重矿物分离是在重液中进行的，所以又称重液分离。其方法是经过筛析的小于0.25 mm的砂样，放在相对密度大于2.86的重液中，经过一定时间，重矿物下沉于重液底部，收集之即得。分离出来的重矿物可用双目显微镜或薄片油浸法来鉴定，并研究重矿物的颜色、形状、解理、断口、突起、干涉色、包裹体、消光类型、延性、轴性及光性等。
1.砂样的制备
可以利用粒度分析所得的细粒级（＜0.25 mm或0.1 mm）部分来进行重矿物分离，也可以用下列方法来制备砂样。在野外采集的样品，因岩石硬度不同、分解方法也不相同。
（1）坚硬的岩石
首先放在铁钵中用锤击碎，使大块岩石碎成豆粒大小的块，应力求避免碎屑颗粒的破碎和浸蚀。第二步就是去掉砂粒之间的胶结物使之完全松解，但因胶结物成分不同，其解离方法也不一样：
1）胶结物为方解石时用稀盐酸微煮之。
2）胶结物为氧化铁时以5%～18%HCl+10%SnCl2为溶剂。
3）胶结物成分为SiO2时，分两种情况：①非晶质蛋白石，用强碱溶解；②石英，无法松解，只有用薄片研究。
4）胶结物为黄铁矿时用稀硝酸溶解。
（2）松散的岩石
放在研钵内用包有橡皮头之棒研磨，将颗粒可完全研开。将松解过的砂样用水冲洗（除去黏土物质），用HCl冲洗（去掉砂粒表面的铁质及碳酸盐矿物），再用清水冲洗，烘干，称重，以备重液分离之用。
2.重液的选择
选用的重液要具备下列条件：
1）要有足够的密度；
2）应当是透明的或尽可能为无色的；
3）重液对分离的矿物无浸蚀作用，也不起化学反应；
4）在一般温度下应为液体且易流动；
5）在工作过程中不分解者；
6）易溶于其他溶剂，便于回收；
7）易制造者；
8）无毒、价廉者。
常用的重液有三溴甲烷、克列里奇液、杜列液、二碘甲烷和四溴乙炔等。其中三溴甲烷性质比较稳定，价格低廉，易于回收，所以被广泛采用。三溴甲烷为无色透明液体，有刺激性臭味，易流动，易挥发、遇阳光分解变棕色，易溶于酒精、汽油、苯、甲苯和乙醚等有机溶剂。三溴甲烷不腐蚀橡皮，但可以分解有机物和硫化物，对人体黏膜也有刺激作用。因而工作中要防止滴撒腐蚀桌面，注意通风。三溴甲烷易溶于酒精，也可以从酒精混合液中再生提纯。例如，在溶有三溴甲烷的酒精液中加水，振荡之，溶液即呈白色悬浊液，稍加水与酒精混合变清上浮，三溴甲烷则析出下沉。
3.分离重矿物的步骤
1）称好已解离的样品2 g，先用磁铁选出强磁性矿物，称质量，专门作强磁性矿物鉴定。也可用吹扬法（用嘴吹或用小鼓风机向砂样吹气），使轻矿物吹走一部分，以减少重液分离时的样品数量，也减少了所需重液数量。
2）倾出10～20 cm3重液于漏斗瓶内，再将样品小心倒入重液中，用玻璃棒搅匀后静置。每隔1～2分钟再搅一次，共搅数次，静置几十分钟到两小时。重液易挥发，上要加盖。
3）待相当时间后，大于重液密度的矿物下沉，等于重液者悬浮，小于重液者浮于表面。迅速打开漏斗瓶的活栓夹子，将重矿物流入备有滤纸的漏斗中，注意动作要快，勿使悬浮的较轻矿物混入。反复作数次以使重、中、轻三类矿物分离，并分别冲洗，烘干，称重，鉴定。
4）注意回收重液。
5）分离出的重矿物还要置于试管中，以20%的HCl洗涤数次，除去矿物表面不纯物质，在烘箱中烘干，冷后称重，计算出样品中重矿物的百分含量。
6）再用双目显微镜或放在薄片上用油浸法鉴定重矿物。