從礦體中開採出來的,從中可提取有用組分(元素、化合物或礦物)的礦物集合體。礦石是在各種地質成礦作用中形成的,不同的地質成礦作用形成的礦石有不同的特徵。礦石研究應包括礦石產出特徵、礦石類型、礦石品位、工藝特性以及礦石中的礦物組成、結構構造、礦物共生關係等。對礦石的全面研究可以幫助分析成礦的物理化學環境、成礦作用特點、成礦過程以及礦床的次生變化等,還可以為礦石的工業評價,選擇最佳的技術加工方法和選礦流程等提供基礎資料。

  礦石組成 礦石一般由礦石礦物和脈石礦物組成。礦石礦物是指礦石中可被利用的金屬或非金屬礦物,也稱有用礦物。如鉻礦石中的鉻鐵礦,銅礦石中的黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦和孔雀石,石棉礦石中的石棉等。脈石礦物是指那些與礦石礦物相伴生的、暫不能利用的礦物,也稱無用礦物。如鉻礦石中的橄欖石、輝石,銅礦石中的石英、絹雲母、綠泥石,石棉礦石中的白雲石和方解石等。脈石礦物主要是非金屬礦物,但也包括一些金屬礦物,如銅礦石中含極少量方鉛礦、閃鋅礦,因無綜合利用價值,也稱脈石礦物。礦石中所含礦石礦物和脈石礦物的份量比,隨不同金屬礦石而異。在同一種礦石中亦隨礦石貧富品級不同而有差別。在許多金屬礦石中,脈石礦物的份量往往遠遠超過礦石礦物的份量。因此,礦石在冶煉之前,須經選礦,棄去大部分無用物質後才能冶煉。

  礦石礦物按礦物含量的多寡可分為:①主要礦物,指在礦石中含量較多、且在某一礦種中起主要作用的礦物;②次要礦物,指礦石中含量較少、對礦石品位不起決定作用的礦物;③微量礦物,指礦石中一般含量很少,對礦石不起大作用的礦物。礦石中某些特征元素礦物,如鎳礦石中微量鉑族元素礦物,雖其含量甚微,但有較高的綜合利用價值,這類微量礦物仍有較大的經濟意義。

  在研究礦石的礦物組成時,還應區分礦物的成因(原生的、次生的、變質的)和礦物的工藝特征(易選冶的、難選冶的)等。

  礦石中除主要組分外,還伴生有益組分和有害組分。有益組分是可回收的伴生組分或能改善產品性能的組分。如鐵礦石中伴生有錳、釩、鈷、鈮和稀土金屬元素等。有害組分對礦石質量有很大影響,如鐵礦石中含硫高,會降低金屬抗張強度,使鋼在高溫下變脆;磷多瞭又會使鋼在冷卻時變脆等。

  礦石的概念是相對的,隨著人類對新礦物原料要求的不斷增長和工藝技術條件的不斷改進,目前無用的礦物也可成為礦石礦物。確定礦與非礦的主要因素是對礦石品位的要求。

  礦石品位 指礦石中金屬元素或有用組分的含量。它的表示方法不同,大多數金屬礦石,如鐵、銅、鉛、鋅等礦石,是以其中金屬元素含量的重量百分比表示;有些金屬礦石品位是以其中的氧化物(如三氧化鎢、五氧化二釩等)的重量百分比表示;大多數非金屬礦物原料是以其中有用礦物或化合物的重量百分比表示,如鉀鹽、明礬石等;有些非金屬礦物則取決於礦物本身的物理、化學特性,如水晶及寶石類;貴金屬礦石以克/噸表示;原生金剛石礦石以克拉/噸或毫克/噸表示(1克拉=0.2克);砂礦以克/立方米或千克/立方米表示。在礦產勘查中,常用的邊界品位是劃分礦與非礦界線的最低品位。工業品位是指在當前能供開采利用礦段或礦體的最低平均品位,又稱最低工業品位。達此品位才能計算工業儲量。對不同礦種的礦石工業品位要求是不同的,礦種雖同,但礦石類型不一,工業品位要求也有差別。對礦石的工業品位要求是隨經濟技術進步而改變的,一般來說,工業品位取決於以下因素:礦床規模、開采條件、礦石綜合利用的可能性、礦石的工藝條件等。

