元素在矿石和矿产品中的赋存状态是工艺矿物学研究的基本任务之一。元素在矿石中的赋存状态与其晶体化学性质和形成的物理化学条件有关。元素的赋存状态包括两层含义:元素的赋存和元素的状态。元素的赋存状态是矿石或选矿产品中有益和有害元素分布的矿物种类。状态是指元素在矿石中存在的形式。通过研究元素的赋存状态，找出元素在矿石中的存在形式和分布规律，对选矿工艺的选择和优化具有重要意义。元素在矿石中的存在状态或形态是地质作用的产物，反映了矿床形成的历史，与地球化学、晶体化学、矿物学、结晶学、矿床学等基础地质学科密切相关。元素赋存状态的研究不仅是地质学家研究元素地球化学规律、矿化物理化学条件和矿床成因的重要依据，也是选矿科研人员制定工艺流程和评价选矿产品质量的科学依据。矿石中有价元素的有效性不仅取决于矿石中元素的含量，还取决于元素的赋存状态。

1矿石中元素的赋存状态

矿石中某一元素的产出形式与其晶体化学性质和物理化学条件有关。矿石中元素的赋存状态可分为三种主要输出形态，即独立矿物形态、类质同象形态和吸附形态。

独立矿物

当一种元素以独立矿物的形式存在时，它就构成了矿物的主要稳定成分之一，在矿物晶格中占有特定的位置。如铜的独立矿物有黄铜矿、黄铜矿、黄铜矿、黄铜矿、赤铁矿、孔雀石、蓝铜矿、磷块岩等。

b同构

类质同象是元素在矿物中常见的赋存形式。是指矿物晶格中相似颗粒相互替换，而不改变矿物结构的现象。以类质同象形式产生的元素不同于独立的矿物形式。这些元素通常不是矿物晶格中的主要稳定成分，而是因为它们的结晶化学性质与矿物中的一种主要元素相似。在一定条件下，它们以微量元素或微量元素的形式进入矿物晶格，这些元素进入矿物晶格后并不改变矿物的晶体结构。

如果矿物的粒子以任意比例互相替换，无限替换，则称为完全同构。例如，ferberite晶体中被Mn2+取代的Fe2+的量可以从零变化到100%，即最终达到纯MnW04，即黑钨矿。两端的纯组分称为端员矿物，如上面提到的ferberite和黑钨矿。

如果相互替代的粒子被限制在有限的范围内，则称为不完全同构。比如钾长石K[ AISi308]中有些K+可以被Na+取代，钠长石Na[AISi308]中有些Na+可以被K+取代。再如，在闪锌矿ZnS中，Fe2+可以取代部分Zn2+，但取代量不超过约45%(分子数)。因此，钾钠长石系列和闪锌矿-铁闪锌矿系列属于不完全类质同象系列。

此外，地菊中一些丰度较低的稀有元素往往会替代类质同象进入其他化合物的晶格，形成不完全类质同象，其替代量很小。这种微量元素以不完全类质同象的形式取代晶体中主要元素的现象，在地球化学中专门称为内在潜在类质同象。这些替代元素通常被称为同晶杂质。

在同构替换中，次要成分通常被称为同构混合物。当替代粒子的电价相同时，称为等价同构。例如前面提到的黑钨矿(Mn2+和Fe2+相互取代)和钾钠长石系列(K+和Na+相互取代)。如果被替换粒子的电价不同，则称为异价同构。比如氖辉石，在其(Na，Ca) (Fe3+，Fe2+)[si2o 6]中，Ca2+与Na+和Fe2+与Fe3+的关系是不同价态的取代。任何同质异构晶体的同构替代都必须用电价来补偿，以维持电价的平衡。例如，在霓石中，每个Fe2+带替换Fe3+，同时，一个Ca2+替换一个Na+。

分散元素本身不形成独立矿物，只能以类质同象混合物的状态分散在其他矿物中，如闪锌矿中的颗粒、辉钼矿中的铼、黄铁矿中的钴等。因为这些元素的含量通常很少，所以一般不会在化学式中显示出来。通常，这些分散元素首先从载体矿物中选出，然后通过冶金方法回收。

c吸附形式

以吸附形式产生的元素是指以吸附状态存在于某些矿物中的元素，按其吸附性质可分为物理吸附、化学吸附和交换吸附。吸附产生的元素可以是简单阳离子、复杂阴离子或胶体颗粒，其载体矿物主要与粘土矿物和胶体矿物如氧化铁、氧化锰有关。因为这些矿物质的表面经常带电荷，很容易吸附其他颗粒。如华南的离子吸附型稀土矿床，其特点是稀土元素以简单阳离子的形式被水合高岭石、高岭石等粘土矿物吸附；在帽型金矿中，褐铁矿Fe203 & middotNH20是正胶体，而带负电的金胶体粒子[mAu & deg；+nAu(0H)3+Au(0H)4 ].

