浅谈矿物加工技术应用

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摘要：我国地大物博，矿产资源丰富多样，为提高单位矿产量，制定合理的采矿，选矿，加工计划，矿物探测与矿物加工技术显得尤为重要，今天笔者分析时下两种流行的矿物加工探测技术，供分享。

关键词：矿物　加工　技术

所谓现代测试技术，一般是指用现代分析测试仪器对物质的成分、结构、表面特征以及各种理化性能测试的技术。根据测试内容可以分为三大方面：结构分析现代测试技术、成分分析现代分析测试技术、理化性能现代测试技术。矿物加工工程学科是根据自然界矿物原料性质的差异，运用物理、化学、物理化学和生物化学的原理和方法对矿物资源进行加工和综合利用的学科。矿物加工学科涵盖选矿工程、资源综合利用、矿物材料、粉体工程及矿物深加工和精加工(如洁净煤技术、矿物金属化直接还原技术、矿物改性和复合加工)等多项工程学科领域。随着研究的深入进行，对现代分析测试技术的需求愈来愈迫切。

一、扫描电镜(SEM)测试技术

扫描电镜的工作原理是以入射电子为激发源，在材料表面进行扫描，同时同步探测入射电子和研究对象相互作用后从样品表面散射出来的电子和光子。获得相应材料的表面形貌和成分分析。从材料表面散射出来的二次电子的能量一般低于50eV，其大多数的能量约在2～3 ev。因为二次电子的能量较低，只有样品表面产生的二次电子才能跑出表面，逃逸深度只有几个纳米，所以常用来观察材料的表面形貌。在煤气化方面，运用扫描电镜对不同制焦温度制得的煤焦进行观察发现：由于制焦温度的提高，矿物质从初始的随机分散分布发展到呈团聚分布，从小簇矿物质微团演变成大颗粒团，从而得出结论：高温下灰份的熔融使矿物质的催化作用减弱，使气化活性相应下降，从而成为对煤焦气化速率造成影响的最重要的原因之一。在煤的燃烧方面，通过扫描电镜观察分析燃烧后煤粉残碳颗粒的形态和孔隙结构。研究煤粉的燃烧过程、燃烧程度及不同工艺条件下、不同催化剂对燃烧效果的影响，从而研究粉煤燃烧机理，研究催化剂对煤粉燃烧特性的影响。在型煤研究方面，通过扫描电镜对无机粘结剂工业型煤微观结构进行研究发现。煤粒表面及孔隙间均有大量的粘结剂水化形成的凝胶体和各种形态的结晶体，由于各种形态的晶体相互交插，连接形成晶体网络，可以将煤粒牢固地粘结在一起。因而得出结论：型煤强度与其微观结构有着密切的关系；凝胶体分布越均匀，晶体越发育，型煤强度越高。利用扫描电镜，连同能谱分析、x射线分析等现代测试技术，研究了型煤燃烧时，添加铁、硅、锶等以钙为主的几种固硫剂后，灰渣的物相变化及硫的走向。从微观形态、化学组成和结构3个方面入手，研究了固硫机理，结果表明，钙系化合物在型煤燃烧时，煤中的硫以硫酸钙的形式进人渣中；硫酸钙被高熔点硅酸盐矿物所包裹是高温下硫酸钙不易分解的重要原因。而碳酸锶的添加，不仅使硫形成硫酸钙和硫酸锶，还形成一种在高温下难以分解的复合相，大大提高了固硫率。在选矿方面，应用扫描电镜及x射线衍射分析了黄铁矿的表面氧化产物。研究了黄铁矿表面氧化机理及黄铁矿表面状态对煤浮选脱硫的影响。碳素材料是煤加工利用领域的重要组成部分。碳纳米管，作为一种新奇的纳米碳素材料，近年来在中国取得令人瞩目的进展。通过扫描电镜。观察到大量的一团团棉絮一样的纤维状碳纳米管，从而证实了使用优质烟煤，采用电弧等离子体法可制备碳纳米材料。

二、电子探针(EMPA)测试技术

电子探针的基本原理就是将电子枪发射的电子经一组电子透镜聚焦成直径为0.1～1 m的电子束作为x射线的激发源，轰击一块磨光样品表面上用光学显微镜选定的区域。然后根据样品上激发出来的各种元素的特征x射线来确定被轰击微区内的化学成分。它不仅能定点作定性或定量分析。测定约数立方微米体积的样品中所含的元素(Be―u)，亦能沿某一直线方向测定几种元素的浓度分布曲线，还可以对样品表面进行扫描。观察某一元素在400 1x400 1区域内面分布特征(即x射线图象)。电子探针和扫描电镜一样，都是用聚焦电子束轰击电子。以获取二次电子、背散射电子、透射电子、样品电流、特征x射线、俄歇电子以及不同能量光子的信号。但电子探针分析着重取用其中的成像电子信号，并利用x射线能谱谱仪或光谱谱仪取得被分析点的成分信息。而扫描电镜分析则着重取用其中的成像电子信号，特别是二次电子信号。以观察试样的形貌。电子探针和扫描电镜在发展初期相互独立，后来，人们发现：在电子探针上能检N-次电子，在扫描电镜上也能取得特征x射线，二者互相结合起来。电子探针在矿物加工利用学科的应用相当广泛。在对煤中微量元素的测定中，电子探现代测试技术在矿物加工学科中的应用针功不可没。煤中有些元素如砷、氟等，虽然量徽，但在加工利用过程中产生的污染却相当严重，不容忽视。电子探针既可以进行点分析，又可以进行线分析。还可以进行面分析；既可作形貌分析，也可作成分分析；分析速度快，针对性强：制样简单，不破坏样品。