在礦物原料中同一種元素往往會以不同的礦物形式產出。例如，石英中鐵的賦存形式有磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦等。這些含有同種元素的不同礦物，彼此的性質相差懸殊，選礦提純方法和工藝也截然不同。
因此，礦石中有用和有害元素的賦存狀態是擬定選礦提純方案和預測分選指標的重要依據。
元素的賦存狀態分析主要解決兩個方面的問題：一是元素在礦石或產品中的存在形式，二是元素的物相組成及其在不同礦物相中的分布。
一、元素的賦存形式
有用和有害元素在礦石中的賦存狀態可分為三種主要形式：①獨立礦物；②類質同象；③吸附形式。
對普通脈石英、石英巖和石英砂巖等石英原料來講，主要的雜質來源為礦石中的各種獨立礦物，這類雜質可通過傳統工藝提純去除絕大部分，但包裹體和類質同象等石英內部雜質雖然含量較低，但由于其特殊的賦存狀態，去除難度非常大，是大多數石英原料提純的瓶頸。
元素的賦存形式分析一般采用化學物相分析、光學顯微鏡分析、電子顯微鏡分析、電子探針分析等手段。
（一）獨立礦物
元素以獨立礦物存在于礦石中，包括單質礦物、化合物和膠體礦物三種類型。在礦石中，同一元素可以呈一種礦物形式存在，也可以呈幾種不同礦物形式存在。
?。?）同種元素自相結合成自然元素礦物，稱為單質礦物。常見的單質礦物如自然金、自然銀、自然銅、自然鉍等。
?。?）兩種或兩種以上元素互相結合成化合物的形式賦存于礦石中，這是元素的主要賦存形式。如鐵和氧組成磁鐵礦和赤鐵礦；鉛和硫組成方鉛礦；銅、鐵、硫組成黃銅礦等。
?。?）通過膠體沉積的方式形成的礦物稱為膠體礦物，一部分鐵、錳、磷等的礦石就是由膠體沉淀而富集的。當膠體溶液產生沉淀時，某些有益和有害組分也會隨之混入，形成像褐鐵礦、硬錳礦等的膠體礦物。
（二）類質同象
在礦物結晶過程中，其構造單位中某種質點（原子、離子或分子）可以被性質相似的其他質點替換，而不破壞其晶體結構的現象，稱為類質同象。
如在石英晶格中，Si4+常常被A13+、Fe3+、B3+、Ti4+、Ge4+和P5+代替。
圖1 微量元素在石英晶格中類質同象的結構示意圖
這些稀散元素一般無法用機械分選的方法回收，通常需要采用火法或濕法冶金的方法回收。
需要指出，某些呈獨立礦物形式存在的礦物，有時可以呈1-2μm的微小乳滴狀或葉片狀包裹體賦存于另一種礦物中。當礦物以這種微細分散狀態（<10μm）賦存時，采用機械選礦的方法已無法分離。因此，通常將這種微細包裹體形式存在的礦物劃歸為分散狀態，其可選性與類質同象狀態相似。
（三）吸附形式
某些元素以離子狀態被另一些帶異性電荷的物質所吸引而存在于礦石或風化殼中的賦存形式稱為吸附形式。外生成因的礦石中有些元素常呈此種狀態存在，例如，花崗巖風化殼中粘土礦物所吸附的稀土元素，我國近年來發現的離子型稀土礦就屬于此類礦物。
如果有用元素以這種形式存在，則用一般的化學物相分析和巖礦鑒定方法查定是無能為力的。
元素的賦存狀態不同，處理方法和難易程度都不一樣。礦石中的元素呈獨立礦物存在時，一般用機械選礦的方法回收。以類質同象、微細包裹體和吸附形式存在的有用元素，用機械選礦方法是無法回收的，通常需要采用火法或濕法冶金的方法回收。
二、元素賦存狀態分析的基本方法
由于元素在礦石中賦存狀態的多樣性，因而考查的方法和程序亦隨礦石特點和任務要求的不同而有所不同，常常需要幾種方法互相印證補充，才能得出可靠的結論。
元素賦存狀態分析通常是在化學分析和礦物組成分析的基礎上進行的，其目的在于確定元素的賦存形式（獨立礦物、類質同象、吸附形式）和元素不同賦存形式所占的比例大小。元素賦存狀態分析的基本方法包括以下幾種。
