工艺矿物学多媒体课件

《工艺矿物学》多媒体课件适用专业：矿物加工工程山东科技大学化工学院工艺矿物学多媒体课件课程性质：选修课课堂总学时：40学时授课时间：周一--周十课程性质：选修课1总论工艺矿物学所面临的课题；工艺矿物学的研究对象、研究内容；工艺矿物学研究中的取样问题及常见的样品处理方法。2矿物的偏光显微镜下鉴定晶体光学基本知识；偏光显微镜的构造及使用方法；透明矿物在偏光显微镜下的光学性质；教学内容1总论教学内容3反光显微镜下的矿物鉴定反光显微镜的构造；不透明矿物在反光显微镜下的光学性质。4矿物材料研究中常用测试技术X射线衍射分析（XRD)；透射电镜(TEM)；扫描电镜(SEM)；电子探针微区分析；俄歇电子能谱表面微区分析；热分析方法（差热和热重）－－－原理及方法3反光显微镜下的矿物鉴定5矿物的定量分析方法及原理分离矿物的工艺方法；显微镜下矿物的定量分析；化学多元素分析方法；自动图象分析仪矿物定量方法；X射线衍射分析法。－－－原理及方法6原料与产物中元素的赋存状态元素的存在形式；元素存在状态的研究方法；元素的配分计算方法。5矿物的定量分析方法及原理

总论1、工艺矿物学研究所面临的问题；2、工艺矿物学的研究对象；3、工艺矿物学研究内容；4、工艺矿物学研究中的取样问题

总论1工艺矿物学研究所面临的问题

人类对矿物原料的利用已有数千年历史，但大规模地开发和采掘则还是20世纪初的事。随着近代大工业的建立，各国正以前所未有的规模和速度消耗着地下资源。资源危机，已成为当今世界一个普遍性的社会问题。目前地壳上已知的3500余种矿物，当前能被利用的仅140多种，不到4％，由于选冶工艺原因，有限的矿种资源，又有相当大的一部分被白白丢失。

如对于黑色金属是20％，有色金属是40％，稀有金属的损失则高达50％以上。1工艺矿物学研究所面临的问题工业生产的迅猛发展，一方面是使越来越多的低品位、细颗粒、共生组合复杂的矿石进人选冶工业部门；另一方面是对回收指标的要求日趋增高。因而加强资源综合利用，提高有用组分回收率，是应付这一挑战的有效途径。工艺矿物学，即是在工业生产和技术进步的有力推动下，应运而生的一门新兴边缘学科。工业生产的迅猛发展，一方面是使越来越多的低品位、细颗粒2工艺矿物学的研究对象及课程的基本任务工艺矿物学的研究对象是一些用物理手段无法进一步分割的单一无机矿物晶体所组成的集合体。这些集合体中的组成矿物，不论是天然矿物，或工业生产中的合成矿物，都具有由其元素组成和晶体结构所决定的物理化性质。

工艺矿物学概念：是以工业固体原料及其加工产物的矿物学特征和加工时组成矿物的性状为研究目标的边缘性科学。

2工艺矿物学的研究对象及课程的基本任务课程学习的基本任务：工艺矿物学，作为一门服务于现代工业生产的应用学科，研究内容覆盖到无机材料的多数领域，在矿产资源评价、选冶加工、产品质量分析等方面，有着其他学科难以替代的作用。

工艺矿物学的基本任务是：(1)研究工业固体原料与其加工产物的矿物组成及其分布特征（嵌布粒度）；(2)对影响或制约生产工艺运行质量的矿物性状进行分析。这些性状包括几何、物理、化学等方面的表现与特征。课程学习的基本任务：3工艺矿物学研究内容

工艺矿物学研究的内容广泛而深刻。从学科的历史发展和今后可以预见的一个时期来看，其研究领域主要有以下10个方面。

（1）原料与产物中的矿物组成工艺矿物学的一项基础性工作。任务：查清原料与产物中所有矿物种(亚种)属；判明各主要矿物成分的变化规律；考察伴生物质的特征，确定各组分的含量。矿物组分既是生产工艺运行质量的重要体现，又是加工时参与物理、化学作用的直接对象。因而对它的考察关系到整个研究工作成功与否的关键，也是难度最高的一项工作。3工艺矿物学研究内容进行组成矿物研究时，对矿床中的矿物，不能只着眼于当前有用的矿石矿物，对脉石和可能混入的围岩矿物同样也要认真考查。地质探矿储量计算时，尽管仅考虑对矿石矿物的回收，但选别加工时，作为与之相伴的脉石矿物同样要参与全部分选过程。对脉石矿物一无所知或所知甚少，都将影响矿石矿物的有效回收。特别提示：今天认为是无用的脉石矿物，随着工业技术的进步，成为矿石矿物的事例也是很普遍的。特别提示：今天认为是无用的脉石矿物，随着工业技术的进步，成为（2）原料与产物中的矿物粒度分析

粒度是矿物的一种重要的几何形体特征，对产品质量和生产工艺都有重要影响。矿石分选时，矿物特别是有用矿物的粒度大小，既是确定磨矿细度的关键因素，又对流程方案的选择有重要影响。当从金矿中提取含金矿物时，如含金矿物是0.25—5.0mm以上的粗粒，宜采用重选工艺予以回收；对于－74um的金矿物则多用浮选法回收；当粒度在5—10um以下时，氰化法是最有效的方式。实例（2）原料与产物中的矿物粒度分析当从金矿中提取含金矿（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配比例，一种元素可有多种不同的存在形式，而加工工艺方法通常是随矿物相的不同而改变。（如铁矿石中铁元素的赋存状态）物相磁性铁硅酸铁硫酸铁氧化铁全铁，％含量,%24.321.601.330.4027.65分布率，%87.965.784.811.45100表2铁矿石铁物相化学分析结果

含量,%24.321.601.330.4027.6587.9（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。选矿工艺中，矿石受到破碎、磨矿作用时，原来相互紧密聚集的各种矿物，由于矿石分裂成小体积的碎粒，使得部分矿物解离为单体，矿物由共生改变为单体即为矿物的一种性状。（4）矿物在工艺加工进程中的性状（5）矿物工艺性质改变的可能性和机理

按分选要求使矿物工艺性质朝预定方向作某种程度的改变，是浮选中早已普通采用一种作法。在矿浆里添进捕收剂后，部分矿物表面的疏水性增强，矿粒就易于为气泡所捕收。使用抑制剂，矿物表面亲水性增强，可阻止捕收剂与矿物表面的作用。

实例：受到各种外力作用的矿粒，工艺性质都会有程度不同的改变。经超声波处理后的矿粒，不仅表面的污垢被清除，而且晶体内部结构缺陷也要发生变化。（5）矿物工艺性质改变的可能性和机理（6）判明尾矿和废渣（工业废弃物）综合利用的可能性工业废渣包括各种冶金炉渣、燃煤锅炉渣、火电站的煤灰渣等。每冶炼lt铁，会产生300－1000kg的高炉渣；锅炉每消耗1t煤将产生150－450kg煤渣。这些废渣不仅占用耕地，堵塞场地，河流，交通，而且还污染空气。因此工业上一直在寻求对它们的综合利用。选矿厂产生的尾矿和废渣相比，不仅数量多，而且组成复杂，含有的有用成分的价值也高。实例：选金厂的尾矿，除了可提取出金、银等元素外，高含量的硫化矿物又是生产硫酸的好原料；选铁后的尾矿通过处理可以作为充填材料使用。（6）判明尾矿和废渣（工业废弃物）综合利用的可能性

（7）矿物的工艺性质与元素组成和结构的关系

不同矿区，即使是同一矿区的同—种矿物也往往呈现出不同的工艺性质。自然界完全一样的矿物是没有的。由于组成元素的不同，晶体结构的差别，矿物的物理、化学性质会呈现出程度不同的波动。

