1、 遼寧工程技術大學遼寧工程技術大學 資源與環境工程學院資源與環境工程學院礦物加工工程系礦物加工工程系任瑞晨任瑞晨TEL/FAXE-mail:（20072007年年3 3月）月）w0 遼寧工程技術大學礦物加工工程學科教學與研究方向w 0.1 礦物加工工程學科、學術概要w 0.2 礦物加工工程在國民經濟中的地位w 0.3 礦物加工工程學科教學、科研體系及與相關學科關系w 0.4 材料科學四個要素與礦物加工工程技術的聯系與借鑒w1 礦物加工工程學科研究與發展基礎礦物學分析研究w2 選礦工程概要w3 礦物與巖石深加工與礦物材料制備主要工藝概要w4 礦物資源綜合利用概要w5

2、潔凈能源工程概要w6 分析測試檢測控制w7 企業管理w8 礦物加工工程化與產業化研究w9 礦物材料計算與設計w10 礦物材料w11 礦物加工工程學科發展方向w礦物加工工程為礦業工程一級學科中的二級學科。礦物加工工程為礦業工程一級學科中的二級學科。w全國約有全國約有2424所院校開辦礦物加工工程專業。所院校開辦礦物加工工程專業。w什么是礦物工程？什么是礦物工程？w 是根據自然界礦物物理、化學或物理是根據自然界礦物物理、化學或物理化學性質的差異，利用物理、化學或生物化學的方法，將礦產資源中有化學性質的差異，利用物理、化學或生物化學的方法，將礦產資源中有用礦物用礦物(或有用成分或有用成分)和脈石礦物

3、和脈石礦物(或有害成分或有害成分)分離的綜合加工過程，亦稱分離的綜合加工過程，亦稱為為“礦物加工工程礦物加工工程”或或“選礦工程選礦工程”。w 從其現有的學科范圍來說從其現有的學科范圍來說,是一門從礦物資源是一門從礦物資源(礦物、礦物、煤炭、二次資源、工業與生活廢棄物等煤炭、二次資源、工業與生活廢棄物等)中中,通過分離、富集、提純等物通過分離、富集、提純等物理的和化學的加工處理理的和化學的加工處理,提取有用物料的科學技術。提取有用物料的科學技術。 w 與人類對自然界礦產資源日益擴大的質與量的與人類對自然界礦產資源日益擴大的質與量的需要密切相關。選礦過程本身已有很長的歷史發展過程。很早就有手工需

4、要密切相關。選礦過程本身已有很長的歷史發展過程。很早就有手工揀選揀選,后來發展成為簡單工具洗淘從砂石中間回收金、銀、錫等密度大的后來發展成為簡單工具洗淘從砂石中間回收金、銀、錫等密度大的礦物，天工開物早有記載，這屬于選礦的原始階段。礦物，天工開物早有記載，這屬于選礦的原始階段。w 19世紀以后國外相繼出現了機械選礦設備如活塞式跳汰機、搖床、世紀以后國外相繼出現了機械選礦設備如活塞式跳汰機、搖床、靜電選礦機、磁選機等，使重力選礦、磁選和電選等物理選礦技術有較靜電選礦機、磁選機等，使重力選礦、磁選和電選等物理選礦技術有較大發展，從而促進了冶金工業大規模發展。大發展，從而促進了冶金工業大規模發展。0

5、.1 0.1 礦物加工工程學科、學術概要礦物加工工程學科、學術概要遼寧工程技術大學礦物加工工程學科、學術發展概要遼寧工程技術大學礦物加工工程學科、學術發展概要w遼寧工大礦物加工工程專業規劃其學科研究內容是：遼寧工大礦物加工工程專業規劃其學科研究內容是：w 學科、學術研究基礎：學科、學術研究基礎：應用礦物學研究應用礦物學研究 w輔助作業輔助作業 選礦選礦 礦物礦物 提純、超細粉碎、提純、超細粉碎、w 重選重選 精加工精加工 粉體及其化學改性、粉體及其化學改性、w礦物的礦物的 浮選浮選 與與 球化、球化、w篩分破碎篩分破碎 磁選磁選 礦物材料礦物材料 燒結與固化燒結與固化w磨礦分級磨礦分級 光電選

