工艺矿物学考试重点.doc

《工艺矿物学》考试重点（待修改）
一、名词解释
1. 工艺矿物学：是以工业固体原料及其加工产物的矿物学特性和加工时组成矿物的性状为研究目的的边沿性科学。
2. 自然光：在垂直光波传播方向的平面内作任意方向的振动，各个振动方向的振幅相等。
3. 偏光：只在垂直光传播方向的某一固定方向上振动的光波，称平面偏振光，简称偏振光或偏光。
4. 偏光化作用：使自然光转变为偏光的作用称为偏光化作用
5. 均质体： 等轴晶系矿物和非晶质物质在各方向的光学性质相同，称为光性均质体，简称均质体。
6. 非均质体： 中级晶族和低档晶族的矿物其光学性质随方向而发生变化，称为光性非均质体，简称非均质体，绝大多数矿物属于非均质体。
7. 光率体：光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形。
8. 双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，都要发生双折射，分解形成振动方向不同、传播速度不同、折射率值不等的2个偏光
9. 光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时(如沿中级晶族晶体的Z轴方向)，不发生双折射，不改变入射光波的振动特点和振动方向，这个特殊方向称为光轴。
10. 矿物的颜色： 矿物的颜色是由光波透过矿片时经矿物的选择性吸取后产生的
11. 多色性 ：矿物的颜色随光波振动方向的不同而发生改变的现象。
12.  吸取性： 矿物的颜色深浅发生变化的现象 
13.矿物的边沿： 在薄片中2种折射率不同的物质接触处，光线透过时可看到比较黑暗的边沿，称为矿物的边沿
14. 贝克线：在矿物的边沿附近可看到一条比较明亮的细线，升降镜筒时亮线移动，该亮线称为贝克线或光带。 
15.糙面： 在单偏光镜下观测矿物的表面时，某些矿物表面比较光滑，某些矿物表面较为粗糙，呈现麻点状，仿佛粗糙皮革，这种现象称为糙面。
16.突起： 在薄片中，不同矿物表面仿佛高低不同，某些矿物表面显得高一些，某些矿物则显得低平一些，这种现象称为突起
17.消光现象： 矿片在正交偏光镜间变黑暗的现象，称为消光现象
18. 消光位： 非均质体在正交偏光镜间处在消光时的位置称为消光位 
19.干涉色谱表：根据光程差公式R=d(Ng-Np)，把公式中光程差与切片厚度、双折射率三者之间的关系，用图表方式表达出来，这种图表称为色谱表
20. 补色法则(消色法则)：  在正交偏光镜间放置2个非均质体任意方向的切片，在45度位置时，光通过两切片后总的光程差的增减法则，称为补色法则，又称消色法则。 
21.补色器：又称试板或消色器。常用的类型有石膏试板、云母试板、石英楔3种。
22.反射器:反射器是垂直照明器中重要的部件，其作用为将来自进光管的水平入射光垂直向下反射，透过物镜达成光片表面。 常用的反射器有玻片式和棱镜式两种。
23. 反射率:反射率是表达矿物磨光面反光能力的参数，用符号R表达.  指反光显微镜下,垂直入射光经矿物光面反射后的反射光强度(Ir)与原入射光强度(Ii)的比率，用百分数表达，即：R=Ir/Ii*100% 
24.双反射:矿物反射率随晶体方向而变化，当旋转物台时，矿物亮度发生改变，反射率随方向而变化的现象称为矿物的双反射。
25.反射色：矿物光片在单偏光镜下呈现的颜色称为矿物的反射色。
26.反射多色性：矿物反射色随光性方位而变化的现象称为反射多色性
