矿物单体解离概述

矿石分选目的，是为了有效地富集并回收它其中的有用矿物。为此，首先必须经由破碎、磨矿使所含矿物(特别是有用矿物和脉石矿物)相互解离。块体矿石碎、磨成粉末状颗粒产品后，其中的颗粒，有的仅含有1种〔或在分 选作业中可同时回收的几种〕矿物;有的则是有用矿物与脉石矿物共存。前者称之为已从矿石中解离出的单体(颗粒〕后者叫做矿物的连生体(颗粒〕。产物中某种矿物的单体含量〔qm〕与该矿物总含量(qm+q1)比 值 的 百 分 数，称 之为所求矿物的单体解离度。

式中 L。一矿石碎、磨产品中某种矿物的单体解离度;

qm一矿石碎、磨产品中某种矿物的单体含量;

q1一一矿石碎、磨产品中某种矿物在其自身连生体中的含量。

矿物，特别是矿石中有用矿物的单体解离，是选厂粉碎作业的一项基本目标。是确定最佳磨矿细度的重要依据。用于该项作业的能耗占到选厂全部作业的50% ~ 85%。物料在可选粒度范围内的解离，直接影响到选分效果。因此，对矿物的单体解离及时做出正确的预测和查定，始终是矿物工程界最重要的任务之一。近半个多世纪的矿物解离研究，主要集中于两方面，一是解离度测定，它包括测量手段、测量方法和测量数据的整理、解释与转 换;二是矿物解离的理论研究。对矿物解离的过程、机理和影响因素进行分析，同时采用数学方法，建立解离过程的数学模型，从而对一定粉碎细度下可能达到的解离效果作出预测。

高登(Gaudin,1939)是系统研究矿物解离的开创者。他依据矿石粉末产品组成颗粒的分选性质及其矿物组成特征，将颗粒划分成单体〔free particles) 与连生体(locked particles)。矿物中单体数量的多少，则用设定的“单体解高度”(degree of liberation) 评定。鉴于显微镜下观测到的单体解离度，存有统计误差和单体值在光(薄)片上的“放大”，他主张应视样品情况，相应在镜下查数到400~ 6400个颗粒，并且还要将“连生因子(locking factor)引入观测结果，以消除由于样品制作而带来的“截面切割效应”。同时确认矿物的解离主要是经由2种 方 式 完 成 ，一 为 粉 碎 解 离(liberation by size reduction)，一'为 脱 离 解 离〔liberation by detachment〕。对于颗粒中的连生体，他基于连生体中不同矿物的结合形式，以及由此而导致的分选特点，将连生体分为：毗邻型、细脉型、壳层型和包裹型等4类。在预测碎、磨产品中的矿物单体解离时，他认为矿物解离程度主要受制于矿物结晶粒度和产品粉碎粒度，同时还与其含量有关。为此，他设计了一种简易的双组分几何模型，用以预测由于粉碎解离而导致的矿物单体含量。威格尔和李在保留高登模型基本模式的基础上，允许矿物颗粒作随机排列，导出了组分解离度随系统组分相对含量及矿物与产品两者间粒度比值不同而变化的数学模型。此后赛〔Hsin,1994〕又将粉末颗粒的粒度分布与矿物的脱离解离引入，从而使模型功能得到了新的提高。由上所述不难看出，高登的研究几乎涉及到了“矿物解离”的 所有方面。论证的多数基本观点，至今仍然在被广泛引用。

高登之后有关矿物解离的数学模型，都是以粉碎解离和矿物晶体随机排列为前提。

矿石物料在破碎、磨矿时，如果不发生脱离解离，可以设想矿物晶体间的界面总面积就会与破碎粒度无关。斯坦纳〔Stenier, 1975〕基于这一认识创立了“相界面积守恒定理”(简称IAC)。IAC模型表达出的是，不论粉碎细度如何，多组分系统的产物中永远会有连生体存在。梅洛依〔Meloy，1984 ~ 1989〕在IAC理论的基础上，讨论了颗粒的粒度分布、颗粒密度和矿物嵌布结构对解理的影响，得到了一些有关连生颗粒组成与分布的推论。为了使解离模型尽可能真实地反映矿石物料和碎磨作业的影响，钦〔King，1979〕建立了利用矿物平面截弦长度和粉碎颗粒横向截距推求解离度的数学方程式。此后 (1982，1994〕对 模 型 中 的 2个函数，根据新的试验成果又作了进一步的补充和完善.钦模型有别于其他模型之处，是除了要求矿物随机破裂和矿石组成矿物脆性相同外，不再需要别的任何脱离实际的假设。所以钦模型在矿物工程界受到了比较广泛的注意。

解离模型研究除前面介绍到的以外，威格尔之后的数十年间，影响较大的还有贝宰昂〔Badziong,1965〕的 模 型、姆 拉 杰 茨 基模 型、切 尔 努 哈 模 型、德 维〔Davy，1984〕的模型、贝尔比里(Barbery，1986〕的 模 型 以 及 普 雷 蒂 (Preti,1989)的模型等。但由于影响矿物解离的因素多而不确定，所以直到目前还没有一个模型能为世人所公认。正如钦所言，了解矿物解离现象是矿物工程界最困难和最有意义的任务之一。然而有一点却是可以期望的，即如果能使国内日渐普及的“工艺粒度”在概念和定义上具有更加完备的理论与实验基础，测试技术的操作性更强，结果误差更小，那么对于矿物解离的研究，将会有很好的推动作用。