（一）化學物相分析
對于以不同類型獨立礦物形式存在的元素，一般可采用化學物相分析的方法，確定元素在不同礦物中的分布數量和所占比例。
（二）礦物微區分析
為了進一步查明元素的獨立礦物或載體礦物（元素以次要或微量成分存在于該礦物中）的種類，通常采用光學顯微鏡、電子顯微鏡、電子探針、離子探針等手段進行礦物微區分析。
光學顯微鏡分析利用不同礦物相在顯微鏡下光學性質的差異來鑒定和分析礦物，多用于分析礦石樣品中礦物的種類和相對含量，確定某元素獨立礦物的種類和可能的載體礦物種類，初步分析元素的賦存狀態。
電子顯微鏡、電子探針、離子探針等顯微分析方法，是微細微量礦物鑒定和分析的有效手段，尤其是能夠采用能譜分析、波譜分析或質譜分析的方法測定某一礦物相的微區化學成分，或采用元素特征X射線面掃描的方法分析元素在礦物中的存在形式。
因此，這些分析方法已成為元素賦存狀態研究的主要方法，可用于獨立礦物化學成分的測定、類質同象成分的測定以及礦物內部環帶和細小包裹體化學成分的測定等。
例如：采用電子探針元素特征X射線面掃描的方法，能夠準確判斷元素是以獨立礦物形式存在，還是以類質同象形式或微細包裹體形式存在。
如果某元素在某一礦物相中顯著富集，則其特征X射線面掃描圖像為明亮的均質光斑，說明該元素以獨立礦物形式存在；如果某元素在某一礦物相中含量很低且分布均勻，則其特征X射線面掃描圖像為均勻的星散狀細小亮點，說明該元素以類質同象的形式存在；如果微量元素在礦物表面分布不均勻，其特征X射線面掃描圖像為分布不均勻的細小亮斑，則說明該元素是以微細包裹體的形式存在。
（三）電滲析法
電滲析法是研究吸附形式元素賦存狀態的有效方法。電滲析是基于在外加直流高壓電場的作用下，將礦物中呈吸附狀態的離子解吸下來，并向極性相反的電極遷移。從礦物中遷移到水中的數量與礦物中該元素的總量之比，稱為該元素的滲析率。
顯然，呈吸附狀態元素的滲析率遠遠大于呈其他狀態的滲析率，根據滲析率的大小，即可判定元素的賦存狀態。元素不同賦存狀態的滲析率大小順序為：吸附態>獨立礦物態>類質同象態。
（四）單礦物化學成分分析
單礦物的化學成分分析通常是對分離提取的單礦物進行化學分析，但礦物分離提取困難時，也可以采用電子探針、離子探針等方法進行礦物微區成分分析。
通過單礦物的化學成分分析能夠準確掌握礦物中各種成分的含量，對于判斷元素的賦存狀態具有重要作用。
通常，常量元素主要以獨立礦物的形式存在，而微量元素則主要以類質同象或微細包裹體的形式存在。
三、元素的配分計算
元素的配分是指礦石中有用元素在各種礦物中的含量和比例，也可理解為有用元素在獨立礦物中所占的比例和呈分散狀態（從選礦觀點看，凡有用元素以用機械方法難于分選的微細包裹體、類質同象或吸附形式存在的，均可稱呈分散狀態）所占的比例。
根據元素配分計算的資料，可以了解元素集中（可以用機械方法分選出來的獨立礦物）與分散（呈分散狀態的礦物）的情況，可以預測選礦的最大回收率、精礦的最高指標（品位）、尾礦的合理損失品位和去除有害雜質的可能性等，可以為選礦提純提供重要資料。
元素的分配計算是在元素的賦存狀態已基本查清的基礎上進行的。為進行元素的配分計算，需要獲得如下的參數資料：①礦石中礦物的百分含量；②該元素在不同礦物中的含量；③該元素在礦石中的含量（品位）。
本文由中國粉體技術網獨家編輯整理，轉載請聯系授權，未經允許禁止轉載、摘錄、鏡像等操作！
如需礦石樣品檢測，請添加微信15311499522
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信（粉體技術網）
|