一般随着矿物中杂质元素的增多、晶体结构对称性的下降、均一性的破坏，矿物浮选时与药剂的作用就愈是活跃。

（7）矿物的工艺性质与元素组成和结构的关系为了准确地指导矿物分选，就必须深入到矿物内部组成和微观结构中，查明它们与矿物分选性质间的因果关系，用以指导和预测矿物分选工作。实例：就可浮性而言，辉铜矿的等轴变体就比斜方变体差，单斜晶系的磁黄铁矿与六方晶系的磁铁矿相比，不仅磁性强，可浮性也要好。为了准确地指导矿物分选，就必须深入到矿物内部组成和微观结构中（8）查明矿石工艺类型空间分布规律，编制矿物工艺图

该研究是工艺矿物学中涉及相邻学科最多、工程最为庞大一项工作。其目的是为矿山采掘、选厂生产的合理高效运行提供依据。（9）研究工业固体原料加工前的表生变化出露于地表和构造断裂带附近的矿床，由于风化作用，其矿石一系列物理、化学性质都会改变。风化矿石的一般特征为：矿石疏松多孔、金属含量增高、矿物种类增加，大量元素以胶体吸附方式附着于细分散的产物上，矿物表面覆盖有各种薄膜或者薄壳等。

（8）查明矿石工艺类型空间分布规律，编制矿物工艺图实例：风化作用形成的表生产物，无论是开采、分选，还是冶炼和原生矿石都有着明显差别。工艺矿物学必须在查明矿石表生变化性质的基础上，准确确定表生产物的边界，对其经济技术价值、储量和处理工艺进行单独的评价和研究。（如硫化物和金属氧化矿物可浮性的差异）实例：风化作用形成的表生产物，无论是开采、分选，还是冶炼和原（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。如果掌握了成矿作用与工艺性质之间的内在联系，就可以从成因矿物学的高度，论述和预测矿石的工艺性质。在工艺矿物学里，建立起一个重要的分支理论体系（成因矿物学），以推动学科的不断完善与发展。（10）分折矿物工艺性质的生成条件3工艺矿物学研究中的取样问题

3.1概述工艺矿物学研究，主要是为地质、选矿、冶炼提供资料。资料准确与否直接影响到这些工作的试验过程和质量。实际进行矿石性质考查的样品数量，不论是与选矿试验的矿石量，还是和自然界中的矿床储量相比，其量都很小。因此，对于进行工艺矿物学考查的样品，要求具有充分的代表性。

3工艺矿物学研究中的取样问题

样品代表性不好，即使后续的具体观测工作如何精确细致，由此提供的工艺矿物学资料价值都不会很高。为了保证试样的代表性，根据研究的目的和内容，获取样品的方式有2种。

一是在现场取样点上采取地质标本样。二是从分选产品及试验用矿样中抽取；样品代表性不好，即使后续的具体观测工作如何精确细致，由注解：

现场取样前，必须对矿床、矿体产状以及矿石的矿物组成、结构、构造、嵌布粒度、化学组成、有益和有害元素赋存状态了解清楚，这样才能制定出合理的采样方案，得到具有充分代表性的矿样。3.2影响矿样代表性因素分析影响矿样代表性的因素概括为地质和开采两大类因素。(1)地质因素

取样时，首先考虑矿体本身的变化，即整个矿体的稳定程度。完全均一的矿体是很少的。注解：绝大多数矿体在矿石类型、结构、构造、矿物组成、粒度特性、有益和有害组分赋存状态、平均品位等方面，在空间的各个部位均是变化不定的。采样前，首先根据矿体的特征，将矿石划分为不同的类型。求出不同矿石类型在整个矿量中所占的比例，按照此比例采取的各种类型矿石的混合样，就具有了整个矿体的代表性。实例：对于一些有色金属矿床，原生的硫化矿石与次生的氧化矿石，分选性质差别很大，这样就必须分别采样。绝大多数矿体在矿石类型、结构、构造、矿物组成、粒度特性、有益

(2)开采因素

由于矿石开采方法的不同，除了使原有影响因素复杂化外，又增加了一些新因素。开采过程中，与矿体接触的围岩和矿体内的夹石必然要混入到采出的矿石中。一般露天开采围岩混入量为5％－－10％；地下开采的围岩混入量为l0％一20％，个别甚至可达25％一30％，细脉状矿体混入量更大（贫化率）。

处理方法：采样时就要把围岩和夹石含量按比例混入到矿样中。（要与采矿人员密切配合）(2)开采因素注解1有代表性的样品具有的特征代表该矿床主金属（或伴生有益组分）各品级储量；代表该矿床各类型矿石的平均品位，包括高、中、低三种品位；代表矿石的矿物组成及化学成分；代表围岩、夹层和脉石的种类、性质及含量；代表有用矿物的粒度特征及矿石的结构、构造特征。注解1有代表性的样品具有的特征注解2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。取样的数目，从提高试样代表性的角度来看，愈多愈好。但过多会造成浪费，一般至少要有4个以上的采样点。如果试样为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。注解2样品的取样网络布置方法

工艺矿物学研究用的矿块地质样，如果在现场采取，可在各采样点上，按照矿石类型、结构、构造、工业品级的差别以及岩性和层位不同的顶底板围岩和夹石中采取。现场取样时，每种矿块标本2—3块，规格不小于100mm×70mm，对矿石物质组成进行比较全面系统的研究。若在运回实验室的选矿样中抽取，首先就要用铁锹在水泥地面上将矿样充分拌匀、摊平，然后在其上等距离地均匀拣取矿块。工艺矿物学研究用的矿块地质样，如果在现场采取，可在各采样点选矿试验用矿样数量和块度一般很大。在正式进入可选性研究之前，都要经过破碎、筛分、混匀、缩分工序。用于工艺矿物学研究的样品（镜下观察或仪器分析测试），根据工作需要从块状样中抽取适当数量的样品，经过清洗后，磨制成为可供镜下观察用的光(薄)片。选矿试验用矿样数量和块度一般很大。在正式进入可选性研究之前，

研究分选产品工艺矿物学性质的样品，一般从选矿流程考查样品中抽取。该样品不能直接用来进行工艺矿物学性质观测，需要经过脱泥和筛分。脱泥是为了清除细泥(指5—10um以下的微粒)。当样品中的矿石颗粒附上矿泥后，矿物的真实分布状况将会部分或全部被掩盖。胶结在一起的泥团，不仅使观测者无法得到产品中矿石颗粒的实际粒度分布，同时，还会造成一系列其他方面的假象。研究分选产品工艺矿物学性质的样品，一般从选矿流程考查样品中试样最小重量的确定方法从分选试验或选矿产品中抽取样品时，取样重量要适宜，过多不但样品采制困难，过少又无法保证矿物试样的代表性。

