D5 · 出版卷 21
从矿石到产品
矿物学、解离、富集与产品规格
学习目标
完成本章后，学习者应能把矿石描述为矿物学和结构控制的给料，而不仅是化验值；区分解离、暴露、富集与提取；建立可辩护的矿石—产品假设；识别产品与残余物流；计算简单的产率、品位和回收率；识别产品规格如何约束流程；并说明路径进入下一阶段前所需证据。
界定转化问题
先写决策契约：哪些物料、潜在产品、决策阶段和置信要求在范围内？初查可以问有价矿物是否可能被分离；后续问题则是预期给料范围内能否稳定产生合格产品。二者不能互换。记录给料的空间和时间支撑、潜在采矿贫化、含水基准、预期处理量、下游边界以及必须表征的残余物。
矿石—产品假设是一串条件命题：如果有价组分主要赋存在矿物 A 中，如果 A 的颗粒能在可行粒度上充分暴露，如果 A 与脉石存在可利用性质差异，则某种分选路径可能富集它。若组分细粒包裹或进入晶格，直接富集可能较弱，可研究化学提取。每个“如果”都必须变成试验，而不能用商品惯例代填。
矿物身份、赋存分配与连生
全元素品位说明元素总量，却不说明由哪些相承载。赋存分配把元素分配到矿物或化学载体；模态矿物学估计各相比例；结构信息描述粒度、形态、交生、交代边、裂隙和空间关系。三者共同决定组分能否暴露、脉石是否随行以及杂质进入产品或溶液的方式。
有价矿物不等于可付价组分。同一矿物可能含多个潜在可付价组分，同一元素也可位于可回收和难回收载体中。杂质可能进入目标矿物晶格、成为附着包体、独立脉石相或风化表面层；它们对磨矿、分选和浸出的响应不同。矿物学方法、检出限、二维推断假设和未分类比例必须随结论记录。
解离、暴露与可接近性
解离不是“整块矿石”的单一属性，而是按颗粒、粒级、矿相和连生类型形成的分布。解离颗粒可主要由一种矿物组成；暴露的有价颗粒仍可为复合颗粒，但目标矿物接触颗粒表面。某些反应或表面分选只需足够暴露，并不要求体积完全解离。化学可接近性还取决于连通孔隙、裂隙、表面覆盖和反应产物。
减小粒度可提高解离和比表面积，也可能产生矿泥、改变表面化学、增加能耗并恶化固液分离。目标不是不计代价追求最大解离，而是为下一操作和最终产品获得足够的分布，同时控制损失、能量、水、药剂与残余物影响。解离要按粒级和矿物报告，不能只给无法解释的平均值。
富集、提取与产品路径
富集利用密度、磁性、电学或光学响应、表面润湿性和粒度等差异分离颗粒或相。提取把组分从固体转移到另一相，常为溶液或熔融相，再进行净化和回收。流程可以组合两者：预富集先排出贫物料，磨矿暴露矿物，浮选产生精矿，下游冶金得到精制产品。
完整绘制边界，包括给料制备、循环流、中间库存、精矿或产品、尾矿、残渣、溶液排放、水和药剂加入。图上缺失的物流无法核算。说明输出是出售、内部循环、储存、处理还是排放。产品名称应描述可测性质和合同状态，不能在核对规格前暗示已经被接受。
分选的量化指标
给料质量 F、品位 f，精矿质量 C、品位 c，尾矿质量 T、品位 t 时，干质量和组分平衡为
$F=C+T$
$Ff=Cc+Tt.$
精矿质量产率为 Y=C/F，组分回收率为 R=Cc/(Ff)，富集比为 c/f。它们回答不同问题：过高产率可带来高回收但低精矿品位；高富集比也可能伴随大量组分损失。三者应和不确定性、产品质量要求一起报告。
对两产品平衡，若所有品位针对同一组分和基准，可由化验估计 Y=(f-t)/(c-t)。这个关系适合诊断，不替代实测质量。若结果不在 [0,1] 内或与实测产率明显冲突，应先调查取样、含水、化验、物流时间、库存和模型假设，不能直接报告回收率。
产品规格与下游接受
产品规格可包括目标品位、杂质上限、含水率、粒度分布、矿物形态、物理处理性质和变异限。即使元素品位合格，下游回收也可能取决于矿物学。有的组分高于起付阈值才计价，有的带来处理费、惩罚或拒收。这些条款是随时间变化的外部输入，真实工作中必须注明日期、来源并进行情景检验。
