矿物加工学的现状与发展

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1、矿物加工学的现状与发展1、学科概述矿物加工学是在选矿学的基础上发展演变形成的学科体系。选矿学是用物理、化学的方法，对天然矿物资源(通常包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等)进行选别、分离、富集其中的有用矿物的科学技术，其目的是为冶金、化工等行业提供合格原料。矿物加工学是在选矿学的基础上发展起来的，是用物理、化学、生物的方法，对天然矿物资源进行加工(包括分离、富集、提纯、提取、深加工等),以获取有用物质的科学技术。其目的已不单纯是为其他行业提供合格原料,也可利用其直接得到金属、矿物材料等。2选矿学科的形

2、成人类利用矿物资源已有数千年的历史。无论是公元前几千年的古埃及，还是中世纪的罗马帝国时代，或者是中国古代，由于科学技术水平整体落后，社会生产力低，人类利用的矿物资源主要是通过手工作业从天然矿石中得到的，如淘金、人工溜槽、手动跳汰筛、洗矿槽等原始重选方法及鹅毛蘸油刮取浮在水面上的金粉等原始浮选方法。我国古代将原始的重选、浮选总结为“澄、淘、飞、跌”。我国明代宋应星所著《天工开物》(1637年)一书中，对铁砂和锡砂的开采选别已有描述，见图1-1。这些手工作业虽然有近代“表层浮选”、“重选”的影子,但还

3、算不上是一门工业技术,这种现象一直延伸到19世纪中期。在19世纪末至20世纪20年代，世界工业生产快速发展，对矿物原料的需求增大，促使技术发展，特别是20世纪20年代初，浮选药剂在浮选中的工业应用,使选矿技术(包括破碎、筛分、磨矿、重选、电选、磁选、浮选等)能处理大部分天然矿物原料。从那时起,选矿技术已成为一门人类从天然矿石中选别、富集有用矿物原料的成熟的工业技术,并得到广泛的应用。2.1选矿学科理论基础重选的理论基础：随着流体力学的发展，重力选矿的基础研究起步较早。19世纪下半叶，奥地利人Rit

4、tinger提出了“等降现象”，Monroe等进一步提出“干涉沉降”，20世纪40年代，原苏联学者施马茨柯夫提出了跳汰是在上升水流中“按悬浮体的相对密度分层”的学说；德国学者Mayer从床层位能降的角度解释了分层过程；英国学者Bagnoid在50年代观察到了剪切运动下层流、斜面流中多层粒群的松散分层现象。这些学说构成了重选的理论基础电磁理论基础在电磁选矿方面,由于物理学的发展,人们早就认识到可用永久磁铁选别磁铁矿石。当电磁铁被用作磁选机的磁场并有了各种工业生产的电磁选矿机后，电磁选矿理论也已初步确

5、立。浮选理论基础在浮选方面，从20世纪30年代开始，美国的Taggart及原苏联的Plaksins等先后提出了捕收剂的“化学反应假说”或“溶度积假说”,以解释重金属硫化矿的可浮性顺序。美国的Gaudin、原苏联的Bogdmov及澳大利亚的Wark等较多地研究了矿物的润湿性与可浮性的关系、浮选剂的吸附作用机理、浮选的活化等。美国的D.W.Fuerstenau等系统地研究了矿物表面电性与可浮性的关系。到60年代前后，浮选的三大基本理论(润湿理论、吸附理论及双电层理论)已初步形成。重要的著作有:美国Ta

6、ggart的HandbookofOreDressing(1927年第1版，1944年第2版);Gaudin的Flotation(1932年第1版，1957年第2版)；澳大利亚的Sutherland和Wark的PrinciplesofFlotation(1955年第1版);原苏联Bogdmov的TheoryandTechnologyofFlotation(1959).2.2学科体系(1)碎磨。以岩石力学为学科基础，通过机械力作用使矿石块度减小至适于工艺选别的粒度范围，并使有用矿物与脉石之间彼此解离。

7、(2)重选。以流体力学为学科基础，根据不同矿物的密度差异在一定的介质中进行不同矿物的分选。(3)电磁选。以电磁学为学科基础，根据不同矿物磁性的差异分选不同矿物。(4)浮选。以表面化学为学科基础，根据不同矿物表面物理化学性质的差异，实现不同矿物的分选。这个时期的选矿主要是从天然矿石(金属矿、非金属矿、煤炭等)中,分离、富集其中的有用矿物,为冶金、化工、建材提供原料。国外所用“选矿”词汇多为“oredremng”或“mineraldressing”。2.3选矿学面临的问题20世纪60年代以来，随着世界

8、经济的快速发展，一方面人类对矿物资源的需求不断增加；另一方面，矿物资源中富矿减少、贫细矿物资源增加，而且矿山、冶炼厂排出的废水、固体废弃物等对环境的污染与治理问题日益受到重视，传统的选矿技术与理论已不能完全适应并解决这些问题。这就需要综合利用多学科的知识与新成就,寻找新的学科起点，开发新的科学技术,以实现矿物资源的综合利用，包括分离、富集贫细矿物资源的新技术工艺和设备，对矿物的提纯与精加工，环境的综合治理，矿物新用途的开发等。矿物资源的利用已不单纯是通过“选矿”得到矿产品的问题，而