金的破碎机理
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发布时间：2022-05-13 19:06
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时间：2023-08-15 07:33
一、矿石物理性质对金破碎的影响机理
由于矿物的化学成分不同，晶体构造不同，从而表现出不同的物理性质，其物理性质主要包括:光学性质、力学性质、密度、磁性、电学性质、放射性等。矿石的物理性质与矿石的矿物组成及结构、构造关系密切，矿石类型不同，其具有不同的物理性质，与金矿石样品加工密切相关的主要为矿物的力学性质、矿物组成及结构、构造。
矿物的力学性质主要包括:脆塑性、硬度、抗磨能力、解理、断口、延展性、弹性及挠性。
矿物受外力作用容易破碎的性质称为脆性，脆性是离子键矿物的特性，矿物的离子键程度越大，脆性越强。极脆性矿物:黄铁矿;弱脆性矿物:黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿;塑性矿物:磁铁矿、黑钨矿、自然铜、辉钼矿;强塑性矿物:自然银、方铅矿、斑铜矿、自然金、铜蓝。
矿物抗击外来刻划、压入、研磨的机械作用的能力为矿物硬度。矿物硬度用摩氏硬度来表示，方解石3，长石6，石英7，自然金2～3、黄铁矿6～6.5，黄铜矿3～4，方铅矿2，白云石3.5～4，绿泥石2～3，云母2～2.5。
抗磨能力:黄铁矿>石英>长石>磁黄铁矿>闪锌矿>黄铜矿>自然银、自然金>方铅矿>白云石>铜蓝>方解石>绿泥石>云母>石墨。
矿物受外界力，沿着一定结晶方向破裂，形成光滑的面的性质为解理，如极完全解理云母、石墨、辉钼矿;完全解理方解石、萤石、方铅矿;中等解理辉石、角闪石;不完全解理磷灰石，极不完全解理石英、黄铁矿、自然金等。
矿物受外界力，沿着任意方向形成凸凹不平的面的性质为断口，如石英、黄铜矿、黄铁矿。
矿物在锤击或拉引下容易形成薄片或细丝的性质称为延展性，如自然金、银、铜等。
矿物在受力作用时，发生弯曲不断裂，外力撤去后又恢复到原来状态的性质为弹性，如某些片状和纤维状矿物云母、石棉等。
矿物在受力作用时，发生弯曲不断裂，外力撤去后不能恢复到原来状态的性质为挠性，如某些片状和纤维状矿物绿泥石、滑石、自然金、石墨等。
矿石的破碎能力与组成矿石的矿物种类、含量和结构构造有密切的关系，矿石中脆性大、解理发育的矿物多，矿石容易破碎;矿石中塑性大、解理不发育的矿物多，矿石不容易破碎。从角砾状—网脉状—脉状—块状构造，从压碎结构—碎裂结构—粒状结构，岩石破碎能力越来越差。
矿石切割金的能力与组成矿石的矿物种类、含量、硬度、矿物颗粒切割能力持续时间、矿物的抗磨能力和断口有密切关系，矿石中抗磨、硬度大，解理不发育的物矿多，金的切割能力大，反之，则切割能力弱。
矿石的破碎能力和切割金的能力还与组成矿石矿物的延展性、弹性、挠性有关系，这些矿物的存在对磨矿起润滑作用，不利于矿石破碎和金的切割，由于这类矿物在西涝口矿区矿石中相对比例小，故不做太多研究。
西涝口、北泊矿区的主要矿物物理特性见表4-3;西涝口矿区矿石岩石学特征见表2-1;西涝口、北泊矿区不同加工类型岩石均一化矿物含量及相对脆性、硬度、抗磨能力计算结果见表4-4。
通过分析表4-4研究发现，西涝口矿区的矿石样品按照地质特征分为3大类7小类，即①花岗质碎裂岩类:黄铁矿化碳酸盐化绢英岩化碎裂岩、黄铁矿化碳酸盐化绿泥石化碎裂岩、黄铁矿化碳酸盐化钾长石化碎裂岩;②大理岩质碎裂岩类:黄铁矿石英方解石大理岩、黄铁矿化大理岩质碎裂岩、黄铁矿化大理岩质角砾岩;③黑云变粒岩质碎裂岩类:黄铁矿化含石墨黑云变粒岩;北泊矿区则划分为:花岗质碎裂岩、绢英岩化花岗质碎裂岩。依据不同类型的矿石中均一化矿物含量计算相对脆性、硬度和相对抗磨能力这3种破碎岩石和切割自然金能力的指标，相对脆性依次为:850、718、762、1543、100、829、568、650、905;硬度依次为:5.12、5.55、5.39、3.25、3.28、3.53、4.35、6.23、6.04;相对抗磨能力依次为:1066、1136、1089、753、721、751、870、1197、1153。