【采矿课件】第1章资源加工学概述

第1章 资源加工学概述

习 题 解 答

1.简述从选矿学、矿物加工学到资源加工学三者之间的发展关系。

【解】资源加工学是由传统的选矿学、矿物加工学发展演变形成的新的学科体系。 研究手段

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它行业提供合格原料,也可直接得到金属、矿物材料等。

资源加工学是根据物理、化学原理,通过分离、富集、纯化、提取、改性等技术对矿物资源、非传统矿物资源、二次资源及非矿物资源进行加工,获得其中有用物质的科学技术 研究对象

传统选矿学、矿物加工学的研究对象均以天然矿物资源为主。 资源加工学的研究对象涉及以下几方面:

(1)矿物资源。包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等; (2)非传统矿物资源。包括:

①工业固体废弃物:冶炼化工、废渣、尾矿、废石。

②海洋矿产:锰结核、钴结壳、海水中金属、海底热液硫化矿床。③盐湖与湖泊中的金属盐、重金属污泥。

(3)二次资源。包括:

①废旧电器:电视机、冰箱、音响等。

②废旧金属制品:电缆、电线、易拉罐、电池等。 ③废旧汽车。

(4)非矿物资源。城市垃圾、废纸、废塑料、油污水、油污土壤等。 2.资源加工学学科包括那些领域?它的学科基础及与相邻学科的关系如何? 【解】学科领域

资源加工学包括四大学科领域:

矿物加工(Mineral Processing);矿物材料加工(Mineral Material Processing);二次资源加工(Secondary Material Processing);金属提取加工(Metal Metallurgical Processing)。可简称为4-MP。矿物加工是根据物理、化学原理对天然矿物资源进行加工,以分离、富集有用矿物;矿物材料加工是根据物理、化学原理,对天然及非传统矿物资源进行分离、纯化、改性、复合等加工,制备功能矿物材料;

二次资源加工是根据物理、化学原理,对二次资源进行加工,分离回收各种有用物质; 金属提取加工是根据物理、化学原理,对各种资源进行化学溶出、生物提取、离子交换、溶剂萃取等加工,以获取有价金属。 学科基础

资源加工过程中物料的碎解、分离、富集、纯化、提取、超细、改性、复合等过程,涉及矿物学、物理学、化学与化学工程、冶金工程、材料科学与工程、生物工程、力学、采矿工程及计算机技术等多学科领域,体现不同的学科基础,形成不同的研究方向。

①工艺矿物学。与矿物学、岩石学的交叉,研究资源物料组成的分析、鉴别、表征,物料的基本物理、化学特性,为“加工”提供基本信息;

②粉碎工程。以岩石力学、断裂力学、晶体化学为基础,对所处理资源进行选择性碎解,解离或进行超细加工;

③重力场、流体力场中的分离。以流体力学、流体动力学为基础,根据所处理的物料的密度、粒度及形状差异,分离、富集不同物料。如黑钨矿与石英的分离,聚氯乙烯和聚乙烯的分离,城市垃圾中重物料与轻质物料的分离,铜线与橡胶的分离等。

④电磁场中的分离。以电磁学、静电学为基础的磁力分选和静电分选,根据所处理物料的磁性质或导电性的差异,分离不同物料。如磁性矿物与非磁性矿物的分离,导电矿物与非导电矿物的分离,磁性炭粉与废纸的分离,红血球与白血球的分离,带电塑料与不带电塑料的分离,铜线与铝线的分离等。

⑤浮选。是资源加工中最重要的技术,可加工处理各种矿物资源、二次资源及非矿物资源,涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域,形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉研究领域。如硫化矿及非硫化矿的浮选、废纸及废塑料的浮选、废水中的离子浮选、油污水及油污土壤处理等。

⑥生物提取。涉及生物工程、冶金反应工程、矿物工程及采矿工程等多个交叉学科,主要处理各种低品位矿物资源、难选难冶矿物资源、海洋矿物资源及非传统矿物资源,直接从这些资源中提取有价金属。如铜、金矿的生物堆浸、地下溶浸,重金属污泥、海洋锰结核的处理等。 ⑦化学分离。包括溶剂萃取、离子交换、膜分离、化学浸出等,涉及化学与化学工程、冶金反应工程等。处理复杂矿物资源、海洋矿物资源、工业废水等。

⑧化学合成。涉及化学与化学工程、材料科学与工程领域,包括矿物材料的化学合成、矿物复合材料,矿物——聚合物复合材料等。

⑨表面改性。通过表面化学反应、选择性溶解、溶蚀、刻蚀、涂层等对矿物表面进行化学处理、制备功能矿物材料,涉及化学工程与材料科学与工程领域。

⑩聚集与分散。细颗粒的聚集与分散,矿物胶体体系的稳定与分散,溶剂萃取,球团、型煤、水煤浆制备等。涉及表面化学、颗粒学等领域。

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