6、光電選 制備制備 煤基材料煤基材料w作業作業 濕法冶金濕法冶金 煤炭深加工煤炭深加工- -型煤、水煤漿型煤、水煤漿 潔凈能源潔凈能源 煤炭氣、液化與煤化工煤炭氣、液化與煤化工w 生物能源生物能源w 共、伴生礦物與工業及共、伴生礦物與工業及w 礦山廢棄物資源化礦山廢棄物資源化 礦物分析檢測技術礦物分析檢測技術；現代企業管理研究現代企業管理研究 礦物加工工程與產業化、自動控制技術礦物加工工程與產業化、自動控制技術 由此圖可見，礦物加工工程研究內容十分廣泛，體現了各種加由此圖可見，礦物加工工程研究內容十分廣泛，體現了各種加工技術的應用。工技術的應用。礦物材料礦物材料計算與設計計算與設計(MMCD)

7、功功能能性性礦礦物物材材料料w0.2 0.2 礦物加工工程在國民經濟中的戰略地位礦物加工工程在國民經濟中的戰略地位w0.2.1 0.2.1 礦物加工工程在礦業工程中的地位礦物加工工程在礦業工程中的地位地質勘探資源評價各級儲量巖礦分析與鑒定礦物學研究礦礦業業工工程程選礦工程選礦工程采礦工程采礦工程安全工程安全工程金屬礦選礦金屬礦選礦選選 煤煤非金屬礦選礦非金屬礦選礦0.2.2 礦物加工工程在國民經濟中的戰略地位w資源消耗（能耗）過快、過猛，必須重視資源高效開發與綜合利用問題w 我們歷來都把礦產資源稱作“寶藏”，把。w 目前，我國的工業原材料、的能源、的農業生產資w料和都來自礦產資源。w 我國礦產

8、資源勘查開發不斷取得巨大成就。形成了能源與原材料礦產品較強的供應系統，有力地支持了國民經濟和社會發展。截至目前，我國已發現171種w礦產，探明儲量的有158種。其中，其他水氣礦產3種。礦產地約18000處，其中，大中型礦產地7000余處。w 在諸多礦產中，石油、天然氣、煤、鐵、銅、鋁、硫、磷等45種主要礦產，w w 但是，我們在發展中也付出了較高的資源環境代價。w 隨著各國經濟的不斷發展,社會對礦產品的需求越來越多,它一方面促進了礦物加工工程技術的進步,另一方面污染了人類生存的環境。如何使礦產資源開發與環境保護協調發展,是目前世界各國面臨的共同問題。而自然資源開發利用的深度和廣度,依賴于科學技

9、術的發展,其中。例如每立方公里的巖石中含Al 2300萬、Fe 1300萬、Cu 26萬、Sn10萬、Au 1萬、U 7000。w 如果用高新技術將其分離，則地球上提供我們可利用的資源是非常寬廣的，這將極大地促進社會經濟的發展。w 中共十六大報告中有關國土資源的論述中共十六大報告中有關國土資源的論述（2004-7-72004-7-7， 9:38:269:38:26）w 1、在總結十三年的經驗，堅持以經濟建設為中心，用發展的辦法解決前進中的問題時報告指出：堅持擴大內需的方針，實施科教興國和可持續發展戰略， w 2、在認識我國社會主義初級階段發展現狀時報告指出：；我們仍然面臨發達國家在經濟科技等方

10、面占優勢的壓力。w3、在確定全面建設小康社會目標時報告指出：可持續發展能力不斷增強，促進人與自然的和諧，推動整個社會走上生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路。 w 4、在走新型工業化道路，大力實施科教興國戰略和可持續發展戰略中報告指出：堅持以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化，走出一條得到充分發揮的新型工業化路子。提出：必須把可持續發展放在十分突出的地位，堅持計劃生育、保護環境和保護資源的基本國策合理開發和節約使用各種自然資源。十六大及兩會熱點與礦物加工工程（一）十六大及兩會熱點與礦物加工工程（一）十六大及兩會熱點與礦物加工工程（二）w資源環境資源環境w 長期以來，我國以資源的過渡消耗