试样最小重量与物料中矿石最大粒度、矿石的稳定性及取样块度有关，计算公式：注解：G－试样的最小重量，kg；d—试样中颗粒的最大颗粒直径，mm；因数K与有用组分的含量、颗粒大小和浸染均匀程度有关；而指数t与矿物连生体和颗粒的硬度、韧性、脆性和裂隙度等有关，取值方法如下表（page10表1－1，1－2所示）。试样最小重量的确定方法注解：工艺矿物学多媒体课件工艺矿物学多媒体课件工艺矿物学研究中常见的样品处理方法样品混匀法是缩分前重要的作业，常用的方法有4种。(1)铁锨拌匀法：先用铁锨将试样堆成锥形的矿堆。然后在附近立一小木柱为中心，逐渐将试样轻轻撒在木柱轴心，另行堆成新的圆锥。大量试样通过反复堆锥，即可混匀。(2)环锥法：用铁锹将圆锥形堆变成大圆环，然后再把圆环两边的试样堆成圆锥，反复数次，即可实现大量试样的混匀。工艺矿物学研究中常见的样品处理方法(3)滚移法：样品粒细且量不多时可用此法混匀。将要混匀的试样置于橡皮布或油布上，提起油布的对角，使其中的试样来回翻滚。每翻1次调换1次油布的对角。经过5—6次的翻滚，就能使样品充分混匀。(4)槽型分样器法对于粒度细数量少的细粒或粉砂矿试样，通过槽型分样器进行2等分，亦可达到混匀的目的。(3)滚移法：样品粒细且量不多时可用此法混匀。样品二分器样品二分器样品缩分法常用堆锥四分法或网格法进行。前者将规则的圆锥压平成圆盘。再以十字板分格为4份，以对角二分作为缩分出的试样。网格法是将试样混匀薄薄地平铺于油布成橡皮布上，然后划分成小方格，用平底小铲逐格取样。样品缩分法不锈钢缩分器(格槽缩分器)不锈钢缩分器(格槽缩分器)矿浆试样晾晒副样1混匀、缩分将样品筛分为不同粒级(100目，200目，240目，325目，600目)混匀、缩分化学分析混匀、缩分混匀、缩分研磨筛分化学分析铁物相分析X射线衍射分析矿物组成分析副样2工艺矿物学研究副样3研磨图1－4流程矿浆样品的处理流程图

矿浆试样晾晒副样1混匀、缩分将样品筛分为不同粒级(100目，矿石（＋100mm）颚式破碎机（粗）颚式破碎机（－8mm）辊式破碎机（－2mm）混匀、缩分副样2混匀、缩分副样1振动磨研磨混匀、缩分副样3化学分析样图1－3诺普铁矿块矿制样流程图

矿石（＋100mm）颚式破碎机（粗）颚式破碎机（－8mm）辊作业：Page17(1-3)作业：2矿物的偏光显微镜鉴定

自然界发现的天然矿物有3500多种，另外还有数量众多人造矿物，这些矿物均有其自身的化学组成、晶体结构、一定的形态和物理性质，是组成岩石、矿石及工艺产品的基础。

为了充分利用和研究这些物质，必须对矿物有全面的认识和了解。

目前鉴定和研究矿物的方法很多，从简单的肉眼鉴定到先进的仪器分析。然而，显微镜鉴定方法仍然是最基本的技术手段。以下介绍晶体光学的基本原理、偏光显微镜构造及矿物鉴定方法。

2矿物的偏光显微镜鉴定2.1晶体光学基本知识在可见光中，矿物分为透明、半透明和不透明三大类，非金属矿物绝大部分为透明矿物，金属矿物大多为不透明矿物。在鉴定和研究透明矿物时，应用最广泛的方法就是晶体光学法，也就是偏光显微镜研究方法。

研究方法：将样品磨成0.03mm厚的薄片，在偏光显微镜下，观察矿物的各种光学性质，达到鉴定矿物、研究矿石的结构、构造及工艺加工特征的目的。2.1晶体光学基本知识2.1.1晶体光学基本知识根据光波的振动特点，光分自然光和偏光。1.自然光直接从光源发出的光一般都是自然光，如太阳光、灯光等，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。2.1.1晶体光学基本知识2.偏振光及振动面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，偏光振动方向与传播方向所构成的平面称振动面。2.偏振光及振动面注解（晶体光学2个概念）1.偏光化作用：使自然光转变为偏光的作用称为偏光化作用。晶体光学研究中主要应用偏光，主要工具是偏光显微镜。2.偏光镜：根据双折射作用(如尼科尔棱镜)或选择性吸收作用(偏光片)产生偏光的原理制成，自然光通过偏光镜(起偏镜)后即转变成振动方向固定的偏光。注解（晶体光学2个概念）2.1.2光在均质体与非均质体中的传播特点均质体和非均质体的概念根据矿物的光学性质，物质可分为均质体和非均质体两大类。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。非均质体中级晶族和低级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。2.1.2光在均质体与非均质体中的传播特点光波在透明矿物中的传播特点入射到均质体上的光波，光学性质不变。自然光射入均质体后，仍为自然光；偏光射入均质体后仍为偏光，其振动方向基本不改变。特定频率的光波在均质体中传播时，传播速度不变，折射率值只有1个。光波在非均质体中的传播特点特定频率的光波在非均质体中传播时，其传播速度和折射率随光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。光波在透明矿物中的传播特点光波射入非均质体，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。双折射率：2个方向偏光的折射率值之差称为双折射率。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。注：中级晶族晶体只有1个光轴方向，称为一轴晶；低级晶族晶体中有2个光轴方向，称为二轴晶。工艺矿物学多媒体课件2.1.3光率体概念：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。注解：光率体是光波振动方向与相应折射率值之间关系的一种光性指示体。不同种类晶体的光学性质不同，所构成的光率体形状也不相同。均质体的光率体特征光波在均质体中传播时，向任何方向振动，其传播速度和折射率值都不变。均质体的光率体是一个形状规则的圆球体，如图2—22.1.3光率体均质体的光率体是一个形状规则的圆球体注解：均质体光率体任何方向的切面部是圆切面，圆切面的半径代表均质体的折射率值(N)。均质体的光率体是一个形状规则的圆球体注解：均质体光率体任何方非均质一轴晶光率体特征中级晶族矿物晶体的水平结晶轴单位相等，其水平方向上光学性质相同，有最大和最小2个主折射率值，以符号Ne和No表示。光波振动方向平行Z轴时，相应折射率值为Ne，光波振动方向垂直Z轴时，相应折射率值为No；光波振动方向与z轴斜交时，其折射率大小在Ne与No之间；一轴晶光率体是一个以z晶轴为旋转轴的旋转椭球体，旋转轴为该矿物的光轴。非均质一轴晶光率体特征在不同矿物中，Ne与No值大小不同，若Ne＞No，光率体为一个长轴旋转椭球体，如图2—3a，该光率体称为一轴晶正光性光率体，相应矿物称一轴晶正光性矿物。若Ne＜No，光率体为一个扁形旋转椭球体。如图23b，该类光率体称为一轴晶负光性光率体，相应的矿物称一轴晶负光性矿物。在不同矿物中，Ne与No值大小不同，若Ne＞No，光率体为一Ne＞No，光率体光性为正，光率体为一长轴旋转椭球体。Ne＜No，光率体光性为负，光率体为一扁形旋转椭球体。Ne＞No，光率体光性为正，光率体为一长轴旋转椭球体。Ne＜小结1.一轴晶光率体是旋转椭球体，无论光性正、负，其旋转轴都是Ne轴，其水平轴为No轴。2.Ne与No代表一轴晶矿物折射率的最大与最小值，称主折射率。Ne与No的差值为一轴晶矿物的最大双折射率，主折射率Ne与No的相对大小决定一轴晶矿物的光性正负。小结3.在偏光显微镜下鉴定透明矿物时，遇到的是矿物晶体不同方向的切面(即不同方向的光率体切面)。一轴晶光率体主要切面有下列3种：垂直光轴切面如图2—4a，其切面为圆切面，半径等于No，光波垂直这种切面入射时，不发生双折射，也不改变入射光波的振动方向，相应折射率等于N0，双折射率等于零，一轴晶光率体只有1个这样的圆切面。3.在偏光显微镜下鉴定透明矿物时，遇到的是矿物晶体不同方向的平行光轴的切面如图2—4b为椭圆切面，其长短半径分别为Ne和No，光波垂直这种切面入射时，发生双折射，分解形成2个偏光，其振动方向分别平行椭圆切面的长短半径，相应的折射率分别等于椭圆切面的长短半径Ne与No。