27.内反射: 当光线照射到具有一定透明度的矿物光片表面时，有一部分光线折射透入矿物内部，碰到矿物内部的某些界面(如解理、裂隙、空洞、晶粒、包裹体等)，光线被反射出来或散射开，该现象称为矿物的内反射。
28.晶形:  晶体的天然几何多面体外形称为晶形。 
29.解理：矿物在外力作用下沿晶格中一定方向发生破裂的固有性质称为解理，沿解理裂开的平面叫解理面。
30. 双晶: 2个或多个同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生体，称为双晶。 
31. 环带: 有些矿物的晶粒内部，沿晶面方向有一系列环状的纹线和条带 
32.分离矿物定量法： 运用待测矿物与原料中其他矿物性质的差异，将待测矿物从原料中分离出来而进行定量的一种方法
33.显微镜下矿物定量：是从待测矿物原料中选取少量有代表性的样品，加工制备成光片或薄片，在显微镜下通过测定不同矿物在光片或薄片上所占的比例，达成矿物定量的目的。
34. 二次电子：在单电子激发过程中,被入射电子轰击出来的核外电子，称为二次电子。 
35.俄歇电子：从距样品表面小于1nm深度范围内发射的并具有特性能量的二次电子。
36.背散射电子：电子射入试样后，受到原子的弹性和非弹性散射，有一部分电子的总散射角大于90度，会新从试样表面逸出，这种电子为背散射电子，这个过程称为背散射。
37. 电子探针微区分析（EPMA或EPA）：是一种微区化学成分分析仪器。它将电子光学技术和X射线光谱技术有机结合起来，使矿物中元素的定性和定量分析的空间分辨率达成微米级水平。 
38.x射线衍射物相分析：将待测的单相或多相物质进行x射线衍射实验，得到衍射把戏或衍射的有关数据，然后将衍射把戏或数据跟标准物质或标准矿物的衍射卡片作对比，从而达成拟定单相或多相物质的目的，这个过程称为x射线衍射物相分析
39.选择性溶解法：选择性溶解法是运用矿物化学性质的差异，特别是矿物在不同溶剂中溶解性的差异，使不同矿物分离。
40.干涉色级序：在正交偏光镜间由薄至厚慢慢插入石英楔，石英楔干涉色连续不断地变化，依次为暗灰－灰白－浅黄－橙－紫红－蓝－蓝绿一黄绿一橙黄一紫红一蓝一蓝绿一黄一橙－红……直至亮白色。这种由低到高有规律的变化，就构成了干涉色级序。
41..电子探针的分析方法有定点分析、线扫描分析和面扫描分析
二  问答题
1.工艺矿物学研究内容
   （1）原料与产物中的矿物组成  (任务：查清原料与产物中所有矿物种(亚种)属；判明各重要矿物成分的变化规律；考察伴生物质的特性，拟定各组分的含量。基础性工作)
（2）原料与产物中的矿物粒度分析 (有用矿物的粒度大小，既是拟定磨矿细度的关键因素，又对流程方案的选择有重要影响。) 
（3）原料与产物中元素的赋存状态 (元素赋存状态指元素在原料或产物中的存在形式及其在各组成物相中的分派比例)
(4)矿物在工艺加工进程中的性状  (矿物在生产工艺中受到一定的物理或化学作用时，所呈现的状态形式的改变，即为它的性状)
（5）矿物工艺性质改变的也许性和机理
（6）判明尾矿和废渣（工业废弃物）综合运用的也许性
（7）矿物的工艺性质与元素组成和结构的关系 
（8）查明矿石工艺类型空间分布规律，编制矿物工艺图（目的是为矿山采掘、选厂生产的合理高效运营提供依据。）
（9）研究工业固体原料加工前的表生变化（出露地表的矿床由风化作用产生的改变
（10）分折矿物工艺性质的生成条件 ( 矿物是地壳上各种地质作用的产物，具有的各种工艺性质都与自身成矿作用有关。)
2.工艺矿物学研究中的取样问题