二元素存在状态的研究方法

虽然研究元素赋存状态的方法很多，但研究方法的选择主要取决于原料的性质。最常用的方法有单矿物分离法、选择性溶解法、X射线衍射法、矿物微束分析法、差热分析法、数理统计法和电渗析法。前五种方法之前已经介绍过了，这里不再赘述。下面主要介绍数理统计和电渗析。

数理统计

数理统计是用数理统计方法对大量样品的化学分析数据进行综合、整理和计算，得出相关数据，并根据统计数据了解元素之间的相关性。常用的数理统计方法主要有:

(1)线性回归分析的相关系数法。

(2)平均值和均方差法。这是利用矿石中两种元素之间的消长关系、分散度和变异系数来判断元素的存在形式或状态。

电渗析法

电渗析主要用于检验胶体矿石或矿石中的某些胶体物质，研究其中是否有吸附元素。这些元素不是构成矿物基本成分的主要元素，而是被与这些元素电荷相反的胶体矿物所吸附。电渗析仪由三个被半透膜(通常是羊皮膜)隔开的小室组成。图1是Burwell电渗析器的示意图。左右两个腔室分别装有直流电的正负电极，中间腔室装有由矿粉和水制成的悬浮液，不断搅拌。两侧室的上下各有一个小圆孔，上孔为供水孔，连接装有蒸馏水的瓶子；下孔为排水孔，排水速度可通过两通阀调节。虹吸管安装在两个侧室中，以确保电极具有固定的液位。电极与可调DC电源相连。在DC电场的作用下，如果矿物悬浮液中有吸附离子(吸附在胶体矿物表面)，这些吸附离子会因电位差而进入溶液，并通过半透膜向带相反电荷的电极室扩散。阳离子会迁移到阴极室，而阴离子会迁移到阳极室，聚集在铂网电极周围(半透膜的孔很小，所以只允许离子通过，不允许胶体矿物通过)。电渗析后，电极室(阴极室和阳极室)中溶液的离子含量越高，吸附的离子越多。

图1伯韦尔电渗析器示意图

电气室1间；2一中；3一个虹吸管；冷却器；5 a薄膜；6电极；7输入液体管；8橡胶度插头；9单向水塞；10 & mdash搅拌器

c元素平衡分布计算

元素平衡分布计算是分析目标元素在矿石各种矿物中的分布比例。必须在对矿石物质成分进行详细研究的基础上进行，特别是对元素的赋存状态进行清楚的检查。在元素赋存状态研究的基础上，根据矿物定量研究的结果和不同矿物中元素含量的测定结果，可以计算出元素在矿石中各种矿物中的分布，即可以定量描述元素的赋存状态。通过元素配分的计算结果，可以了解矿石中有价元素和有害元素的分布规律，为选择工艺条件和优化工艺指标提供科学依据。

D-Pb金银多金属矿中金的形成及赋存状态实例研究

根据显微镜观察和扫描电镜X射线能谱分析，矿石中部分金以银金矿和金银矿形式存在，但仍有很大一部分金不能被氰化钠溶液或8%I2+15% NH4I溶液浸出。这部分金可能以显微金和亚显微金的形式存在。为了查明矿石中金的赋存状态和分布，对矿石中的主要矿物进行了分离富集，获得了富集的黄铁矿精矿、方铅矿精矿、闪锌矿精矿和含毒砂的黄铁矿精矿。首先测定了这些精矿中主要矿物的含量，然后用0。5%氰化钠溶液中搅拌24h，测定残渣中的金含量。然后用解耦三次方程法求出黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和脉石矿物中金的含量。主要矿物中金含量的计算结果见表3。

表4显示了金在各种矿物中的平衡分布。

①金矿物的含金量是矿石中总含金量与其他矿物含金量之差。

从表4可以看出，在通常的磨矿细度条件下，尽可能地排除了裸金的影响后，矿石中77.39%的金分布在黄铁矿和毒砂中。在常规条件下，这部分金很难用NaCN和I2+ KI溶液浸出，可能以显微金和亚显微金的形式存在。方铅矿、闪锌矿和脉石矿物中金仅占4。35%.另外，18。26%的金以金银矿、银金矿等亮金的形式存在，可通过选矿或冶金方法回收。

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