11、、環境的毀滅性破壞，來換取高的經濟增長速度，造成資源的大量消耗和浪費與環境的污染、甚至是無法治理了。（從 “有水快流”時開始）w w又快又好又快又好又好又快又好又快w 改變經濟增長模式，利國利民，真正體現了改變經濟增長模式，利國利民，真正體現了“走新型工走新型工業化、可持續發展道路業化、可持續發展道路”。：我國礦產資源總量約占世界的12%，居世界第3位，但人均資源量僅為世界水平的58%，居世界第53位。w w 目前，我國已有2/3的國有骨干礦山進入中后期，400多座礦多座礦山因資源逐步枯竭瀕臨關閉，有的已停產閉坑，大量礦工面臨下山因資源逐步枯竭瀕臨關閉，有的已停產閉坑，大量礦工面臨下崗。崗。這

12、不僅威脅到資源供應，同時，由此帶來的社會問題也日益嚴重。我國石油已連續11年凈進口，并且進口量急劇上升。2003年，原油、成品油進口量已超過1億噸，鐵礦石進口量超過1.4億噸，這已占到世界自由貿易量的這已占到世界自由貿易量的50%；銅精礦和氧化鋁消費量的50%以上都依賴進口。2010年前后，將出現金屬老礦山關閉的年前后，將出現金屬老礦山關閉的高峰，高峰，37%以上的產能行將消失。以上的產能行將消失。這樣，大宗礦產的進口量勢必逐年攀升。資源消耗（能耗）過快、過猛，必須重視資源高效開發與綜合利用問題：到2020年，國內的有煤、天然氣、稀土、菱鎂礦等14種；w 我國煤炭資源豐富，開發利用的環保要求高

13、。現探明儲量中，可供建井的儲量少。長期開發利用率低，布局不盡合理，開采秩序混亂、破壞浪費資源和污染環境現象相當普遍而且嚴重，發展生產需要解決投入、運力等問題。的有石油、鐵、錳、鉛、鋁土礦、鎳、銻等9種，金剛石、鉑、鉀鹽等缺口較大。w 最重要的戰略資源。2003年，我國成為世界上第二大石油消費國和第七大石油進口國。我國至今累計探明石油可采儲量63.95億噸，其中，剩余可采儲量24.28億噸。預計到2010年，我國石油需求量將超過3億噸；2020年，將達到4.2億噸。若國內石油生產能力維持在目前水平，且同期的石油資源勘查不能取得重大突破，那么，到20102010年年，國內石油需求的保證程度到，只有

14、。如鐵、錳、鋁、銅、磷等，國內資源。許多五六十年代建設的主力礦山有相當一部分已難以為繼，這些大宗礦產的可供性持續下降。據測算，。w 我國鎢、錫、銻、稀土等礦產儲量、產量均居世界首位。但一度亂采濫挖，資源被破壞浪費嚴重。由于過量開采、，只出口原料，加上多頭出口競相壓價，曾出現產量、出口翻番，而創匯減少過半的情況。 w 保障了加快建設的需要。但在開發利用中也存在粗放開采、盲目建設等不少問題。 國民經濟的發展不斷給材料及礦物加工提出新的國民經濟的發展不斷給材料及礦物加工提出新的要求，當代眾多高新技術產業，如生物工程、微電子技要求，當代眾多高新技術產業，如生物工程、微電子技術、航空航天工程、高技術陶瓷

15、等與礦物材料密切相關，術、航空航天工程、高技術陶瓷等與礦物材料密切相關，礦物加工是各種材料制備的重要的基礎與中間環節。礦物加工是各種材料制備的重要的基礎與中間環節。 礦物加工更與人類社會面臨的資源、環境和人口問礦物加工更與人類社會面臨的資源、環境和人口問題密切相關，直接關系到貫徹和落實科學發展觀。題密切相關，直接關系到貫徹和落實科學發展觀。 而礦物加工工程而礦物加工工程作為流程工業，其科學技術及作為流程工業，其科學技術及產業化水平，產業化水平，。0.3 遼寧工大礦物加工工程學科教學、科研體系及與相關學科關系遼寧工大礦物加工工程學科教學、科研體系及與相關學科關系0.4 0.4 材料科學四個要素與