双折射率为椭圆切面长短半径之差，是一轴晶矿物的最大双折射率。这种切面是一轴晶光率体的主切面，它包含光轴，有无数个。平行光轴的切面斜交光轴的切面如图2—4c，为椭圆切面，长短半径为N0和Ne'

。光波垂直该切面入射时，发生双折射，分解成2个偏光。偏光振动方向分别平行椭圆切面的长短半径，相应折射率等于椭圆长短半径N0和Ne'

。双折射率大小介于零与最大双折射率之间。

注解：在一轴晶光率体任何斜交光轴椭圆切面长短半径中，始终有一个是No。斜交光轴的切面工艺矿物学多媒体课件非均质二轴晶光率体

低级晶族矿物晶体属二轴晶矿物。该类矿物晶体3个结晶轴单位不相等，在三度空间方向上存在不均一性。该类矿物有大、中、小3个主折射率值，分别与互相垂直的3个振动方向相当，以符号Ng、Nm、NP表示。当光波沿其他方向振动时，相应的折射率值在Ng、Nm、Np之间变化，二轴晶光率体是1个三轴不等的椭球体，如图2—5。非均质二轴晶光率体工艺矿物学多媒体课件二轴晶光率体中，3个互相垂直的轴代表二轴晶矿物的3个主要光学方向，称光学主轴，简称主轴，即Ng轴、Nm轴、NP轴。包含2个主轴的切面，称主轴面(主切面)。二轴晶光率体有3个互相垂直的主轴面。根据Ng、Nm、Np、的相对大小可以确定二轴晶矿物的光性符号。当Ng－Nm＞Nm-Np为正光性;当Ng－Nm＜Nm-Np，为负光性。二轴晶光率体中，3个互相垂直的轴代表二轴晶矿物的3个主要光学2.2偏光显微镜

偏光显微镜是研究矿物晶体光学性质的重要仪器，与一般显微镜最主要区别是装有2个偏光镜。其中一个偏光镜在载物台之下，称下偏光镜(起偏镜)，自然光通过下偏光镜后变成偏光；另一个在物镜之上的镜筒中，称上偏光镜(分析镜)，二者透过偏光的振动面互相垂直。2.2.1偏光显微镜的构造2.2偏光显微镜镜座：外形为带有直立柱的马蹄形,作用是支撑显微镜的全部重量。镜臂：呈弯背形，下端与镜座相连，上部装有镜筒。为使用方便，可以向后倾斜，但不宜倾斜过大，以防显微镜翻倒。反光镜：是一个具平凹两面的小圆镜，可任意转动，以便对准光源，把光反射到显微镜的光学系统中去。使用时应尽量取得所需亮度，在弱光源或锥光鉴定时使用凹面。镜座：外形为带有直立柱的马蹄形,作用是支撑显微镜的全部重下偏光镜：位于反光镜之上，由偏光片制成。从反光镜反射来的自然光，通过下偏光镜后，成为振动面固定的偏光。

下偏光镜可以转动，以便调节振动方向，通常以“PP”代表下偏光镜的振动力向。锁光圈(光阑)：在下偏光镜之上，可以自由开合，控制光的透过量，缩小光圈可使光度减弱。下偏光镜：位于反光镜之上，由偏光片制成。聚光镜：在锁光圈之上，由一组透镜组成。其作用是把下偏光镜透出的平行光束聚敛成锥形偏光，不用时可以推向侧面或下降。载物台：可以水平转动圆形平台，边缘绕有刻度(360度)，附有游标尺，可直接读出转动角度。物台中央有圆孔，是光线的通道。圆孔旁有一对弹簧夹，用以夹持薄片。物台外绕有固定螺丝，用以固定物台。镜筒:为长的圆筒，联结在镜管上。转动镜筒上的粗动调焦螺旋及微动调焦，可使镜筒上升和下降，用以调节焦距。工艺矿物学多媒体课件注解：两个概念机械筒长：由目镜上端至装物镜处称机械筒长。光学筒长：物镜后焦平面与目镜前焦平面之间的距离称光学筒长。

物镜：

决定显微镜成像性能的重要因素，其价值相当于整个显微镜的1／5—1／2，由1－5组复式透镜组成。其下端透镜称前透镜，上端透镜称后透镜。一般情况，前透镜愈小，镜头愈长，其放大倍率愈大。一般物镜有低倍（4×）、中倍（10×，25×）、高倍（40×）及油浸镜头（100×），使用时可以按需要选用不同放大倍率的物镜。注解：两个概念

目镜：

其作用是把物镜放大的物像进一步放大，便于观察。一般显微镜都有5x、10×2种目镜，并附有测微尺和测微网。

注解：

显微镜的总放大倍率等于目镜放大倍率与物镜放大倍率的乘积（正常最大放大倍数小于1000倍）。目镜：上偏光镜：结构与下偏光镜相同，但其振动面与下偏光镜振动面垂直。以符号“AA”表示上偏光镜的振动方向。上偏光镜可以自由推入或拉出，有的上偏光镜还可以转动。上偏光镜：勃氏镜：

位于目镜与上偏光镜之间，是一个小的凸透镜，可以推入或拉出。在观察细小矿物的干涉图时，缩小光圈可挡去周围矿物透出光的干扰，使干涉图更清楚。勃氏镜：2.2.2偏光显微镜的调节与校正1）装卸镜头

装目镜：将选好的目镜插入镜筒，使其十字丝位于东西、南北方向。

装卸物镜：

显微镜的类型不同，物镜的装卸类型：弹簧夹型是将物镜上的小钉夹在弹簧夹的凹陷处，即可卡住物镜。另外还有转盘型、螺丝扣型、插板型等。2.2.2偏光显微镜的调节与校正转盘型转盘型2）调节照明(对光)装上物镜和目镜后，轻轻推出上偏光镜和勃氏镜，打开锁光圈，推出聚光镜。目视镜筒内，转动反光镜直至视域亮度适当为止。注意：对光时，不要把反光镜直接对准阳光，太强易使眼睛疲劳。2）调节照明(对光)3）调节焦距调节焦距目的是为了使物像清晰可见。将观察的矿物薄片置于物台中心，并用薄片夹子将薄片夹紧。转动粗动螺旋，从侧面看镜头，将镜头下降到最低位置。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。3）调节焦距d）从目镜中观察，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。注解：1.准焦后的物镜与薄片之间的距离称工作距离，常用F.W.O表示。2.工作距离与放大倍率有关，放大倍率愈低，工作距离愈长，反之愈短。d）从目镜中观察，同时转动粗动螺旋，使镜筒缓慢上升，直至视域4）中心校正

在显微镜的光学系统中，载物台的旋转轴、物镜中轴、镜筒中轴和目镜中轴应严格在一条直线上。

此时旋转物台，视域中心物像不动，其余物像绕视域中心作圆周运动，不会将物像转出视域以外。

4）中心校正如果它们不在一条直线上，旋转物台时，视域中心的物像绕某一中心旋转，并把某些物像转出视域之外。这不仅妨碍观察，甚至有时影响某些数据的测定。因此必须进行中心校正。校正方法：校正物镜中心是借助于安装在物镜上的两个校正螺丝来进行的。如果它们不在一条直线上，旋转物台时，视域中心的物像绕工艺矿物学多媒体课件工艺矿物学多媒体课件5）偏光镜的校正在偏光显微镜的光学系统中，上下偏光镜的振动方向应当互相垂直，而且在东西、南北方向上，分别平行于目镜的十字丝。目镜十字丝的方向代表上下偏光镜的振动方向。偏光镜的校正包括3个内容：(1)上、下偏光镜的振动方向调至正交：推入上偏光镜，视域黑暗，证明上、下偏光镜振动方向正交。如果视域不完全黑暗，证明上、下偏光镜振动方向不垂直，这时需转动下偏光镜，直至视域黑暗为止。