对比发现大理岩质碎裂岩类岩石硬度为3.25～3.53，相对脆性为829～1543，相对抗磨能力为721～753;花岗质碎裂岩硬度为5.12～5.55，相对脆性为718～850，相对抗磨能力为1066～1136;黑云变粒岩质碎裂岩类硬度为4.35，相对脆性为568，相对抗磨能力为870;而北泊矿区矿石硬度为6.04～6.23，相对脆性在650～905，相对抗磨能力在870～1197;金的相对脆性为-1000、硬度3、相对抗磨能力800，由此可见，大理岩质碎裂岩不但在硬度上与金相近，而且相对抗磨能力最小，所以不能切割金，而相对脆性最大，脉石本身极易破碎;绢英岩化碎裂岩类硬度大于金，相对抗磨能力也较强，能够破碎金，而脆性也较大，样品易破碎;花岗质碎裂岩硬度大于金，相对抗磨能力也强，能够破碎金，但是脆性相对较小，与绢英岩化碎裂岩类比，脉石本身不易破碎。与西涝口岩石相比而言，北泊岩石硬度远远大于金，相对抗磨能力最强，极易破碎金，相对脆性较大，脉石本身较易破碎。
表4-3 西涝口、北泊矿区矿石主要矿物物理特性表
表4-4 西涝口、北泊矿区不同加工类型岩石均一化矿物含量及相对脆性、硬度、抗磨能力计算结果表
二、圆盘粉碎机破碎机理
(1)圆盘中碎碎金能力
野外原始样品几千克到几十千克，中碎后缩分出500～1000克作为正、副样，中碎所用设备为圆盘粉碎机。圆盘碎金是利用硬度较高的锰钢合金粒和样品本身颗粒间的力将脉石及金撮碎，撮小(原理、设备见第三章)，取西涝口矿区钻孔CZK3104大理岩质碎裂岩样品一个，圆盘中碎至40目、80目，挑选金粒进行粒度分析，样品中的自然金经圆盘机粉碎后的形态见图4-3。当样品加工制40目时，金的粒径为0.03～0.18mm，7粒/100克;进一步破碎至80目，粒径为0.01～0.18mm，46粒/100克，可见，圆盘只会使金的粒度变小，金的粒数变多，变为原来的6.36倍，因此，圆盘对金的切割能力很强。
另外，圆盘粉碎机碎金机理与棒磨明显不同，圆盘碎金后金的形态为粒状、不规则撕裂状、片状(图4-3;表4-5)，一般不出现针状，但如果样品用圆盘多次破碎，可能出现针状，但金的形态针状与棒磨针状明显不同，其边界没有明显的切割痕迹，形成长方体，而是磋磨形成的圆柱状。如B100712样品，80目为40目样品过圆盘两次后的粒度分析结果，出现少量针状。
(2)圆盘细碎碎金能力
取棒磨细碎至-180目样品，分别再用圆盘粉碎机磨1～2次，分析结果见表4-6，10件样品，圆盘一次后平行分析，超差3件，将样品再用圆盘磨一次后分析，超差2件，将超差的2件样品再磨一次，分析结果才不超差。对于分析试样的均匀性，圆盘替代棒磨机细碎碎金效果不佳。
(3)圆盘对不同的矿石破碎能力
通过对岩石组分及成分测定后进行均一化计算(表4-4)，可以看出，大理岩质碎裂岩在硬度上与金相近，相对抗磨能力最小，所以不能切割金，而相对脆性最大，脉石极易破碎;绢英岩化碎裂岩类硬度大于金，相对抗磨能力也较强，能够破碎金，而脆性也较大，样品易破碎。花岗质碎裂岩硬度大于金，相对抗磨能力也强，能够破碎金，但是脆性相对较小，与绢英岩化碎裂岩类比，样品不易破碎。与西涝口矿区矿石相比而言，北泊矿区矿石硬度远远大于金，相对抗磨能力最强，极易破碎金，相对脆性较大，样品本身较易破碎。
图4-3 圆盘破碎20、40、60、80、100目金的形态及与棒磨破碎200目金的形态
表4-5 中碎、细碎不同岩性金粒的数量、形态统计表
表4-6 圆盘多次碎金后平行分析结果
图4-4 圆盘破碎20、40、60、80目脉石的形态及与棒磨破碎200目脉石的形态
