矿石密度是矿物加工、资源储量计算、选矿工艺设计和地质评价中的关键物理参数。由于矿石通常为多矿物集合体，其密度反映各矿物组分的加权平均值。根据测试目的(整体块矿 vs 粉末样品)和精度要求，常用方法如下：

　　常用检测方法(按精度与适用性排序)

　　方法1：比重瓶法(Pycnometer Method)——常用、国标推荐

　　适用于粉碎后过筛的矿石粉末(<0.25 mm 或 <0.15 mm)

　　原理：

　　利用阿基米德排水法，通过测量矿粉排开液体的质量计算密度。

　　标准依据：

　　GB/T 208-2014《水泥密度测定方法》(可适配矿石)

　　DIN 51927、ASTM B962(金属粉末)

　　地质行业常用 李氏比重瓶法

　　步骤：

　　样品制备：

　　矿石破碎 → 研磨 → 过 0.15 mm(100目)筛

　　105℃烘干至恒重，干燥器冷却

　　比重瓶处理：

　　洁净比重瓶(容积约 20–50 mL)烘干称重( m0​ )

　　装样称重：

　　装入 20–30 g 矿粉，称总重( m1​ )

　　注液排气：

　　注入无水煤油或蒸馏水(对不与水反应矿石)

　　抽真空或煮沸排除气泡(关键!)

　　恒温静置：

　　20±1℃ 水浴恒温 1 h，补液至刻度，擦干称重( m2​ )

　　空白校正：

　　测同温度下液体密度( ρl)，或做空白试验( m3 = 瓶+满液重)

　　计算公式：

　　优点：

　　设备简单(比重瓶、天平、真空泵)

　　精度高(±0.02 g/cm³)

　　适用于大多数矿石(硫化矿、氧化矿、煤炭等)

　　注意事项：

　　禁用蒸馏水：若矿石含遇水膨胀矿物(如蒙脱石)、可溶盐(如钾盐、岩盐)或与水反应(如黄铁矿氧化)

　　推荐液体：

　　无水煤油(ρ ≈ 0.79–0.81 g/cm³，通用)

　　乙醇(用于亲水性矿物)

　　氦气(用于气体比重瓶，见方法3)

　　方法2：水中称重法(Archimedes’ Principle)——适用于规则或不规则块矿

　　适用于未粉碎的岩心、手标本或选矿产品

　　原理：

　　直接测量矿块在空气中和水中的质量差，计算排开水体积。

　　步骤：

　　称矿块在空气中质量 mair​悬挂于水中(完全浸没，无气泡)，称表观质量 mwater​​计算：

　　( ${\rho }_w$​ = 水温对应水密度，如 20℃ 时为 0.9982 g/cm³)

　　设备：

　　电子天平(带下挂支架)

　　浸水支架、细金属丝

　　优点：

　　快速，无需粉碎

　　反映原位块体密度(含天然裂隙)

　　缺点：

　　表面粗糙或含开孔隙时，水渗入导致结果偏高

　　不适用于多孔/裂缝发育矿石(如浮石、氧化锰矿)

　　 改进：用涂蜡法封闭表面孔隙(先称干重 → 涂薄层石蜡 → 再水中称重)

　　方法3：气体比重瓶法(Gas Pycnometry)——高精度科研/工业标准

　　利用氦气(He)作为介质，测真密度(排除所有开/闭孔隙)

　　原理：

　　基于玻意耳定律，通过气体压力变化计算样品真实体积。

　　设备：

　　全自动气体比重计(如 Micromeritics AccuPyc, Quantachrome Ultrapyc)

　　优点：

　　精度极高(±0.001 g/cm³)

　　氦气分子小，可进入微孔，测得骨架密度

　　无损、快速(5–10 min/样)

　　适用于粉末、颗粒、块体

　　缺点：

　　设备昂贵(>20万元)

　　需专业操作

　　应用：

　　锂辉石、稀土矿、高纯石英等高价值矿产

　　选矿厂在线质控

　　方法4：量积法(仅限规则几何体)

　　用游标卡尺测量长宽高，计算体积 V

　　称重 m ， ρ=m/V

　　仅适用于实验室标准试样(如立方体岩块)，野外不实用

       来源：网络