近期,有新疆的同事告诉我,几十年前在可可托海选矿厂,我教会浮选工用偏光显微镜快速观测浮选精矿的方法,到现在仍很有效。但如今谁也说不清楚事情的来龙去脉,建议我写份材料介绍。于是,我就遵命写了如下的文字。
这一方法是我在新疆可可托海选矿厂工作期间,1974年在8859选矿厂我本人使用,1976年在8766选矿厂对工人培训后正式用于选矿厂生产实践的。原理很简单,就是“油浸法”的实际应用。该方法的提出是基于以下一些背景。
一、可可托海选矿厂需要这一检测方法
上世纪60年代,我在东北工学院选矿专业本科学习时,只在《矿相学》课程中学过用矿相反光显微镜看不透明的光片,没有学过《晶体光学》和《光性矿物学》,不会用偏光显微镜看透明矿物。在可可托海选矿厂选别花岗伟晶岩矿石的浮选精矿中,无论是目的矿物(例如锂辉石、绿柱石)还是非目的矿物(例如脉石),几乎都是透明矿物。因此,无法用矿相显微镜看反光,浮选工用肉眼观察浮选精矿也很困难,不像重有色金属选矿厂,例如铅锌选矿厂,浮选工用一个白色陶瓷碗接一点浮选精矿泡沫,用洗一下,再顺同一方向摇几圈停下一看,方铅矿、闪锌矿和黄铁矿呈三个同心圆环分布,可以大致估计精矿质量。但对于锂辉石和绿柱石精矿很难看清楚,除非很有经验的老师傅也只能估计个大概。
1976年,历经10年建成的可可托海8766选矿厂正式投入运行。新招工入厂的十几名浮选工都是刚毕业的中学生或刚从部队转业的复员军人,从来没见过选矿厂,更没有操作过浮选,让他们操作三个系统的浮选作业,真是为难他们,所以急需找一种简易的浮选精矿的检查方法,指导浮选操作。
二、掌握该方法的原理和操作技能
我在8859选矿厂工作期间,1974年7、8月间,适逢成都地质学院的三位老师来可可托海矿区开门办学长达两个月,这是一项教学改革措施。栾世伟老师,苏联乌拉尔工学院毕业,讲授《稀有金属矿床学》;姚素珠老师,她同样毕业于乌拉尔工学院,讲授《晶体光学》和《光性矿物学》;张如柏老师,1957年中南矿冶学院地质系毕业,讲授《稀有元素地球化学》,三位老师讲课极好。班上50多名学员几乎全是学地质专业的,我们几个学选矿的人也参加学习。当时姚老师曾问过我:“你们搞选矿的学这些课干吗?”我回答:“对我们太有用了!”光率体的概念比较抽象,但我们却容易理解,因为大学里我们学过投影几何和机械制图。
我学习相当刻苦,出乎老师的意料。《晶体光学》和《光性矿物学》这两门课我尤其下大功夫,除了课堂听课和实习之外,我还用8859选矿厂实验室的一台苏制米-5的偏光镜着了魔一般地观查薄片和油浸,可以较熟练地运用单偏光和正交偏光,用石英楔子和石膏板,观测矿石薄片和油浸矿物粉末。包括矿物的突起、颜色、多色性、贝克线移动、干涉色、测定矿物的一轴晶或二轴性、正光性或负光性、正延性或负延性等。有一次我半夜上零点班,选矿厂因故停车,别人都到休息室睡觉去了,而我却俯在偏光显微镜上看了一整夜直到早8点下班。
上世纪90年代末,我儿子在昆明理工大学本科学矿产地质专业,一年暑假,我问他:“下学期开什么课?”他回答:“晶体光学。”我说;“这门课不好学,我先给你讲一遍。”于是,在没有任何教课书的情况下,我全凭记忆拿几张白纸连讲带画,用了两小时,把《晶体光学》的内容大致讲了一遍。寒假回来我问他:“这门课学得怎样?”他回答:“和你讲的差不多。”可见我当年下的功夫!