5）偏光镜的校正(2)下偏光镜振动方向的确定采用具有清晰解理的黑云母薄片确定。

将薄片置于载物台上，推出上偏光镜，准焦后旋转物台，使黑云母颜色变得最深为止，这时黑云母解理缝的方向，就代表下偏光镜的振动方向，如图2－15。(2)下偏光镜振动方向的确定(3)调整目镜十字丝，使其上、下偏光镜振动方向一致（用黑云母薄片来调整）。

首先推出上偏光镜，将目镜十字丝放在东西、南北方向上，转动物台使云母解理缝平行十字丝之一。推入上偏光镜，如果黑云母变黑暗(消光)说明目镜十字丝与上、下偏光镜振动方向一致；如果黑云母不全黑，则转动物台使黑石母变黑暗(消光)。推出上偏光镜，转动目镜使其十字丝之一与黑云母解理缝平行。这时十字丝与上、下偏光镜的振动方向一致。(3)调整目镜十字丝，使其上、下偏光镜振动方向一致（用黑云母2．2．3偏光显微镜的保养2．2．3偏光显微镜的保养型号:LeicaLeitzDmrxp产地：中国设备单价：50万元技术指标：物镜：最大放大倍数100，分辨率：0.26µm

主要功能：显微分析与鉴定工艺矿物学多媒体课件系统简介

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透反射偏光显微镜系统，将精密的光学显微镜技术、先进的光电转换技术、尖端的计算机图像处理技术完美地结合在一起的一项高科技产品。透反射偏光显微镜可在显示屏上很方便地观察实时动态图像，并能将所需要的图片进行编辑、保存和打印。1.目镜：放大倍数5X10X

2.物镜：放大倍数4X10X25X40X63X100X系统简介

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透反射偏光显微镜系统，将精密的光学显微镜技术、2.3透明矿物在单偏光下的光学性质

在单偏光下观察：矿物的晶体形态、解理、颜色和多色性；矿物的突起、糙面和贝克线。2.3.1矿物晶体的形态每一种矿物都有一定的结晶习性，在不同条件下形成的矿物形态和结晶程度往往不同，研究矿物的形态可以研究矿物的成因。

2.3透明矿物在单偏光下的光学性质提示：薄片中见到的矿物形态并非是矿物的立体形态，而只是矿物某一切面的形态。同一晶体不同方向的切面形状和大小不同。镜下观察矿物的形态时，不能只根据个别切面的外形下结论，必须全面观察，综合分析，得出准确的结论。提示：薄片中见到的矿物形态并非是矿物的立体形态，而只是矿物根据晶体晶面的发育程度,晶体的结晶程度分为：（1）自形晶（a)：晶形完好，晶体由发育完整的晶面包围。晶体呈规律的多边形，晶体与薄片的交线全为直线。（2)半自形晶(b)：晶形较完整，晶体由部分发育完整的晶面和发育不完整的晶面包围，在薄片中呈不规则的多边形。晶体与薄片的交线部分为直线，部分为不规则曲线。根据晶体晶面的发育程度,晶体的结晶程度分为：（3）他形晶(c)：晶形不完整，晶体由发育不完整的晶面组成，在薄片中呈不规则圆粒状。

晶体与薄片的交线全是不规则曲线。（3）他形晶(c)：照片4－1磁铁矿的自形晶结构反光12.5×10

照片4－2自形晶的磁铁矿晶体反光10×25项目成果简介照片4－1磁铁矿的自形晶结构反光12.5×10照片4－4磁铁矿的他形晶反光单偏光12.5×10

照片4－3磁铁矿的半自形晶结构反光单偏光12.5×10

项目成果简介照片4－4磁铁矿的他形晶照片4－3磁铁矿的半自形晶结构2.3.2解理及夹角的测定

许多矿物都具有解理，不同矿物解理的组数、方向、完善程度及解理夹角不同，解理是矿物鉴定的重要依据。

呈现原因：在磨制薄片时，由于机械力的作用，使矿物沿解理面的方向形成细缝,在粘矿片过程中，细缝被树胶充填。由于矿物折射率与树胶折射率不同，光通过时发生折射作用，使这些细缝显示出来，矿物的解理在薄片中表现为一些平行的细缝，称为解理缝。根据解理的完善程度，解理分为3级：1)极完全解理解理缝细、密、直、长，贯穿整个矿物晶粒，如黑云母(图2—17b)。2.3.2解理及夹角的测定2)完全解理解理缝较稀、粗，且不完全连贯，如角闪石(图2—17a)。3)不完全解理解理缝断断续续，有时只能看出解理的大致方向，如橄榄石的解理。注解：影响解理缝清晰度发育的因素1.解理缝的清晰程度与解理的发育程度有关（内因）。2.解理缝清晰度还受矿物与树胶的折射率的相对大小控制，两者相差愈大，解理缝愈清楚；反之解理缝就不清楚。实例：有些矿物虽有解理，但由于折射率与树胶相近而在薄片中看不到解理或解理缝不明显，如长石类矿物（1.52）。2)完全解理解理缝较稀、粗，且不完全连贯，如角闪石(图2注解3.解理缝的宽度除与解理的性质有关外，还与切面方向有关。当切片垂直解理面时，解理缝最窄，代表解理的真实宽度，提升镜筒，解理缝不向两边移动。如图2—18。当切片方向与解理面斜交时，解理缝宽度大于真实宽度，提升镜筒，解理缝向两边移动。当切片方向与解理面的夹角逐渐增大，解理缝逐渐变宽，而且越来越模糊。注解3.解理缝的宽度除与解理的性质有关外，还与切面方向有关。当切片夹角增大到一定程度,解理缝就看不见了，该夹角为解理缝的可见临界角。当切片方向与解理面平行时也看不到解理缝。有解理的矿物，在薄片中不一定都能看到解理缝，主要受切面方向的控制。当切片夹角增大到一定程度,解理缝就看不见了，该夹角为解理缝的

注解4解理夹角的测定具有2组解理的矿物，其解理夹角是一定的，测定其夹角可帮助鉴定矿物。解理夹角在矿物晶体中是确定的，在切片中由于切片方向不同，其解理角大小有一定差别，只有同时垂直于2组解理面的切面才能反映出2组解理的真正夹角。注解4解理夹角的测定解理夹角的测定步骤：(1)选择同时垂直于2组解理面的切面。(2)转动载物台，使一组解理缝平行十字丝的竖丝，记下载物台读数。(3)旋转物台，使另一组解理缝平行目镜竖丝，记下物台读数，两次读数之差就为解理夹角。解理夹角的测定步骤：2.3.3矿物颜色及多色性、吸收性1.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收后产生的。矿物吸收能力的大小与矿物本身的晶体结构性质有关，同时还与薄片的厚度（0.03mm)有关。均质体矿物只有一种颜色，且颜色深浅无变化；非均质体矿物的颜色及深浅随方向而改变，在单偏光下旋转物台，非均质体矿物的颜色和深浅都要发生变化，表现为多色性和吸收性。2.3.3矿物颜色及多色性、吸收性2.矿物的多色性、吸收性1）概念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。吸收性矿物的颜色深浅发生变化的现象。2.矿物的多色性、吸收性2）描述方法非均质体矿物的选择性吸收与矿物本身的光学性质相关，其多色性用光率体主轴表示。一轴晶矿物有两个主要颜色，分别与主轴Ne和No相当，称为二色性矿物。实例：对于一轴晶电气石：多色性公式：No＝深兰色，Ne＝浅紫色，吸收性公式：No＞Ne，富镁一轴晶电气石（No=1.635-1.675,Ne=1.610-1.650）二轴晶矿物有三个主要颜色：分别对应于光率体的三个主轴Ng、Nm、Np，称为三色性矿物。

