我国可供开发利用的矿产资源趋向贫、细、杂，其中不少金矿、银矿、钼矿、铜矿、镍矿、铅锌矿和铁矿的嵌布粒度极细。例如：山西太钢袁家村铁矿，要达到90%矿物解离，磨矿细度需达到-38μm 95%；湖南祁东铁矿、洞口铁矿磨矿细度需达-38μm 98%或更细；而待开发的高磷赤铁矿，嵌布粒度更是达到了25μm。由于这类矿物嵌布粒度细，达到解离粒度时球磨能耗会急剧增加，而且细粒矿物具有很高的比表面积，在磁选过程容易发生磁絮凝，而在浮选过程则需消耗更多的药剂，因此，在最粗粒度下实现目标矿物的解离非常重要。选择合适应力模式和应变强度的细磨磨矿设备，可以强化微细粒矿物的选择性解离，在相同磨矿粒度下提高目标矿物的单体解离度，并显著降低磨矿能耗。

一、微细粒矿物的选择性解离强化分选技术现状

（一）传统卧式球磨机的改进及优化

我国昆明理工大学段希祥教授等围绕传统卧式球磨机设备改进及其磨矿工艺优化，开展了一系列粗粒级选择性磨矿理论及技术研究，旨在利用矿物破碎速率差异，使目标矿物在某些粒级范围富集，从而提高矿物的技术指标，并取得了一系列成果。

通过对介质球配比、直径、材质、形状、磨机转速和进出料结构等参数进行优化控制，有效地提高了选厂的技术指标。提出了球径半理论公式，并进行不断修正，使得球径半理论公式在粗磨、中磨、细磨作业中都能精确地计算球径，为选厂选择钢球尺寸提供了依据；通过完善精确的装补球方法，改善了磨矿及选别过程，磨机生产率显著提高，磨矿电耗及球耗显著下降，有用矿物单体解离度明显提高(5%～6%)，特别是精矿品位及回收率双双提高。用铸铁段代替钢球，减少矿物过粉碎，使产品粒度分布均匀。

相关研究者针对铝土矿、钼矿、铜矿、锡矿、铁矿等金属矿产，开展了一系列的选择性磨矿研究工作，在粗粒选矿中取得了一定成果。但由于受传统卧式球磨机结构限制，只适合粗粒矿物的解离。在磨矿设备中，球磨机选择性破碎／解离作用较差。因此，在球磨机选择性磨矿／解离基础上，采用新型细磨／超细磨磨矿设备强化细粒矿物的解离至关重要。

（二）细磨／超细磨技术及其对矿物选择性解离的强化

从能量角度，当磨矿粒度为20～40μm时，塔磨机（立式螺旋搅拌磨机）为最适宜的磨矿设备。实际上，塔磨机的适宜粒度范围为20～65μm。国外，塔磨技术主要由美国美卓(Metso)公司提供，其生产的塔磨机(Towermill，现已更名为Vertimill)实现了矿业领域广泛应用，用于获得P₈₀为15～30μm的矿物再磨回路；国内，长沙矿冶研究院经长期积累开发了具有自主知识产权的高效微细粒球磨机－立式螺旋搅拌球磨机，并实现了系列化、大型化，形成了搅拌细磨关键技术。目前，该技术已成为国内钼矿选矿行业粗精矿再磨的关键技术，并已推广至铅锌、铜、铜钼、黄金、铁矿等选矿领域应用。另外，澳大利亚超达公司(Xstrata)生产的艾萨卧式搅拌磨机(Isamill)，自1994年开发成功以来，已经成功应用于铅锌、铜、钼、金、铂族金属等矿石细磨，磨机最大功率达3.0MW，主要应用于P80为7～20μm精矿、中矿、尾矿再磨回路。

为了利用矿石中矿物界面及不同矿物之间的结构性质差异，在相对较粗粒度下实现矿物的选择性解离，提高矿物分选效果并大幅度降低能耗，一些研究者做出了诸多工作，并取得了一些成果。

Andreatidis在比较球磨和搅拌磨对矿物破碎和解离的实验中发现，矿物的解离情况视矿物种类而变化。当球磨相对简单的锌粗精矿时，颗粒尺寸－解离关系与磨机类型无关，然而，当将低品位中粒径的粗精矿球磨至P₈₀ 8μm时，搅拌磨矿物的解离度高于球磨机，在-10μm粒级SiO₂和闪锌矿的解离度都有提高，这归因于搅拌磨的低能研磨，促使闪锌矿表面的SiO₂脱离。艾萨磨则通过选择性地磨碎粗颗粒，从而提高矿物解离度。Jennifer在对闪锌矿粗精矿再磨时发现，采用搅拌磨显著提高了石英的解离度，同时闪锌矿的解离度也有一定提高。作者在采用长沙矿冶研究院研制的立式搅拌磨对微细粒铁矿再磨时，同样发现搅拌磨主要选择性地磨细石英，显著提高石英的单体解离度，从而提高精矿的铁品位。表1所示为搅拌磨进出料及新生-500目的铁品位及Fe/Si比。