三、我为新工人进行培训
可可托海8766选矿厂是我国最大的锂铍钽铌选矿厂。主厂房磨浮车间分三个系统,1号系统日处理量400t,设计处理3号脉1、2、4带的石英-白云母带矿石,回收绿柱石、锂辉石和钽铌铁矿;2号系统日处理量200t,处理3号脉5、6带的石英-锂辉石带矿石,回收锂辉石、绿柱石和钽铌铁矿;3号系统日处理量100t,处理3号脉7带的叶钠长石-锂辉石带矿石,回收铀细晶石(含放射性的钽铌矿物)、钽铌铁矿、锂辉石和绿柱石。三个系统浮选前先均用重选法回收钽铌粗精矿,再用泵送到精选车间用重选、弱磁选、强磁选和电选法精选获得高品位钽铌精矿。全厂工艺流程复杂,几乎包括了所有的选矿方法。
我时任8766选矿厂副厂长。在选矿厂正式开车前,把新入厂的浮选工全部集中办培训班。考虑到工人的文化程度,我把《晶体光学》中入门但比较抽象的光率体概念简单讲解,重点讲3号脉的主要矿物,包括锂辉石、绿柱石、角闪石、云母、石英、长石、石榴子石、磷灰石等,用偏光显微镜在单偏光和正交偏光下,用折射率为1.540 的浸油用油浸法观测不同矿物的晶体光学特性。折射率为1.540的浸油与制作薄片用加拿大树胶的折射率相近,以便与《光性矿物学》书上的矿物晶体光学参数对照。我用液体石蜡和〆-溴代萘两种液体按不同体积混合,在阿贝折射仪的监测下,配制成折射率为1.540的浸油。此外,我还配制了折射率小于1.500到大于1.600系列的浸油,供教学或测矿物折射率用。
无论是锂辉石精矿还是绿柱石精矿,影响精矿质量的脉石主要是石英、长石和角闪石。我告诉学员:如果单偏光下几乎看不见矿物,推进上偏光镜正交偏光后看锥光,一些灰色矿物出现了,这是石英一级灰的干涉色,表明浮选精矿中混入大量的石英。在单偏光下,如果提镜头时矿物的贝克线外移,表明是长石矿物,因为在选矿厂处理的原矿中,只有长石的折射率小于浸油的1.540,提镜头时贝克线才外移。根据单偏光下矿物的颜色、柱状晶形、高突起和多色性可判断为角闪石。此外,还告诉大家磷灰石、石榴子石和云母的鉴定方法。不同的脉石用不同的抑制剂,可以提高精矿品位。用油浸法看浮选精矿,只要把锂辉石、绿柱石和主要脉石矿物单偏光和正交偏光下的晶体光学特性熟练掌握就行,没有必要测矿物的折射率、轴性、光性、延性等。这样,把复杂的问题就变得很简单,经过短期的培训,浮选工都能掌握。
具体操作方法:取少量浮选精矿泡沫,放在一个搪瓷盘中在小电炉上烘干,再取少量的代表性的干矿样放在载玻璃片上摊平使矿物不重叠,把一小片盖玻璃盖住矿样,将一滴浸油滴在盖玻璃和载玻璃的缝隙中,让浸油均匀地将矿样浸没,再将制备好的带有矿样的载玻璃片放在偏光镜的载物台上旋转观测,识别矿物种类,目测和估算视域中矿物的含量。平时,浮选工嫌麻烦,把干样品放在载玻璃上滴上浸油摊平,不放盖玻璃就放在偏光显微镜载物台上观测。观测结果一样,但不规范,也容易损坏物镜镜头。
四、存在的问题及建议
我于1978年离开可可托海,2002年我回到可可托海8766选矿厂,在浮选工作台上看见久违了的偏光显微镜,我十分高兴。浮选工已换了几批,当初,是谁把偏光显微镜何时放在这里的已无人知晓了。此时已换了一台新偏光显微镜,但无人为浮选工配制折射率为1.540的浸油,浮选工不得已滴水看“油浸”,使得镜下的观察结果面目皆非。2016年我再次回到8766选矿厂,在浮选工作台上倒是看见了浸油,但折射率是否是1.540不得而知。此外,样品不烘干,将潮湿的矿样直接放到载玻璃上再滴浸油,镜下的观测结果同样是面目皆非。为此建议:
1.必须按规范的操作办法取样、制样、用标准的1.540浸油观测。
2. 在大专院校矿物加工专业开设《晶体光学》、《光性矿物学》和《岩石学》课程,并加强学生的基本实验技能的训练。
3.有条件的选矿实验室和选矿厂,都应配置偏光显微镜进行快速检测,提高工作效率。我在北京矿冶研究总院实验室做选矿试验时,经常用偏光显微镜观看浮选精矿或尾矿,对选矿试验研究很有利。
1974~1976年开始在可可托海选矿厂用偏光显微镜油浸法检查浮选精矿的方法,至今仍是国内最早的一家,也是唯一的一家选矿厂。国外是否有此类案例不好说。该方法完全可以推广应用到任何看透明矿物的选矿厂。