16、礦物加工工程技術的聯系與借鑒材料科學四個要素與礦物加工工程技術的聯系與借鑒結合MMCD，光機電一體化，ERP & CIMS為實現工藝思想，工藝參數檢測、分析與控制為實現工藝思想，工藝參數檢測、分析與控制遼寧工程技術大學礦物加工工程學科研究發展的若干方向遼寧工程技術大學礦物加工工程學科研究發展的若干方向 礦物加工工程與測控技術遼寧工程技術大學礦物加工工程學科研究發展的若干方向遼寧工程技術大學礦物加工工程學科研究發展的若干方向1 礦物加工工程的學科研究基礎；：1 礦物加工工程的學科研究基礎理論礦物學與應用（工藝）礦物學：系統研究礦物的形態、化學成分、系統研究礦物的形態、化學成分、晶體結構、

17、物化性質、譜學特征、鑒定特征、成因產狀、晶體結構、物化性質、譜學特征、鑒定特征、成因產狀、分類命名、主要用途分類命名、主要用途,建立礦物數據庫建立礦物數據庫。；：礦物單體的宏觀形態、單體微形貌、礦物單體的宏觀形態、單體微形貌、礦物集合體形態、形態的演化、礦物晶體的測量、礦物礦物集合體形態、形態的演化、礦物晶體的測量、礦物形態與成分、結構、物性及環境的關系形態與成分、結構、物性及環境的關系。研究礦物學的發展階段、及其代表作、不同分支研究礦物學的發展階段、及其代表作、不同分支學科的代表人物；礦物學研究和應用的經驗教訓、學科的代表人物；礦物學研究和應用的經驗教訓、礦物學的學科發展趨勢和發展戰略。礦物

18、學的學科發展趨勢和發展戰略。現代礦物學分類（續1）研究礦物化學成分、礦物晶體結研究礦物化學成分、礦物晶體結構、礦物成分與結構的關系及其研究的方法學構、礦物成分與結構的關系及其研究的方法學。研究礦物的物理性質、礦物物性與研究礦物的物理性質、礦物物性與電子核子層次物質結構的耦合計算、礦物物性與自然體電子核子層次物質結構的耦合計算、礦物物性與自然體系的耦合關系、礦物物理研究的方法學。系的耦合關系、礦物物理研究的方法學。研究不同成礦條件和不同地球化研究不同成礦條件和不同地球化學背景下礦物內的地球化學特征。學背景下礦物內的地球化學特征。研究礦物的系統發生史和個體發生研究礦物的系統發生史和個體發生史、礦物

19、標型學、礦物共生組合與共生分析、礦物成因史、礦物標型學、礦物共生組合與共生分析、礦物成因分類、礦物學信息在礦產資源探測、加工與利用、人工分類、礦物學信息在礦產資源探測、加工與利用、人工礦物合成等方面的應用。礦物合成等方面的應用。研究礦物中研究礦物中包裹體形態學、包裹包裹體形態學、包裹體種類、包裹體成分、包裹體信息體種類、包裹體成分、包裹體信息。研究礦物的人工合成、礦物的蝕變研究礦物的人工合成、礦物的蝕變作用、礦物相平衡動力學、礦物中的耗散結構、礦物溫作用、礦物相平衡動力學、礦物中的耗散結構、礦物溫壓計、礦物改性。壓計、礦物改性。現代礦物學分類（續2）研究礦床中礦物的成因標型、礦物學找礦標志、礦