  礦石構造和結構 礦石構造是指組成礦石的礦物集合體的形態、大小及空間相互的結合關系等所反映的分佈特征。礦石結構是指礦石中單個礦物結晶顆粒的形態、大小及其空間相互的結合關系等所反映的分佈特征(圖1~4圖1圖2圖3圖4)。例如鉻鐵礦礦石,當其中鉻鐵礦礦物集合體為延長的形態,它們與矽酸鹽礦物集合體呈相間的帶狀分佈時,則礦石的構造稱條帶狀構造。鉻鐵礦礦物顆粒多呈自形晶,故稱自形粒狀結構。礦石構造既可用肉眼觀察,也可用顯微鏡觀察。礦石結構主要在顯微鏡下觀察,個別粗大的顆粒也可用肉眼觀察。常見的礦石構造有塊狀、浸染狀、豆狀、斑點狀、環狀、腎狀、片狀、多孔狀、蜂窩狀、皮殼狀、結核狀、土狀構造等。一般來說,不同的礦石構造類型反映瞭礦石生成環境和所經歷的歷史的不同,但也有不同成礦作用產生同樣的礦石構造。常見的礦石結構有結晶結構(自形晶、半自形晶、他形晶、包晶、雛晶結構等),固溶體分解結構(乳滴狀、文象、葉片狀、格狀、結狀、樹枝狀結構等),膠狀結構(葡萄狀、鮞狀、球粒狀結構等),碎屑結構,生物有機體結構,草莓狀結構及交代熔蝕結構等。礦石的構造和結構統稱礦石組構。研究礦石組構,可以科學地認識礦床成因,對礦床進行正確的工業評價,對礦石開展最佳綜合利用,確定選、冶的合理方案。

圖1 鉻鐵礦的自形粒狀結構

圖2 磁鐵礦中鈦鐵晶石出溶的佈紋狀連晶結構

圖3 輝銻礦的壓力雙晶結構

圖4 針鐵礦的膠帶狀結構

  礦石建造 指一種由一定成因或地質成礦作用以及特征的礦物集合體構成的礦石類型。又稱礦石族。它是礦床類型進一步分類的單元名稱。礦床除由單一成因外,也可由不同成礦作用疊加和改造而成,因而每一礦床可由單一或一種以上礦石建造類型構成。例如,火山熱液礦床按成因可分為4類:陸相火山-噴氣礦床、陸相火山-熱液礦床、陸相次火山-熱液礦床、海相火山(次火山)-熱液礦床。根據建造不同將其中海相火山(次火山)-熱液礦床分為:①綠色凝灰巖建造中的“黑礦”礦床;②細碧角斑巖建造中的含銅黃鐵礦型礦床;③流紋巖-安山巖建造中的菱鐵礦礦床;④基性巖中火山巖建造中的赤鐵礦-磁鐵礦礦床。根據礦石建造主要組分不同又可將細碧角斑巖建造中的含銅黃鐵礦型礦床分為:黃鐵礦礦床、黃鐵礦型銅礦床、黃鐵礦型多金屬硫化物礦床。將礦床類型細分為礦石建造類型進行研究,有利於礦床地質學研究的不斷深入和發展。

  一定的成因或地質成礦作用以及一定特征的物質成分是建立礦石建造的基礎。建造表現的形式包括礦石的礦物組成、化學成分、結構構造、地質產狀、礦石與建造、建造與圍巖、建造與建造的關系等。目前,國內外地質專傢提出瞭10餘種礦石建造的分類方案,每種分類中劃出的建造類型也不相同,多者達200餘種,少者不超過30種。多數學者認為目前分類太繁,應做到繁簡適宜,符合實際,便於利用。

  

參考書目

陳正等編著:《礦石學》(上編),地質出版社,北京,1985。

 袁見齊等主編:《礦床學》,地質出版社,北京,1985。