（1）基本规定样品具有充足的代表性。
（2）获取样品的方式有2种： 一是在现场取样点上采用地质标本样。二是从分选产品及实验用矿样中抽取；
（3）样品的取样网络布置方法：:在平面上，要照顾到全区情况，适当布点；在剖面上，要顾及到上、中、下各段都有取样点。取样点的数目一般至少要有4个以上的采样点。
假如试样为G，则全矿区实际取样重量不得小于2G；一般试样重100－－200kg，个别可到1t。
取样方法，根据地质条件、矿石品位、取样点数及工作目的而定。常用的有爆破法、方格法、刻槽法、全巷剥层法等。
（4）工艺矿物学研究中常见的样品解决方法：
i．样品混匀法： 铁锨拌匀法、环锥法、滚移法、槽型分样器法
ii．样品缩分法 常用堆锥四分法或网格法进行。
3.调节焦距
      调节焦距目的是为了使物像清楚可见。
a)       将观测的矿物薄片置于物台中心，并用薄片夹子将薄片夹紧。
b)      转动粗动螺旋，从侧面看镜头，将镜头下降到最低位置。
c)       若使用高倍物镜，需要下降到几乎与薄片接触的位置，注意不要碰到薄片，以免损坏镜头。
d)     从目镜中观测，同时转动粗动螺旋，使镜筒缓慢上升，直至视域内有物像后，再转动微动螺旋使之清楚。
4.中心校正（见课本P29）
5.反光显微镜下矿物性质的测定
（1）.反射率和双反射 （2）.反射色和反射多色性 （3.）内反射 （4）.均质性和非均质性
6.影响矿物反射率和双反射的因素
(1)光源  光源的强度及入射光波长对反射率影响很大。光源越强，反射率就越高；波长改变，反射率也随之改变。因此在测定反射率时，对标样和欲测矿物要保持相同的测试条件。
(2)光片及安装质量   光片表面磨光质量要高，做到无擦痕、麻点或氧化膜等，否则会减少矿物的反射率。光片安装时必须严格压平，若光片表面与入射光不垂直，则会影响反射光的方向，减少矿物的反射率。
(3)其他因素  浸没介质、放大倍数、焦距、内反射及温差等因素均能影响反射率的高低。
7.透射电子显微镜（TEM）工作原理   
工作原理：电子枪产生的电子束经1—2级聚光镜会聚后均匀照射到试样的某一微社区域，入射电子与物质互相作用，由于试样很薄，绝大部分电子可以穿透试样，其强度分布与所穿过试样区的形貌、结构构造等相应。透射出的电子经物镜、中间镜、投影镜的二级磁透镜放大后投射在显示图像的荧光屏上，荧光屏把电子强度分布转变为人眼可见的光强分布，于是在荧光屏上显示出与试样形貌和结构构造相相应的图像。
8.透射电镜中试样的制备方法有哪些？
(1) 粉未试样的制备      对于粒径为微米级和纳米级的粉末，如粘土矿物及其它超细粉末等，在测试前先应用超声波分散器将待观测的粉末置于与试样不发生作用的液态试剂中，并使之充足分散制成悬浮液。Ø
(2)超薄片试样的制备    对块状的岩矿试样及非金属的陶瓷试样来说，其制样原理是一方面将块状样品切割，然后在磨片机中将其磨成厚小于0．03nm的薄片，将磨好的薄片放到离子减簿机中，在真空下用高能量的氢离子轰击薄片，使试样中心穿孔，由于穿孔周边的厚度极薄，对电子束透明时，即可进行观测。Ø
(3)复型试样的制备    所谓复型是将待测试样的表面或断面形貌用薄膜将它们复制下来。将复型后的薄膜拿到样品室内观测。Ø
9.扫描电镜的工作原理