20、物學填圖的理論與方法。它研究礦物在地質體中的賦存狀態、礦物及礦物中元素的選冶流程與工藝、寶石礦物加工工藝、礦物材料和填料工藝。它研究礦物人工合成的理論與方法。研究非金屬礦產的品種、資源、產地與成因屬性及礦物材料的加工與制作、礦物材料在國民經濟與人民生活中的應用。研究污染與破壞環境的礦物。通過礦物學填圖實現對地質環境的監測，它還研究治理環境的礦物,運用天然礦物與人工礦物材料進行自然環境的改造。研究寶玉石礦物的物化特性、鑒定特征和次品優化改性,研究寶玉石礦物的資源、產狀、成因與經濟價值。研究藥用礦物的組分、性狀、單味藥命名、礦物基源考證、藥用礦物的開發及其炮制、制劑和療效。研究生物體中生物體中礦物

21、的成分、結構、物性、生理功能、形成條件、產狀和生物礦化過程和古生物體中礦物的成分、結構、物性、生理功能、形成條件、產狀和生物礦化過程,它還研究礦物與生命的起源。研究礦物原料對農林作物生長的影響(制肥、改土、農藥和除草),及礦物原料保障動物快速、健康生長的潛力。1-1礦物礦物(材料材料)組成、結構、化學成分研究組成、結構、化學成分研究(數據庫數據庫) 系統研究礦物的形態、化學成分、晶體結構、物化性質、系統研究礦物的形態、化學成分、晶體結構、物化性質、譜學特征、鑒定特征、成因產狀主要用途譜學特征、鑒定特征、成因產狀主要用途, ,建立礦物數據庫建立礦物數據庫硫硫化化鉬鉬礦礦金屬礦物郭克毅、郭克毅、周

22、正主周正主編編 礦物礦物珍品珍品 1996年年非金屬礦物郭克毅、郭克毅、周正主周正主編編 礦物礦物珍品珍品 1996年年1-21-2礦物礦物( (材料材料) )固有性質固有性質( (性能性能) )研究研究( (建數據庫建數據庫) ) 研究礦物的聲（學）、光（學）、電（學）、磁學）研究礦物的聲（學）、光（學）、電（學）、磁學） 、熱（學）熱（學） 、機（械）等一系列性質，為礦物的加工與利用奠、機（械）等一系列性質，為礦物的加工與利用奠定基礎。定基礎。磁鐵礦礦石組成與釩的賦存狀態及分配率分析礦石組成與釩的賦存狀態及分配率分析 w 為預先拋尾及分別富集提取奠定基礎；為預先拋尾及分別富集提取奠定基礎；

23、有用礦物有用礦物與脈石礦物脈石礦物組成與含量及其性質研究 w 直接關系到礦物加工工藝技術確定。直接關系到礦物加工工藝技術確定。 w如：釩礦如：釩礦：“提高釩焙燒轉化率的研究提高釩焙燒轉化率的研究”項目項目w 炭質礦物及其他礦物中含釩情況炭質礦物及其他礦物中含釩情況利用與否。利用與否。w 有用元素有用元素釩的賦存狀態、價態其分配率；釩的賦存狀態、價態其分配率；w 利用利用XRDXRD、SEMSEM及化學分析等，研究礦物中釩的價態及及化學分析等，研究礦物中釩的價態及物質組成對提釩工藝的影響；物質組成對提釩工藝的影響；w 有用組分及釩在礦物成分中分布狀況；有用組分及釩在礦物成分中分布狀況；提釩工藝研

24、提釩工藝研究的基礎，究的基礎，w 確定采用不同工藝提釩的可能性與可行性，確定采用不同工藝提釩的可能性與可行性，w 可能用不同工藝或新流程，提高釩轉化率。可能用不同工藝或新流程，提高釩轉化率。w工藝礦物學特性研究工藝礦物學特性研究利用利用XRD/SEM/DTAXRD/SEM/DTA等進行全過程中的等進行全過程中的研究。研究。應用礦物學應用礦物學之之工藝礦物學工藝礦物學研究研究舉例：本科生學習訓練的若干環節有關非金屬礦（以膨潤土礦為例）的學習和研究方法礦物分析測試物理化學與工藝性能測定 工藝礦物學研究 產品性能研究w 從其現有的學科基礎來說,是一門從礦物資源(礦物、煤炭、二次資源、工業與生活廢棄物