实例：对于二轴晶矿物角闪石，多色性公式为：Ng＝深绿色、Nm＝绿色、Np＝浅黄绿色，吸收性公式为：Ng＞Nm＞Np，为正吸收，反之为反吸收。2）描述方法2.3.4矿物的边缘、贝克线、粗糙面及突起

由于矿物与树胶的折射率不同，当光线透过二者交界处发生折射、反射等光学现象，视觉表现为边缘、贝克线、粗糙面及突起。（1)矿物的边缘、贝克线概念矿物的边缘在薄片中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缘，称为矿物的边缘；贝克线在矿物的边缘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。2.3.4矿物的边缘、贝克线、粗糙面及突起注解：矿物的边缘、贝克线产生的成因

矿物的边缘和贝克线是由于薄片中两相邻物质的折射率不同，光线在接触处均向折射率高的一方倾斜，从而使该测的光线相对增多，形成贝克线；而在另一测光线较少，表现为矿物的边缘。据此规律可以判断相邻两物质折射率的相对大小。注解：矿物的边缘、贝克线产生的成因注：F1F1、F2F2、F3F3为焦点平面折射率N＞n注：F1F1、F2F2、F3F3为焦点平面折射率N＞n

(2)矿物的糙面

糙面概念在单偏光镜下观察矿物的表面时，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，好像粗糙皮革，这种现象称为糙面。糙面成因分析矿物薄片表面呈现显微状的凹凸不平，覆盖在矿片上树胶的折射率又与矿片的折射率不同。光线通过两者之间界面，发生折射，使矿片表面的光线集散不一，而显得明暗程度不同，给人以粗糙的感觉。

两者折射率相差愈大，矿片表面的磨光程度愈差，其糙面愈明显。

(2)矿物的糙面(3)矿物的突起

突起概念在薄片中，不同矿物表面好像高低不同，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(图2—21)。原因分析矿物的突起现象仅仅是人们视力的一种感觉，在同一薄片中，各个矿物表面实际上是在同一平面上。所以会产生高低的感觉，主要是由于矿物折射率与树胶的折射率不同所引起的。(3)矿物的突起矿物与树胶的折射率值相差愈大，矿物的边缘愈粗，糙面愈明显，则矿物显得突起很高，否则相反。矿物的突起高低，是矿物边缘与糙面的综合反映，树胶的折射率等于1.54，折射率大于树胶的矿物属正突起；折射率小于树胶的矿物属负突起。矿物与树胶的折射率值相差愈大，矿物的边缘愈粗，糙面愈明显，则借助贝克线可以判断矿物突起的正负。当矿物与树胶接触时，提升镜筒，贝克线向矿物内移动时，属于正突起；提升镜筒，贝克线向树胶移动属于负突起。根据矿片边缘、糙面的明显程度及突起的高低，将突起等级划分为6个级，如图2－21和表2.1借助贝克线可以判断矿物突起的正负。小结：矿物的边缘、糙面的明显程度以及突起高低，都是反映矿物折射率与树胶折射率的差值大小。差值愈大，矿物的边界与糙面愈明显，突起愈高。小结：2.4透明矿物在正交偏光镜下的光学性质正交偏光镜，就是除用下偏光镜之外，再推入上偏光镜，使上、下偏光镜的振动方向互相垂直。(“PP”)与(“AA”)垂直。

2.4.1正交偏光镜下矿片的消光现象及消光位消光现象概念矿片在正交偏光镜间变黑暗的现象，称为消光现象。2.4透明矿物在正交偏光镜下的光学性质全消光概念在正交偏光镜间，载物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的切片时，该两种矿片的光率体切面都是圆切面。

光波垂直这两种切面入射，不发生双折射，也不改变入射光的振动方向，下偏光透过矿片后，振动方向不改变，不能透出偏光镜，使矿片呈现为黑色（消光）。旋转物台360度，矿片的消光现象不变，称为全消光。全消光概念在正交偏光镜间，放置非均质体除垂直光轴切片以外的其他方向切片。光波垂直这种切片入射，发生双折射，分解形成2种偏光，其振动方向分别平行光率体椭圆切面的长短半径。在正交偏光镜间，放置非均质体除垂直光轴切片以外的其他方向切片当矿片光率体椭圆长短半径与上、下偏光镜振动方向(AA，PP)平行时

由下偏光镜透出的振动方向为PP的偏光，进入矿片后，其振动方向与矿片上光率体椭圆切面半径之一平行，在矿片中沿与PP平行的半径方向振动，不改变原来的振动方向透出矿片，到达上偏光镜之后，仍与上偏光镜允许通过的振动方向AA垂直，不能透过上偏光镜，故使矿片消光。旋转物台360度，矿片上光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向(AA、PP)有4次平行的机会，这类矿片有4次消光。当矿片光率体椭圆长短半径与上、下偏光镜振动方向(AA，PP)消光位概念：非均质体在正交偏光镜间处于消光时的位置称为消光位。当矿片处在消光位时，其光率体椭圆半径必定与上、下偏光镜振动方向(AA、PP)平行。由于偏光显微镜中的上、下偏光镜振动方向都是已知的(以目镜十字方向代表其方位),可以确定矿片上光率体椭圆半径的方向。非均质体除垂直光轴以外的任意切面，不在消光位时，就会发生发生干涉现象。消光位概念：均质体或非均质体垂直光轴的切片非均质体光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向(AA、PP)平行）消光均质体或非均质体垂直光轴的切片非均质体光率体椭圆半径与上、下当非均质体矿片上光率体椭圆半径KI、K2与上、下偏光镜振动方向(AA、PP)斜交时，由下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光，进入矿片后，发生双折射,分解形成振动方向平行K1、K2的2种偏光。2.4.2正交偏光镜间矿片的干涉现象当非均质体矿片上光率体椭圆半径KI、K2与上、下偏光镜振K1、K2的折射率不等(NK1＞NK2)，在矿片中的传播速度不同(K1为慢光，K2为快光)。K1、K2在透过矿片的过程中，必然产生光程差，以符号R表示。当K1K2透出矿片后，二者在空气中的传播速度相同，它们到达上偏光镜之前，光程差保持不变。K1、K2的折射率不等(NK1＞NK2)，在矿片中的传播速度K1、K2两种偏光的振动方向与上偏光镜振动方向斜交，当Kl、K2先后进入上偏光镜时，必然再度发生分解，形成KI‘、K2‘、K1‘‘、K2‘’4种偏光。其中K1‘‘、K2‘’的振动方向垂直上偏光镜振动方向AA，不能透出上偏光镜，不考虑。KI‘、K2‘的振动方向平行上偏光镜的振动方向AA，可以透过上偏光镜。K1、K2两种偏光的振动方向与上偏光镜振动方向斜交，当Kl、K1‘、K2’两种偏光具备了光波干涉的条件，将发生干涉作用。干涉的结果取决于两偏光之间的光程差R。如果光源为单色光，当两偏光的光程差为半波长的偶数倍时，两干涉光将互相抵消而变黑暗；当光程差为半波长的奇数倍时，干涉波将互相叠加，光亮度加强；当光程差介于半波长的偶数倍和奇数倍之间时，其亮度将介于黑暗与最亮之间。K1‘、K2’两种偏光具备了光波干涉的条件，将发生干涉作用。注解：关于光波干涉1.矿片干涉结果呈现的明亮程度与透过上偏光镜的2种偏光的振幅有关，振幅越大、亮度越强。2.当矿片光率体椭圆半径与上下偏光镜的振动方向成45度时，矿片最亮，该位置称为45度位置。3.光程差的大小对干涉作用结果起主导作用。

