展关系，特点：重砂矿物比母岩成分简单 同源冲积者比残坡积砂矿简单（3）、分析与发展趋势 多年取得重大成绩。鉴定分析方法显著提高，发现若干新矿物种、变种（如：钛钇矿、褐铈铌矿等）重砂分析是传统的找矿手段，重砂扩散晕找原生矿（铌、钽、锡、钨、汞矿等）重砂可寻找和评价矿床重砂分析用于组分复杂的原生矿床物质成分分析研究，砂矿分析是矿床综合评价、综合利用的先行工作，用于黑色金属、有色金属、稀有金属矿床和沉积矿床中元素存在状态研究,解决地质问题 1）岩层对比 重砂分析 特征矿物 确定标志层2）岩体对比 副矿物特征 对比不同岩体形成次序 如：锆石 钠锂稀有金属花岗岩、富钽花岗岩中 乳白色、短柱状、富铪 一般花岗岩中 长柱状、晶形复杂，贫铪 碱性花岗岩中 短柱或双锥状，棕色 有放射性 3）成岩成矿 副矿物 岩体的矿化 不同岩体同源性 岩体成因 混染作用,2、重砂矿物的分离方法 重砂分离的任务：按不同矿物的物化性质差异，采用各种机械分离手段和选择性溶矿的方法，尽可能将有用矿物或其它分离的矿物单独提取出来，以便对重砂矿物作定性、定量分析和矿物学研究。重砂分离是重砂分析重要环节、先行步骤 重砂样品的地质目的、特点分离方法（1）、重砂样品类别与初步处理：类别 区测、普查重砂测量样品 1015Kg（适量加大）砂矿详查与勘探阶段重砂样品 1015Kg 风化壳、基岩、人工重砂样品 5Kg,重砂样品初步处理 区测、普查重砂测量样品 有用矿物扩散晕、远景区 野外或室内淘洗 砂矿详查与勘探阶段重砂样品 矿床远景与工业评价 野外初步加工、室内分 风化壳、基岩、人工重砂样品 矿床评价、风化壳、基岩 室内处理 重砂样品破碎 光片、薄片矿物粒度及嵌布；或流程实验 确定破碎程序 粗碎（510mm）中碎（15mm）细碎（1mm）鄂式破碎机 对辊式破碎机或棒磨机,对辊破碎机又称双辊破碎机适用于中等硬度物料的破碎作业，如：焦煤、烧结矿、石灰石、多种金属矿石和非金属矿石。最适合于中小型非金属矿山和化工行业的中、细碎作业。最小粒度可以达到100目以下。该型破碎机结构简单，操作方便，可以通过调节破碎辊的间隙达到理想的破碎粒度，性能稳定，可以避免过粉碎现象。,球磨机 主要用于矿山、水泥、耐材、化工等原料或成品的研磨和解粒。球磨机可分为干式和湿式两种形式，湿式球磨机工作时伴随物料加入一定的清水或其他液体，以增加被研磨物料的流动性，依此可以提高生产能力。球磨机在采用干法生产时，由于物料的流动性降低，生产能力会直接受到影响，一般在采用干法生产时，需要在磨机的出料口加装引风装置，使球磨机筒体内形成负压，增加物料的流动性，提高生产能力。,重砂矿物分离流程,原砂样,称重或量体积,粗 淘,尾砂 抛弃,粗精矿（灰沙）,副样（保存）,试样过筛磁选,磁性 称重 镜鉴,无磁 电磁选,电磁性 称重 镜鉴,无电磁性 比重选,轻 称重 镜鉴,重 称重 镜鉴,（2）、重砂矿物的分离方法 筛分 查明有用矿物粒度与分布率 套筛 20200目 0.05mm 沉降分析 0.05mm 稀有、稀土矿物 斯托克公式V=2r2(D1-D)g/9 缩分 四分法 分样器法,分离准备工作,按矿物比重分离1）手工淘洗 淘洗盘 筛子（跳汰法）2）机械淘洗 摇床 精、中、尾矿（矿砂20.074mm、泥摇床0.074mm）冲程和冲次、冲洗水量和床面倾角、给矿速度与给水量 振动溜槽：0.0740.025mm 频率、振幅、溜槽倾角、矿物形状大小 给矿量和给水量、矿浆浓度、酸碱度等 皮带溜槽 粗选 0.150.077mm 坡角79宽2030cm,高频筛由激振器、矿浆分配器、筛框、机架、悬挂弹簧和筛网等部件组成。