不能独立优化一个元素。提高目标矿物回收率可能同时提高杂质或降低产品品位；细磨可改善解离，却恶化过滤和含水；配料的平均值可能合格，但短周期仍超限。因此决策对象是随时间变化的产品和残余物性质分布，而不是单个合样化验。
以证据建立流程假设
从给料矿物学和预期变异开始，列出候选性质差异、所需粒度或暴露程度、可行单元操作、中间物流和失效机制。对每个操作说明输入条件、响应指标、产品要求和验证试验。先安排成本较低且判别力强的试验，再进入昂贵的集成工作。保留被拒路径及理由，便于新矿物证据出现后重新审查。
每个质量门都要问：样品是否代表决策总体，响应是否可重复，路径是否处理不利域，产品是否有可信去向，废弃物流和溶液是否被表征。流程在集成和变异证据支持运行窗口之前都只是一个假设。类比可以提示问题，不能提供项目回收率。
不确定性与常见失效
常见失效包括把头部化验当成矿物学，只分析平均品位合样，忽略未分类矿物比例，报告解离却没有粒度基准，把实验室产品当成商品，遗漏循环流或含水，以及在识别杂质载体前先选流程。另一个严重错误是“借用回收率”：复制无关物料的回收率并伪装成实测或预期表现。
区分自然变异与知识不确定性。结构在空间上的变化是变异；矿物学取样稀疏造成对该变异认识不足。方法偏差、制备改变和二维切片效应增加测量不确定性。保留替代假设，例如晶格杂质或可去除包体，并设计可以区分它们的观察。
接口与可传递数据
地质应传递物料身份、坐标、区间支撑、岩性、蚀变、氧化、构造、化验、密度、矿物学、结构和置信度。选矿应返回被测质量、制备历史、粒度分布、响应变量、产品质量、残余物、方法条件和不确定性。没有模型、适用域和版本时，不能把一个标量回收率写入所有块体。
使用持久样品标识和父子关系，使试验分样能够经合样与制备追溯到源区间。原始物流测量与平衡后数值分开存储。没有定义、生效日期和证据的域代码只是标签。产品假设必须注明规格版本，以及接受状态是观察、报价、推断还是假设。
集成检查点
进入下一阶段前，确认矿物载体、颗粒暴露、物流平衡、产品要求和残余物去向构成同一条一致链。任何依赖类比或未检验假设的连接都应标为有条件，并指定判别试验。只有另一读者能把每项结果追溯到物料与方法时，检查才通过。
合成算例
一个合成干合样质量为 1,000 kg，组分 X 品位 1.20%。矿物观察推断 X 的 85% 位于目标矿物 A，10% 为脉石中的细包体，5% 载体不确定。初步分选得到 80 kg、X 品位 10.5% 的精矿。给料含 X 12.0 kg，精矿含 8.4 kg，因此质量产率 8.0%，回收率 70.0%，富集比 8.75。
这不表示其余 30% 都是“未解离 A”。尾矿矿物学必须区分已解离损失、复合颗粒损失和其他载体。精矿中的一种合成杂质接近暂定接受限。决定是保留该路径作变异性试验，增加分粒级矿物赋存和杂质载体分析，并且不向块体模型写入 70% 回收率。所有数值均为虚构教学数据。
概念图
练习与决策记录
为一份合成给料列出承载某有价组分和某有害组分的三种矿物。提出两条不同路径，对其中一个两产品试验计算产率与回收率，并识别可能推翻首选路径的一项测量。随后写出范围、物料支撑、证据、替代假设、产品假设、残余物、未解风险、下一试验和批准边界。
若记录使用未经授权的真实作业数据、把化验当矿相、遗漏尾矿或溶液、没有规格却宣称产品，或者把初步合样结果变成普遍回收系数，则不合格。
来源
- 2022 年选矿实践指南，取样、流程、产品与变异性指南。
- 全球关键矿产生产及采矿—加工边界，关于提取和加工边界的公开综述。
- 地质冶金与矿山韧性，关于矿物变异、流程响应和价值的同行评议综述。