25、等)中,通過分離、富集、提純等物理的和化學的加工處理,提取有用物料的科學技術。 w（milling of ores; ore dressing; mineral separation）w 選礦就是利用礦物的物理或物理化學性質的差異，借助各種選礦設備將礦石中的有用礦物與脈石礦物分離，并使有用礦物相對富集的過程。w 選礦學是研究礦物分選的學問，是一門分離、富集、綜合利用礦產資源的技術科學。w 使礦石中的有用礦物和脈石礦物相互分離，富集有用礦物。w 除去礦石中的有害雜質。w 盡可能回收伴生的有用礦物，充分而經濟合理地利用礦產資源。w 對礦石或選礦產品進行粉磨加工，并分為不同規格的最終產品。w 工業礦

26、物（industrial minerals and rock）加工技術的發展，可以使許多低品位的礦床得到開發，擴大礦產資源；同時也可提高產品檔次，擴大應用范圍。w 例如經選礦提純的膨潤土精礦，可用于生產有機膨潤土、凝膠等高檔制品。2 2 選礦工程概要選礦工程概要w 選礦工程的發展就有可能對自然界“含量貧、結晶細、成分雜”的礦產資源進行開發、利用,并為下一步的深加工提供經濟上合理、技術上可行的初級原料或產品。由此可以看出選礦學科在國民經濟發展中的重要戰略地位,確定它的具體任務是:w 據勘查我國貧礦多，富礦少，許多貧礦資源均需經選礦處理后才能作為下一步的工業原料。如：w ，品位大于50%者僅占全國

27、鐵礦總量的23%，其余均需選礦后制造成人工富礦才能作為煉鐵原料；w ，銅品位大于2%者僅占我國銅礦石總儲量的6%，含銅小于1%占75%，都需經過選礦；w ，品位大于或等于30%者僅占7%，其余都必須經過選礦處理才能利用。選礦任務之二w ，降低灰分和硫、磷含量，才能生產合格的冶金焦炭。、膨潤土、沸石、螢石、硅灰石、硅藻土、絹云母等都需要去掉鐵、鈦等雜質和提高白度；w 有色金屬礦石常是共生產出，由于它們互為雜質無法利用，需經選礦處理將所含礦物分離后分別富集才能作為冶煉原料。w 我國共生、伴生礦石特別多，例如白云鄂博、攀枝花、大冶、長陽等鐵礦石都屬復雜共生礦石，它們占我國整個鐵礦資源的40%以上。有

28、色金屬共生、伴生礦產占75%以上，如銅鉛鋅共生礦，銅精礦中的鉛、鋅是雜質；鉛精礦中的銅、鋅是雜質；鋅精礦中的銅、鉛是雜質；只有把他們分離后富集，方才能成為銅精礦、鉛精礦、鋅精礦。貴金屬的40%和銀的75%為伴生礦。選礦任務之三w 二次資源包括廢舊金屬及其它固體廢料，廢水和廢氣的治理和利用，在很大程度上依靠選礦技術。w 自然礦產的最大特點是數量有限和開發的一次性不可再生資源，因此“資源的循環使用”是最大的節約。w 據專家們統計，回收利用廢舊金屬消耗的能源與新開發礦產資源對比非常經濟，其能耗比，銅為1/6,鎳為1/10，鋁為1/20，鎂為1/21。美國每年再生金屬占西方國家40%,其價值達100多

29、億美元。我國廢鋼利用率尚低，廢舊有色金屬利用率僅占總產量的11.2%左右。w “三廢治理、環境保護”是目前世界共同關注的問題。例如我國全國固體廢料已堆有80多億，占地90多萬畝，目前固體廢料的利用率約24%，每年有76%左右的固體廢料堆存。 選礦任務之四w 水是人類寶貴的資源。w w 我國水資源不豐富，人均占有水量只相當于世界人均占有水量的25%,隨工業的發展，用量加大，排放的污水量會增加，反過來又加大了對原有水源的污染。因此，水資源的合理利用與污水治理已成為當務之急。選礦工業用水量很大,排放的尾礦又是很大的污水源，w 海洋資源包括海水中溶解的鹽類物質和洋底錳結核。w 海水中含有36種元素,除