光程差与矿片的厚度和双折射率成正比，R=dN1-dN2=d(N1-N2)，而双折射率又与矿物的性质和切片方向有关，因此影响光程差的因素有矿物性质、矿物的切片方向和矿片的厚度。注解：关于光波干涉2.1.3干涉色和干涉色色谱表1.单色光的干涉由光程差计算公式，当切片厚度发生变化时，光程差也随之发生变化，光程差的大小直接影响干涉结果。R=dN1-dN2=d(N1-N2)如果将石英沿光轴方向，由薄至厚磨成楔形，称石英楔。石英最大双折射率Ne－No＝0.009是固定常数，光程差只随石英楔厚度的加大而增加。2.1.3干涉色和干涉色色谱表R=dN1-dN2=d(N如果将石英楔由薄至厚慢慢插入正交偏光镜间的试板孔内，并用单色光照射，此时依次出现明暗相间的条带；在光程差为半波长的偶数倍处呈现黑带，半波长的奇数倍呈现亮带。如果将石英楔由薄至厚慢慢插入正交偏光镜间的试板孔内2.白光的干涉白光是由7种不同波长的单色光组成，任何光程差（除零外)，都不可能同时使各种色光抵消，出现黑色条带，也即不可能使七色光同时消失。一定的光程差，只能使七色光中部分色光消失或减弱，而使另一部分色光不同程度加强，所有这些未被消失的色光混合起来，便形成了与该光程差相当的特殊混合色，称干涉色。注解：关于干涉色1.在正交偏光镜下，白色光通过非均质体矿物的切片时，由光波干涉所形成的不同强度色光的混合色，不是矿物的体色。与单偏光镜下矿物的颜色不同，两者不能混淆。2.干涉色亮度在45度位置时最大，在该位置干涉色最明显。2.白光的干涉2.4.3.3干涉色级序及其特征干涉色级序概念：

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。一般分为以下几个级序：2.4.3.3干涉色级序及其特征工艺矿物学多媒体课件注解：关于高级白干涉色当光程差增加到5级以上时，白色光中各色光都趋向于补色消光，没有消失的色光混合起来，形成一种与珍珠表面颜色相近的亮白色，称高级白干涉色。因一般切片的厚度都在0.03mm左右，只有双折射率很高的切片才会出现高级白干涉色，如方解石的切片即可出现。

注解：关于高级白干涉色2.4.3.4干涉色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，用图表方式表示出来，这种图表称为色谱表，如图2—28。色谱表的水平方向表示光程差R值的大小，用纳米作单位；垂直方向表示薄片的厚度d，用微米作单位，通过坐标原点的斜线表示双折射率大小。如果知道3项中的2项，应用色谱表，就可求出第3项，使用很方便。2.4.3.4干涉色色谱表工艺矿物学多媒体课件2.4.4补色法则和补色器1.补色法则(消色法则)概念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。注解：2个非均质切片，设其中一切片的光率体椭圆半径为Ng1和Np1，光波射入此切片后发生双折射，分解形成2种偏光，两偏光透出矿片产生的光程差为R1；另一切片的光率体椭圆半径Ng2、和Np2，光波通过它所产生的光程差为R2。2.4.4补色法则和补色器将2个切片分别放在正交偏光镜间的物台上和试板孔中，使之正好重叠。旋转物台使切片的光率体椭圆半径与上、下偏光镜的振动方向成45度夹角，光波通过两切片后，必然产生一个总光程差，以R表示。

总光程差R是增大还是减小，取决于两切片重叠的方式，有2种情况。将2个切片分别放在正交偏光镜间的物台上和试板孔中，使之正(1)当两切片重叠时，两椭圆的同名轴平行，（2—29a）光透过两切片后，产生总光程差R＝R1十R2。其R反映的干涉色比原来两切片各自的干涉色都高。所以同名轴平行时，干涉色级序升高。(2)当两切片重叠时，异名轴平行，光透过两切片后，产生的总光程差R＝R1一R2，R所反映的干涉色或比原来两切片都低或比其中某一切片的干涉色低。所以异名轴平行时，干涉色级序降低。若R1＝R2．则R＝R1一R2＝0，此时光程差互相抵消，切片消色而出现补偿黑带。

(1)当两切片重叠时，两椭圆的同名轴平行，（2—29a）光应用：

根据以上法则，如果知道2个切片中1个切片光率体椭圆半径的名称，在正交偏光镜间，观察干涉色级序的升降，就可确定未知切片的光率体椭圆半径名称。偏光显微镜中所附设的补色器，就是巳知光率体椭圆半径名称和光程差的切片。应用：2.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。1）石膏试板在正交偏光镜间产生一级紫红干涉色，其光程差约为550nm，可使被测切片的干涉色升高或降低一级，适用于干涉色较低的切片。2）云母试板在正交镜间产生一级灰干涉色，其光程差为147nm，可使被测切片的干涉色升高或降低一个色序，适用于干涉色较高的矿片。

2.补色器3）石英楔在正交镜间可产生一至三级的干涉色，其光程差一般从0－1680nm之间变化。将矿片放在载物台上，从试板孔中插入石英楔，若石英楔和切片同名轴平行，则切片的干涉色逐渐升高；若异名轴平行，切片的干涉色不断降低，当插到两者的光程差相等处，切片消色而出现补偿黑带，表示光程差相抵消。3）石英楔在正交镜间可产生一至三级的干涉色，其光程差一般从02.4.5正交偏光镜间主要光学性质的测定和观察2.4.5.1非均质体切片光率体椭圆半径名称的确定

在正交偏光镜下测定矿物的光学常数需要知道切片上光率体椭圆半径名称和方向，测定方法如下：将要测的切片移到视域中心，旋转物台使切片处于45度位置；插入试板，观察切片干涉色变化，根据补色法则推测切片上光率体椭圆半径与试板上光率体椭圆半径是同名轴平行还是异名轴平行。因试板上光率体椭圆半径的名称和方向已知，据此可确定切片上光率体椭圆半径的名称和方向。2.4.5正交偏光镜间主要光学性质的测定和观察2.4.

2.4.5.2干涉色级序和双折射率测定干涉色级序测定测定矿物的干涉色级序时，必须选择同种矿物中干涉色最高的切片，测定步骤如下：使选取的切片处于45度位置，插入石英楔，观察切片干涉色变化。若升高则旋转90度，重新插入观察，若降低，则继续慢慢插入，直到矿片出现补偿黑带时停止插入。将物台上薄片取下，慢慢抽出石英楔，同时观察视域中出现红色的次数(n)，由此该切片的干涉色即为(n十1)级。2.4.5.2干涉色级序和双折射率测定双折射率测定当切片的干涉色级序测定以后，就可从色谱表上查出光通过切片后所产生的光程差R，一般薄片厚度为0.03mm，双折射率值就可在色谱表上直接查出；或者根据光程差公式求出双折射率。R=d(Ng-Np)双折射率测定

2.4.5.3消光类型的观察和消光角的测定消光类型的观察非均质切片消光时，切片的光率体半径与上、下偏光镜的振动方向（目镜十字丝)平行。因此切片消光时，目镜十字丝就代表矿片上光率体椭圆半径方向。切片消光时,根据矿物解理缝、双晶缝、晶体外形等与目镜十字丝所处的位置关系不同，消光分为3种类型：即平行消光、对称消光和斜消光，如图2—30所示2.4.5.3消光类型的观察和消光角的测定消光角的测定

