在矿物原料中同一种元素往往会以不同的矿物形式产出。例如，石英中铁的赋存形式有磁铁矿、赤铁矿和褐铁矿等。这些含有同种元素的不同矿物，彼此的性质相差悬殊，选矿提纯方法和工艺也截然不同。
因此，矿石中有用和有害元素的赋存状态是拟定选矿提纯方案和预测分选指标的重要依据。
元素的赋存状态分析主要解决两个方面的问题：一是元素在矿石或产品中的存在形式，二是元素的物相组成及其在不同矿物相中的分布。
一、元素的赋存形式
有用和有害元素在矿石中的赋存状态可分为三种主要形式：①独立矿物；②类质同象；③吸附形式。
对普通脉石英、石英岩和石英砂岩等石英原料来讲，主要的杂质来源为矿石中的各种独立矿物，这类杂质可通过传统工艺提纯去除绝大部分，但包裹体和类质同象等石英内部杂质虽然含量较低，但由于其特殊的赋存状态，去除难度非常大，是大多数石英原料提纯的瓶颈。
元素的赋存形式分析一般采用化学物相分析、光学显微镜分析、电子显微镜分析、电子探针分析等手段。
（一）独立矿物
元素以独立矿物存在于矿石中，包括单质矿物、化合物和胶体矿物三种类型。在矿石中，同一元素可以呈一种矿物形式存在，也可以呈几种不同矿物形式存在。
（1）同种元素自相结合成自然元素矿物，称为单质矿物。常见的单质矿物如自然金、自然银、自然铜、自然铋等。
（2）两种或两种以上元素互相结合成化合物的形式赋存于矿石中，这是元素的主要赋存形式。如铁和氧组成磁铁矿和赤铁矿；铅和硫组成方铅矿；铜、铁、硫组成黄铜矿等。
（3）通过胶体沉积的方式形成的矿物称为胶体矿物，一部分铁、锰、磷等的矿石就是由胶体沉淀而富集的。当胶体溶液产生沉淀时，某些有益和有害组分也会随之混入，形成像褐铁矿、硬锰矿等的胶体矿物。
（二）类质同象
在矿物结晶过程中，其构造单位中某种质点（原子、离子或分子）可以被性质相似的其他质点替换，而不破坏其晶体结构的现象，称为类质同象。
如在石英晶格中，Si4+常常被A13+、Fe3+、B3+、Ti4+、Ge4+和P5+代替。
图1 微量元素在石英晶格中类质同象的结构示意图
这些稀散元素一般无法用机械分选的方法回收，通常需要采用火法或湿法冶金的方法回收。
需要指出，某些呈独立矿物形式存在的矿物，有时可以呈1-2μm的微小乳滴状或叶片状包裹体赋存于另一种矿物中。当矿物以这种微细分散状态（<10μm）赋存时，采用机械选矿的方法已无法分离。因此，通常将这种微细包裹体形式存在的矿物划归为分散状态，其可选性与类质同象状态相似。
（三）吸附形式
某些元素以离子状态被另一些带异性电荷的物质所吸引而存在于矿石或风化壳中的赋存形式称为吸附形式。外生成因的矿石中有些元素常呈此种状态存在，例如，花岗岩风化壳中粘土矿物所吸附的稀土元素，我国近年来发现的离子型稀土矿就属于此类矿物。
如果有用元素以这种形式存在，则用一般的化学物相分析和岩矿鉴定方法查定是无能为力的。
元素的赋存状态不同，处理方法和难易程度都不一样。矿石中的元素呈独立矿物存在时，一般用机械选矿的方法回收。以类质同象、微细包裹体和吸附形式存在的有用元素，用机械选矿方法是无法回收的，通常需要采用火法或湿法冶金的方法回收。
二、元素赋存状态分析的基本方法
由于元素在矿石中赋存状态的多样性，因而考查的方法和程序亦随矿石特点和任务要求的不同而有所不同，常常需要几种方法互相印证补充，才能得出可靠的结论。
元素赋存状态分析通常是在化学分析和矿物组成分析的基础上进行的，其目的在于确定元素的赋存形式（独立矿物、类质同象、吸附形式）和元素不同赋存形式所占的比例大小。元素赋存状态分析的基本方法包括以下几种。
（一）化学物相分析