      由电子枪发射出能量5－35Kev的电子流，经聚光镜和物镜缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈的驱动下，在试样表面按照一定期间和空间顺序作拉网式扫描。 聚焦后的微细电子束与试样互相作用产生二次电子、背射电子和其它物理信号。  二次电子发射量随试样表面起伏而变化，背散射电子的发射量与试样中元素的原子序数成正比，二次电子信号及背散射电子信号分别被探测器收集并转换成电信号。  经视频放大后传到显像管栅极，分别得到二次电子像及背散射电子像。
10.透射电镜和扫描电镜式样制备有何不同？
（1）透射电镜中所显示的物质像是由电子束透过试样后形成的像，由于电子束的穿透能力比x射线弱得多，因此，必须用小而薄的试样。 对于加速电压为50一200kv的透射电镜，试样厚度以100nm左右。假如要获得高分辨电子像，试样的厚度必须小于10nm。透射电镜分析试样的制备相对比x射线衍射分析和扫描电镜等测试方法的样品制备麻烦。重要有粉末法、超薄片法和复型法3种。
（2）扫描电镜试样制备：根据扫描电镜类型不同，试样大小为几毫米－20mm。只作形貌观测，样品表面不做抛光；做成分分析时，表面需抛光；假如试样不导电（岩矿样），需要在表面蒸镀导电炭膜（金、铂）。
11.x射线的产生方法
通过x射线管来产生，真空管真空度小于10-6Pa。有2个金属电极，阴极由钨丝卷成，阳极为某种金属(Cu、Fe、Co、Ag等)磨光面(称为靶)。当阴极钨丝通入电流加热时，钨丝周边会产生大量的自由电子。 在阴极和阳极之间加上高电压(30一50kv)，在强电场作用下，自由电子向阳极高速移动，当阳极靶受到高速自由电子的轰击时，电子的大部分能量变为热能，一部分能量转变成x射线，由靶面射出。 
12.x射线在晶面上的“反射”与可见光在镜面上反射不同：
    (1)可见光的反射限于物体的表面，而x射线的“反射”是受x射线照射的所有原子(涉及晶体内部)的散射线干涉加强而形成。
    (2)可见光的反射无论入射光线以任何入射角入射都会产生。x射线只有在满足布拉格方程的某些特殊角度下才干“反射”。
13.俄歇电子能谱表面微区分析原理
俄歇电子的产生是由原子内壳层电子因电离激发留下一个空位，引起较外层电子向这一能级跃迁使原子释放能量，该能量使外层电子进一步电离，发射一个与原子序数相关的俄歇电子，检测俄歇电子的能量和强度可以获得表面层化学成分的定性和定量信息。
14.热分析方法
热分析方法是根据矿物在加热过程中所发生的热效应或重量变化等特性来研究和鉴定矿物的一种方法。目前应用较广的方法有差热分析法、热重分析法、微分热重分析法、热膨胀法、差示扫描热量分析法和逸出气体分析法。
差热分析（DTA），是根据不同温度下出现的不同热反映的原理来对矿物进行鉴定。
热重分析法 (TG)，是通过测定矿物在加热过程中重量的变化来鉴定矿物的一种方
15.差热分析法工作原理
(1)差热分析简写为DTA，是根据不同温度下出现的不同热反映的原理来对矿物进行鉴定。通过研究这些矿物加热或冷却到某温度点会发生放热反映或吸热反映的特性，在测试过程中，将会发生热反映的待测矿物与不会发生热反映的某种已知标样(标准矿物或中性体)一同放在加热炉中加热升温或降温，当加热或冷却到某个温度点时，待测样品由于发生热反映使它与标样之间的温度不一致。
(2)由于试样与标样之间在某温度点下存在着固有温度差，将它们的温度差绘成差热曲线。q
(3)在矿物鉴定期，将试样的差热曲线跟所查阅的有关手册中的已知矿物的差热曲线进行对比，假如互相之间能吻合，则可拟定待测样品的矿物名称，这就是用差热分析法来鉴定矿物的原理。q
16.元素在矿物原料中的赋存状态
元素在矿物原料中的赋存状态有3种，即：独立矿物形式、类质同象形式和吸附形式。