对不同类型样品破碎后进行粒度试验。脉石粒径:中碎20～60目不同类型样品变化差异较小，到80目，大理岩质碎裂岩粒度明显小于北泊和西涝口花岗质碎裂岩，且北泊出现更细粉末状颗粒(图4-4);金粒的变化:绢英岩化碎裂岩B102677样品20目时金的粒度(0.04～0.07mm)、花岗质碎裂岩碎B100712样品40目时的金的粒度(0.03～0.18mm)比大理岩质碎裂B100569样品60目时金的粒度(0.01～0.35mm)还小(图4-3)。所以，圆盘对不同的矿石有着不同破碎能力。
三、棒磨碎金机理
(1)棒磨细碎碎金能力
棒磨细碎是利用筒体内装有适当的钢棒在离心力和摩擦力的作用下，被提升到一定高度，呈抛落或泻落状态落下，被运动的钢棒所粉碎，并通过棒棱切割金(机理、设备见第三章)，大理岩质碎裂岩B1000569样品从60目细碎到200目金的粒数由115粒增加到692粒;花岗岩B100712样品从40目细碎到200目金的粒数由7粒增加到142粒;B101959样品从100目细碎到200目金的粒数由10粒增加到58粒。由此可见不论进料粒径多大，从中碎到细碎粒数增加5倍以上，棒磨对金有很强的破碎能力(表4-5)。
(2)棒磨对不同的矿石破碎能力
样品经棒磨后，进行金的粒度分析，大理岩质碎裂岩中金的形态，片状、薄片状为28%～32%，针状、柱状、长条状为60%～61%，粒状为0.07%～0.12%，因此，金的破碎以六棱棒的棱切割为主;花岗质碎裂岩，金的形态:片状、薄片状为53%～57%，针状、柱状、长条状为35%，粒状、不规则撕裂形状为0.07%～0.12%，金的破碎是以岩石中抗磨矿物的磨搓、圆棒的滚压和棱棒的切割共同作用;在大理岩质碎裂岩中如果有少量的抗磨矿物，只能使棒接触切割金的机会减少，而使金粒度变大，同样在花岗质碎裂岩中，如果有较多的大理岩质碎裂岩存在，会使碎裂岩的抗磨矿物对金的切割能力减弱，并起到一定的润滑作用，使金粒度变大，金的形状以片状、薄片状为主，粒状、针状、柱状、长条状为辅，如B101959样品。因此不同矿石棒磨对金的切割作用是不同的(表4-5;图4-5)。
(3)进料粒度、时间对细碎能力的影响
取西涝口矿区大理岩质碎裂岩样品5kg、花岗岩样品7kg，缩分至40目、60目、80目然后进行细碎，细碎时间分别为大理岩质碎裂岩8、10、12小时，花岗质碎裂岩6、8、10小时，进行试验和数理统计分析(邓勃，1984)，从结果(表4-7)可以看出:
1)大理岩质碎裂岩，40目缩分后的样品细碎10小时不均匀，从照片看8小时和10小时金的粒数没有明显的变化，金的粒径有了明显的变化，变大了，所以更不易均匀了，再增加两小时后，金的粒数明显增加，由原来的10粒/100g，增加为41粒/100g，粒径变化不大，粒径由0.03～0.31mm变为0.03～0.34mm。所以，细碎样品时金的粒数先是不变，变化的是粒径，随着细碎时间的加长，粒径变长的金粒开始断裂，金的粒数开始增加。所以棒磨细碎如果时间没有达到变长金粒大量断裂的话，在一段时间内样品均匀性不随加工时间的增加而变得更好。大理岩质碎裂岩40目8小时多次分析结果的RSD为0.13%，而10小时后RSD为0.90%(表4-7;图4-5)。
图4-5 棒磨破碎200目金的形态
表4-7 不同岩性、进料粒度、时间细碎分析结果精密度表
续表
2)不同缩分粒度，能有代表性的样品质量不同:大理岩质碎裂岩圆盘中碎后40目缩分，500g没有代表性;60目缩分，小于500g没有代表性，大于500g有代表性，与表5-1中的结果相吻合;80目缩分，大于300g就有代表性。因此，样品缩分粒度不同，缩分出有代表性的样品质量也不同。
3)花岗质碎裂岩，40目缩分后的样品细碎6小时不均匀，从照片看6小时和8小时金的粒数有明显的变化，金的粒径略增大，再增加两小时后，能看得见的金的粒数略有减少，粒径略有增大，说明花岗质碎裂岩在棒磨进料粒度一定的前提下，随着时间的增加，能看得见的金的粒数在磨细减少，而粒径由于棒磨挤压作用略有增大。通过RSD值来看，6小时的磨样不合格，不能使样品中的金达到均匀。8小时到10小时金的粒数、粒径和RSD变化不大，说明花岗质碎裂岩在40目缩分，棒磨在8小时样品中的金已经达到均匀(表4-7;图4-5)。