对于以不同类型独立矿物形式存在的元素，一般可采用化学物相分析的方法，确定元素在不同矿物中的分布数量和所占比例。
（二）矿物微区分析
为了进一步查明元素的独立矿物或载体矿物（元素以次要或微量成分存在于该矿物中）的种类，通常采用光学显微镜、电子显微镜、电子探针、离子探针等手段进行矿物微区分析。
光学显微镜分析利用不同矿物相在显微镜下光学性质的差异来鉴定和分析矿物，多用于分析矿石样品中矿物的种类和相对含量，确定某元素独立矿物的种类和可能的载体矿物种类，初步分析元素的赋存状态。
电子显微镜、电子探针、离子探针等显微分析方法，是微细微量矿物鉴定和分析的有效手段，尤其是能够采用能谱分析、波谱分析或质谱分析的方法测定某一矿物相的微区化学成分，或采用元素特征X射线面扫描的方法分析元素在矿物中的存在形式。
因此，这些分析方法已成为元素赋存状态研究的主要方法，可用于独立矿物化学成分的测定、类质同象成分的测定以及矿物内部环带和细小包裹体化学成分的测定等。
例如：采用电子探针元素特征X射线面扫描的方法，能够准确判断元素是以独立矿物形式存在，还是以类质同象形式或微细包裹体形式存在。
如果某元素在某一矿物相中显著富集，则其特征X射线面扫描图像为明亮的均质光斑，说明该元素以独立矿物形式存在；如果某元素在某一矿物相中含量很低且分布均匀，则其特征X射线面扫描图像为均匀的星散状细小亮点，说明该元素以类质同象的形式存在；如果微量元素在矿物表面分布不均匀，其特征X射线面扫描图像为分布不均匀的细小亮斑，则说明该元素是以微细包裹体的形式存在。
（三）电渗析法
电渗析法是研究吸附形式元素赋存状态的有效方法。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离子解吸下来，并向极性相反的电极迁移。从矿物中迁移到水中的数量与矿物中该元素的总量之比，称为该元素的渗析率。
显然，呈吸附状态元素的渗析率远远大于呈其他状态的渗析率，根据渗析率的大小，即可判定元素的赋存状态。元素不同赋存状态的渗析率大小顺序为：吸附态>独立矿物态>类质同象态。
（四）单矿物化学成分分析
单矿物的化学成分分析通常是对分离提取的单矿物进行化学分析，但矿物分离提取困难时，也可以采用电子探针、离子探针等方法进行矿物微区成分分析。
通过单矿物的化学成分分析能够准确掌握矿物中各种成分的含量，对于判断元素的赋存状态具有重要作用。
通常，常量元素主要以独立矿物的形式存在，而微量元素则主要以类质同象或微细包裹体的形式存在。
三、元素的配分计算
元素的配分是指矿石中有用元素在各种矿物中的含量和比例，也可理解为有用元素在独立矿物中所占的比例和呈分散状态（从选矿观点看，凡有用元素以用机械方法难于分选的微细包裹体、类质同象或吸附形式存在的，均可称呈分散状态）所占的比例。
根据元素配分计算的资料，可以了解元素集中（可以用机械方法分选出来的独立矿物）与分散（呈分散状态的矿物）的情况，可以预测选矿的最大回收率、精矿的最高指标（品位）、尾矿的合理损失品位和去除有害杂质的可能性等，可以为选矿提纯提供重要资料。
元素的分配计算是在元素的赋存状态已基本查清的基础上进行的。为进行元素的配分计算，需要获得如下的参数资料：①矿石中矿物的百分含量；②该元素在不同矿物中的含量；③该元素在矿石中的含量（品位）。
本文由中国粉体技术网独家编辑整理，转载请联系授权，未经允许禁止转载、摘录、镜像等操作！
如需矿石样品检测，请添加微信15311499522
更多精彩！欢迎扫描下方二维码关注中国粉体技术网官方微信（粉体技术网）
|