17.原料与产物内组成矿物的定量
原料与产物中矿物定量基本方法 (1)分离矿物定量法；(2)显微镜下定量法；3)特性元素化学分析定量法；(4)仪器分析定量法。
1）分离矿物定量法（实验法）
a）重力分离法（重选）：运用不同矿物之间密度的差异进行矿物分离
b）磁力分离：是运用原料中不同矿物间磁性的差异进行矿物分离的。适于磁力分离的矿物重要是强磁性矿物(亚铁磁性物质)和部分弱磁性矿物(顺磁性物质)。
c）介电分离是在具有一定介电常数的介电液中进行的，将介电分离仪的电磁振荡电极插入介电液中，在电极周边形成交变非均匀电场，电场强度自电极向外减少。
d）选择性溶解法：选择性溶解法是运用矿物化学性质的差异，特别是矿物在不同溶剂中溶解性的差异，使不同矿物分离。
2） 显微镜下目估定量
面测法： 面测法是根据光片或薄片中的各矿物所占面积百分含量等于矿物在原料中所占体积百分含量的原理来测定矿物的含量。
线测法： 线测法是根据矿片表面不同矿物沿一定方向直线上线段截距长度百分含量与其在原料中的重量百分含量相等的原理进行测量的。 
点测法：点测法的原理是矿片上各种矿物表面所占点数之比与各矿物在原料中的体积之比相等。
3）化学分析矿物定量：是运用矿物原料化学成分与其组成矿物化学成分的相关性，通过一定的数学运算来进行矿物定量。
4）仪器分析矿物定量  自动图像分析法：一，运用矿物在显微镜下的光化学性质的差异（反射率、折射率、颜色等）来辨认矿物。二，运用电子探针或扫描电镜生成矿物图像（背散射电子图像或元素特性X射线图像等），根据矿物化学成分的差异辨认矿物。x射线衍射定量分析是在定性物相分析的基础上进行的，其原理是混合原料中某种物相(矿物)的含量Q与其特性衍射峰的强度I成正比。
18.简述分离矿物定量法的基本原理及特点
(1)原理：运用待测矿物与原料中其他矿物性质的差异，将待测矿物从原料中分离出来而进行定量的一种方法。（2分）
(2) 该法重要合用于某些易于分选且嵌布粒度较粗大的矿物定量，对于嵌布粒度细小且难以分离的矿物的定量则不合用。（2分）
(3)该法定量结果准确可靠，但操作过程繁琐、费时、费力，其应用受到了一定的限制。（2分）
19.元素赋存状态研究方法
（1）重砂分离法
（2）选择性溶解法：酸碱浸出法：选择合适的溶剂，在一定条件下，对载体矿物进行溶解或浸出，根据矿物中有关矿物组分的可溶性，以及待测元素与主元素可溶性的相关性，分析判断元素在载体矿物中的赋存状态。
无机盐或有机酸浸出法：当有用元素以离子吸附形式被吸附在黏土或其他矿物中时，可用无机盐或有机酸浸出， 常用的选择性浸出试剂有：无机盐类、有机酸类、无机酸、碱等。
（3）电渗析是基于在外加直流高压电场的作用下，将矿物中呈吸附状态的元素离子解吸下来，并向极性相反的电极迁移。
（4）矿物微区分析法：用于研究元素赋存状态的矿物微区分析方法重要涉及：扫描电镜、电子探针、离子探针等，其原理是通过对元素在矿物表面分布特性的检测，来判断元素的赋存状态。
20.简述磁铁矿在铁矿石中的嵌布特性与其可磨性和可选性的关系？
有用矿物的嵌布特性，指矿石中有用矿物的颗粒大小、形状、与脉石矿物的结合关系以及空间分布特点，它是有关矿物空间形态的综合概念。结晶粒度粗，易磨易选，反之难磨难选
21.简述在实验室将块状铁矿石加工成化学分析样的制样流程并画出流程图（4分）
答：简述略：一共4分的题，随便写写就可以
  流程图如下 

三  计算题
1.化学多元素分析矿物定量（见课本P164）  2.配分计算（见课本P190）