表1  搅拌磨进出料及新生-500目的铁品位及Fe/Si比

（三）微波等预处理方法对矿物解离的强化

微波预处理是利用组成矿石的各种矿物在微波场中的升温速率各不相同，相同条件下矿石中的不同矿物会被微波加热到不同的温度，在矿物边界形成裂缝，从而强化矿物的边界破碎。

Amankwah等对含石英、硅酸盐、铁氧化矿等的金矿进行微波预处理时发现，微波预处理提高了矿石的可磨度，其破碎强度和邦德功指数分别降低了31.2%和18.5%。同时，金也以较粗的粒度从脉石矿物中解离出来，从而使单体金的重选回收率提高了12%。

Harrisont等发现，斑铜矿、闪锌矿、磁铁矿、黄铁矿等矿石经微波／热处理后比表面积增加，功指数降低。Kingman等对南非帕拉波拉(Palabora)铜矿实施微波预处理后，铜矿功指数的大大地降低，黄铜矿从脉石中分离出来，而其它矿物则留在了脉石基体中。SEM图片示出了微波处理引发黄铜矿／脉石的边界破碎。Walkiewiczt等采用3kW、2.45GHz对铁矿进行微波辐射（温度840～940℃时），功指数减小10%～24%，SEM显示沿矿物晶界穿过脉石基体发生破碎。

目前，微波预处理只限于实验室研究，在经济上还不可行。

除微波预处理外，加热、冷冻、药剂预处理也是目前研究常用提高矿物解离度预处理方法。

二、微细粒矿物解离度分析技术

解离度的测定一直是倍受关注的问题，工艺矿物学上采用对磨片或薄片进行图像分析，从而定性／定量分析连生体颗粒的组成。传统的普通光学图像分析技术，在粗粒级矿物嵌布结构研究与解离测定上非常有用，但在矿物嵌布粒度<20μm时，其精确程度大大降低。近年，利用扫描电镜进行解离度分析得到迅猛发展，并实现了商业化应用，不仅使解离度测定实现了自动化，而且也使解离度测定的准确性和可重现性得到了很大提高。

QEMSCAN (Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electronic Microscopy)由澳大利亚联邦科学与工业研究组织CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization)开发研制，已商业化。此系统由Zeiss EVO50扫描电镜、1～4个具有轻元素Gresham X－光探头的能谱、其自主研制的扫描电镜控制系统及能谱控制系统和软件组成。可通过X－射线能谱及背散射电子图像区分物相，并通过软件自动识别矿物。QEMCSCAN可以自动测定解离度、矿物嵌布粒度、矿物相对含量、矿物嵌布复杂程度等工艺矿物学参数，同时可编程得到研究者感兴趣的参数。

MLA (Mineral Liberation Analyser)是由澳大利亚昆士兰大学矿物研究中心(Julius Kruttschnitt Mineral Research Center, JKMRC)的顾鹰博士开发研制的，它由FEI扫描电镜、1～2个EDAX能谱和软件组成。得到的背散射电子图像非常清晰，矿物鉴定的准确可靠，并解决了X射线能谱分析可能在两矿物之间产生虚假“边界相”。能自动处理数据和形成报告，效率很高。目前，国内已有几家研究机构引进该系统，并成功投入使用。

三、结语

（一）选择性解离强化矿物分选技术已取得一定成果，通过对普通卧式球磨机介质球配比、直径、材质、形状、磨机转速和进出料结构等参数进行了优化控制，有效地提高了目标矿物的解离度，提高了选厂的技术指标。但由于受卧式球磨机磨机结构和应力模式限制，很难推广至微细粒矿物。

（二）搅拌磨机在微细粒矿物解离方面，不仅具备能效优势，而且能够提高目标矿物的单体解离度，将成为微细粒矿物再磨关键设备，有望在铝土矿、微细粒铁矿、铜钼铅锌等矿产领域中广泛推广应用。大处理量、高选择性搅拌磨机的开发，将成为日后的工作重点。

（三）微波预处理和药剂处理，可促进微细粒矿物的选择性解离，从而提高其可磨度和解离度，并最终降低细磨磨矿成本。安全、经济的微波预处理技术及价低、适应性强