消光角以结晶轴或晶面符号与光率体椭圆半径之间的夹角来表示。消光角的测定方法：

将切片中解理缝或双晶缝平行目镜竖十字丝，记下物台读数。旋转物台使切片消光。记下物台读数；前后2次读数之差，即为消光角。将物台从消光位置转45度角度，插入试板，确定所测光率体椭圆半径的名称，根据解理缝、双晶缝等所代表的结晶学方向，即可表示出消光角，如消光角的测定

2.4.5.4矿物延性符号的测定

一向伸长的矿物，其延长方向平行Ng或与Ng的交角小于45度者称正延性；矿物延长方向平行Np或与NP的夹角小于45度者称负延性，如图2—32所示。当矿物延长方向平行Nm时，其延性符号可正可负，如图2—32c所示。

2.4.5.4矿物延性符号的测定工艺矿物学多媒体课件2.4.5.5双晶的观察双晶是指2个或2个以上的同种晶体有规律地连生在一起。晶体双晶在正交偏光镜下，很容易识别，识别方法：旋转物台，相邻2种单体不同时消光，而呈一明一暗的现象。2.4.5.5双晶的观察根据双晶中单体数目和结合情况不同，双晶分为3种。简单双晶：由2个单体组成，在正交偏光镜间，旋转物台，明暗互相交替。

聚片双晶：多个单体按双晶规律结合在一起，而且结合面彼此平行。在正交偏光镜间旋转物台，奇数组和偶数组单体轮流消光。联合双晶：双晶结合面之间不平行，在正交偏光镜间旋转物台，各单体轮流消光。按该类双晶中单体数目不同，可分为三连晶、四连晶和六连晶。根据双晶中单体数目和结合情况不同，双晶分为3种。《工艺矿物学》多媒体课件适用专业：矿物加工工程山东科技大学化工学院工艺矿物学多媒体课件课程性质：选修课课堂总学时：40学时授课时间：周一--周十课程性质：选修课1总论工艺矿物学所面临的课题；工艺矿物学的研究对象、研究内容；工艺矿物学研究中的取样问题及常见的样品处理方法。2矿物的偏光显微镜下鉴定晶体光学基本知识；偏光显微镜的构造及使用方法；透明矿物在偏光显微镜下的光学性质；教学内容1总论教学内容3反光显微镜下的矿物鉴定反光显微镜的构造；不透明矿物在反光显微镜下的光学性质。4矿物材料研究中常用测试技术X射线衍射分析（XRD)；透射电镜(TEM)；扫描电镜(SEM)；电子探针微区分析；俄歇电子能谱表面微区分析；热分析方法（差热和热重）－－－原理及方法3反光显微镜下的矿物鉴定5矿物的定量分析方法及原理分离矿物的工艺方法；显微镜下矿物的定量分析；化学多元素分析方法；自动图象分析仪矿物定量方法；X射线衍射分析法。－－－原理及方法6原料与产物中元素的赋存状态元素的存在形式；元素存在状态的研究方法；元素的配分计算方法。5矿物的定量分析方法及原理

总论1、工艺矿物学研究所面临的问题；2、工艺矿物学的研究对象；3、工艺矿物学研究内容；4、工艺矿物学研究中的取样问题

总论1工艺矿物学研究所面临的问题

人类对矿物原料的利用已有数千年历史，但大规模地开发和采掘则还是20世纪初的事。随着近代大工业的建立，各国正以前所未有的规模和速度消耗着地下资源。资源危机，已成为当今世界一个普遍性的社会问题。目前地壳上已知的3500余种矿物，当前能被利用的仅140多种，不到4％，由于选冶工艺原因，有限的矿种资源，又有相当大的一部分被白白丢失。

如对于黑色金属是20％，有色金属是40％，稀有金属的损失则高达50％以上。1工艺矿物学研究所面临的问题工业生产的迅猛发展，一方面是使越来越多的低品位、细颗粒、共生组合复杂的矿石进人选冶工业部门；另一方面是对回收指标的要求日趋增高。因而加强资源综合利用，提高有用组分回收率，是应付这一挑战的有效途径。工艺矿物学，即是在工业生产和技术进步的有力推动下，应运而生的一门新兴边缘学科。工业生产的迅猛发展，一方面是使越来越多的低品位、细颗粒2工艺矿物学的研究对象及课程的基本任务工艺矿物学的研究对象是一些用物理手段无法进一步分割的单一无机矿物晶体所组成的集合体。这些集合体中的组成矿物，不论是天然矿物，或工业生产中的合成矿物，都具有由其元素组成和晶体结构所决定的物理化性质。

工艺矿物学概念：是以工业固体原料及其加工产物的矿物学特征和加工时组成矿物的性状为研究目标的边缘性科学。

2工艺矿物学的研究对象及课程的基本任务课程学习的基本任务：工艺矿物学，作为一门服务于现代工业生产的应用学科，研究内容覆盖到无机材料的多数领域，在矿产资源评价、选冶加工、产品质量分析等方面，有着其他学科难以替代的作用。

工艺矿物学的基本任务是：(1)研究工业固体原料与其加工产物的矿物组成及其分布特征（嵌布粒度）；(2)对影响或制约生产工艺运行质量的矿物性状进行分析。这些性状包括几何、物理、化学等方面的表现与特征。课程学习的基本任务：3工艺矿物学研究内容

工艺矿物学研究的内容广泛而深刻。从学科的历史发展和今后可以预见的一个时期来看，其研究领域主要有以下10个方面。

（1）原料与产物中的矿物组成工艺矿物学的一项基础性工作。任务：查清原料与产物中所有矿物种(亚种)属；判明各主要矿物成分的变化规律；考察伴生物质的特征，确定各组分的含量。矿物组分既是生产工艺运行质量的重要体现，又是加工时参与物理、化学作用的直接对象。因而对它的考察关系到整个研究工作成功与否的关键，也是难度最高的一项工作。3工艺矿物学研究内容进行组成矿物研究时，对矿床中的矿物，不能只着眼于当前有用的矿石矿物，对脉石和可能混入的围岩矿物同样也要认真考查。地质探矿储量计算时，尽管仅考虑对矿石矿物的回收，但选别加工时，作为与之相伴的脉石矿物同样要参与全部分选过程。对脉石矿物一无所知或所知甚少，都将影响矿石矿物的有效回收。特别提示：今天认为是无用的脉石矿物，随着工业技术的进步，成为矿石矿物的事例也是很普遍的。特别提示：今天认为是无用的脉石矿物，随着工业技术的进步，成为（2）原料与产物中的矿物粒度分析

粒度是矿物的一种重要的几何形体特征，对产品质量和生产工艺都有重要影响。矿石分选时，矿物特别是有用矿物的粒度大小，既是确定磨矿细度的关键因素，又对流程方案的选择有重要影响。当从金矿中提取含金矿物时，如含金矿物是0.25—5.0mm以上的粗粒，宜采用重选工艺予以回收；对于－74um的金矿物则多用浮选法回收；当粒度在5—10um以下时，氰化法是最有效的方式。实例（2）原料与产物中的矿物粒度分析当从金矿中提取含金矿（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配比例，一种元素可有多种不同的存在形式，而加工工艺方法通常是随矿物相的不同而改变。（如铁矿石中铁元素的赋存状态）物相磁性铁硅酸铁硫酸铁氧化铁全铁，％含量,%24.321.601.330.4027.65分布率，%87.965.784.811.45100表2铁矿石铁物相化学分析结果

含量,%24.321.601.330.4027.6587.9（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。选矿工艺中，矿石受到破碎、磨矿作用时，原来相互紧密聚集的各种矿物，由于矿石分裂成小体积的碎粒，使得部分矿物解离为单体，矿物由共生改变为单体即为矿物的一种性状。（4）矿物在工艺加工进程中的性状（