30、可提取外，還可以提取U、Th及氚等能源物質，開發利用前景廣闊。w 地球總面積的2/3為海洋,其中15%洋底覆蓋有錳結核，總量約23萬億,僅太平洋就有1.7萬億,而且錳結核中富含Mn、Ni、Co、Cu、Fe等元素。w 例如我國沿海深2000處就有大量含Co(0.5%)較高的錳結核。其中Mn、Ni、Co為陸地較缺少的資源，因此目前已有一些國家(包括我國在內)積極進行洋底錳結核的開發、利用研究。w 從長遠看,我國陸地短缺的一些礦產資源有可能由開發洋底資源彌補。w2.4 一般一般選礦加工的主要特點選礦加工的主要特點w 選礦目的選礦目的大多是為了獲得具有某些物理化學特性的產品，大多是為了獲得具有某些物理

31、化學特性的產品，而不是為獲得某種有用元素。而不是為獲得某種有用元素。w 例如，石棉礦石選礦是為了獲得具有一定長度和抗拉強度例如，石棉礦石選礦是為了獲得具有一定長度和抗拉強度的石棉纖維；金剛石礦石選礦是為了得到結晶完好的金剛石顆粒。的石棉纖維；金剛石礦石選礦是為了得到結晶完好的金剛石顆粒。w 選礦的任務選礦的任務不僅在于富集有用礦物，去除有害雜質，同時不僅在于富集有用礦物，去除有害雜質，同時需要進行粉磨、分級，生產不同規格的系列產品。需要進行粉磨、分級，生產不同規格的系列產品。 w 例如，石墨選礦的精礦，應按粒度和含碳量分級，生產不同例如，石墨選礦的精礦，應按粒度和含碳量分級，生產不同品位和不同

32、粒度的產品；高嶺土產品按用途分為造紙涂料級、造品位和不同粒度的產品；高嶺土產品按用途分為造紙涂料級、造紙填料級、陶瓷級、搪瓷級、橡膠填料級等品種。紙填料級、陶瓷級、搪瓷級、橡膠填料級等品種。w 選礦加工中應注意保護有用礦物晶體，否則可能影響其工選礦加工中應注意保護有用礦物晶體，否則可能影響其工業用途和價值。因而常采用破碎強度較低或具有選擇性破碎功能業用途和價值。因而常采用破碎強度較低或具有選擇性破碎功能的設備；工藝流程則多采用多段破碎的設備；工藝流程則多采用多段破碎( (磨礦磨礦) )多段分選的流程。多段分選的流程。w 選礦指標一般以有用礦物的含量為依據，而不是礦石中某選礦指標一般以有用礦物的

33、含量為依據，而不是礦石中某種元素的含量。種元素的含量。w2.5 2.5 工業礦物選礦加工的基本作業包括工業礦物選礦加工的基本作業包括w w 一般將最終產品粒度為5mm以上的粉碎過程稱為破碎；w 取得更細產品粒度的粉碎過程稱為磨礦；w 產品平均粒度小于10m的粉碎過程稱為超細磨礦。：300mm、100mm、50mm、25mm、13mm、6mm、3mm、2mm、1mm、0.5mm、0mm。：入料粒度為-300mm，排料粒度為50mm；：入料粒度為10050mm，排料粒度為25 mm；：入料粒度25，排料粒度1510mm；w 相應的篩分機篩孔同粒度分級別。w 圓振篩、直線振動篩、固定篩等。w w通常

34、將通常將磨礦劃分為磨礦劃分為4 4個階段個階段：入磨粒度為入磨粒度為25255mm5mm，排料粒度為，排料粒度為1 10.3mm0.3mm；: :入磨粒度為入磨粒度為25255mm5mm，排料粒度為，排料粒度為0.10.10.074mm0.074mm；: :入磨粒度入磨粒度 lmm lmm，排料粒度，排料粒度0.074mm0.074mm或或0.044mm0.044mm；: :入磨粒度入磨粒度0.074mm0.074mm，排料粒度，排料粒度0.010mm0.010mm。w 礦石粉碎的難易程度，主要取決于礦石的礦石粉碎的難易程度，主要取決于礦石的結構和礦物的結晶形態結構和礦物的結晶形態( (礦礦物