高频筛效率高、振幅小、筛分频率高.一方面破坏了矿浆表面的张力和细粒物料在筛面上的高速振荡，加速了大密度（比重）有用矿物和析离作用，增加了小于分离粒度物料与筛孔接触的概率。从而造成了较好的分离条件，使小于分离粒度的物料，特别是比重大的物粒和矿浆一起透过筛孔成为筛下产物。,跳汰机是现代重选设备之一，由于其处理能力大，选别粒度范围广，操作维护简单，作为粗选或精选被广泛用于选别金、锡、钛、赤铁、铁矿、煤等矿物，特别是在锰矿领域得到了广泛应用。,摇床是选矿的重要设备之一。它广泛应用于选钨，锡，钼，铅，锌，铌和其他稀有金属和贵金属矿石，也可用于选铁，锰矿石和煤,螺旋溜槽 XSL系列洗选机适用于冶金，建材,水电等行业的洗选，脱介，分级，除杂等作业。本系列适用于中细粒度和粗粒度物料的洗选作业。,3）吹扬分离 砂金曲管吹扬分离器 10.1mm 斜槽式砂金吹选机4）重液分离 重液：比重高、与某种液体完全混合、稀释，可重新浓缩；透明）无色或浅色，粘度小；性质稳定，不易分解，不与矿物反应；对人体危害小；价格低廉 克列里奇液、杜列液（配制）三溴甲烷、四溴乙炔、二碘甲烷 分离设备：烧杯、漏斗、透明胶管、夹钳、滤纸、玻璃棒 各种重液、洗液 5）重液离心分离 200目 6）重熔合体分离 重熔合体：硝酸银（D：4.1、熔点198）和硝酸亚汞,浮选机浮选机适用于分离有色金属、黑色金属、贵金属、非金属矿物和化工毛坯件及原料、经过粗选、扫选、精选和反浮选作业。回收有用矿物。选别的矿石有铜 矿、铅锌矿、钼矿、石墨矿、萤石矿、磷矿、黄金矿、铁矿、稀土矿、银矿等。,按矿物磁性分离 1）磁选 2）电磁选,适用于粒度3mm以下的磁铁矿、磁黄铁矿、焙烧矿、钛铁矿等物料的湿式磁选，也用于煤、非金属矿、建材等物料的除铁作业。磁选机的磁系，采用优质铁氧体材料或与稀土磁钢复合而成，筒表平均磁感应强度为100600mT。根据用户需要，可提供顺流、半逆流、逆流型等多种形式的磁选机，筒体表面磁场强度可根据实际用途特殊制作。,按矿物电性分离 1）静电分离 2）高频介电分离按矿物表面性质分离按矿物化学性质分离 化学的酸、碱等不同试剂去除无用矿物,高效浓缩机用途 在湿法选矿的作业中，精矿含有大量水分，需要进行脱水。在选别过程中为了提高下段给矿浓度，改善选别效果，适合工艺流程对中矿也要进行脱水，浓缩。浓缩机在选矿作业中主要用于脱水和浓缩功能,3、重砂矿物鉴定方法（1）、双目镜下的检测 外形、粒度、颜色、条痕、光泽、透明度、解理、断口硬度、延展性与脆性、连生体与包体（2）油浸法鉴定 油浸测定主折射率、折射率、对比、统计（3）、微化分析 火焰反应 珠球反应 薄膜反应 斑点反应（点滴反应）,4、重砂矿物的定量方法（1）、矿物定量法 1)、目估法 2)、数粒法 3)、比重法 4)、称重法（2）、化学定量法 1)、化学计算法 2)、选择溶解法 3)、光谱定量法,（五）、光谱半定量（六）、比重测定 1、悬浮法 2、显微比重法 3、扭力天平法 4、比重瓶法（七）发光性测定 1、紫外线分析仪 2、阴极射线仪 3、伦琴射线仪,（八）、其它分析 1、放射性分析 2、激光显微光谱 3、电子探针 4、X射线衍射分析 5、热分析,思考题：1、如何对矿物岩石进行初步检测？2、透明矿物、岩石常用什么检测方法？3、不透明矿物 常用什么检测方法？4、如何快速而又准确检测矿物岩石？5、如何选择检测方法？,