35、的機械性能物的機械性能) )。是將礦石基本上按粒度大小分離的過程，包括篩分、水力分級和是將礦石基本上按粒度大小分離的過程，包括篩分、水力分級和風力分級。風力分級。w 分級作業通常與粉碎作業相配合使用，組成粉碎分級機組。分級作業通常與粉碎作業相配合使用，組成粉碎分級機組。脫水、過濾、干燥等脫水、過濾、干燥等運輸、轉載等運輸、轉載等w 采用適當的選礦方法，將已單體解離的有用礦物和脈石礦物分離開。w 有重選法、磁選法、浮選法、化學選礦法、電選法、風選法、光電選礦法等。w 重選法按原理可分為分級、洗礦、跳汰選礦、搖床選礦、溜槽選礦、重介質選礦和風力選礦等。w 前兩類是按粒度分選的過程，后五類主要是按密

36、度分選的過程。w 搖床選礦分選效率高，是用于粗、掃選作業，回收率可達80以上，缺點是單位面積處理量低，占地面積大。以流體力學為學科基礎,根據不同礦物的密度差異,在一定的介質中進行不同礦物的分選。w 主要用于選煤和非金屬礦選礦。以電磁學為學科基礎,根據不同礦物磁性的差異分選不同礦物。w 主要用于選鐵、錳礦等。以化學為學科基礎,根據不同礦物表面物理化學性質的差異,實現不同礦物的分選。w 主要用于金屬礦金礦、鉛鋅礦、鉬礦等選礦。化學選礦是基于礦物和礦物組分的化學性質的差異，利用化學方化學選礦是基于礦物和礦物組分的化學性質的差異，利用化學方法改變礦物組成，然后用相應方法使目的組分富集的礦物加工工藝法改

37、變礦物組成，然后用相應方法使目的組分富集的礦物加工工藝。w 它是處理和綜合利用某些貧、細、雜等難選礦物原料的有效方法之一，它是處理和綜合利用某些貧、細、雜等難選礦物原料的有效方法之一，也是使未利用資源資源化和解決三廢（廢水、廢渣、廢氣）處理、變廢為寶也是使未利用資源資源化和解決三廢（廢水、廢渣、廢氣）處理、變廢為寶及保護環境的重要方法之一。及保護環境的重要方法之一。 3.1 非金屬礦物初加工非金屬礦物初加工 安徽東方鈣業公司裝備有安徽東方鈣業公司裝備有：國內第一條；一條具有國內領先水平的旋轉預熱式窯，年產15萬t氧化鈣。一條具有國內領先水平的干法年產6萬t超細氫氧化鈣。還建有年產3萬t重質碳酸

38、鈣和3 萬t顆粒碳酸鈣、白云石生產線。某公司擁有儲量超億噸的優質石灰石和白云石礦山某公司擁有儲量超億噸的優質石灰石和白云石礦山礦物粉體改性、改型程序簡圖礦物粉體改性、改型程序簡圖活性礦物材料制備原理圖礦物功能材料粉煤灰分選原則加工工藝流程圖粉煤灰分選原則加工工藝流程圖東方鈣業公司發展戰略規東方鈣業公司發展戰略規-石灰石梯度深加工、聯產系列產品簡圖石灰石梯度深加工、聯產系列產品簡圖w 鈣肥等鈣肥等1313個方面系列產品個方面系列產品w +CO+CO2 2輕質碳酸鈣輕質碳酸鈣w +H+H2 2O O +CO+CO2 2+ +控制晶形控制晶形納米碳酸鈣納米碳酸鈣w +C 堿性肥料（石灰氮） 氰化物w

39、 氰融體：用于采金、特種鋼淬火 w 雙氰氨、三聚氰胺、硫脲和胍w +C 氰氫酸、硝酸、銨鹽用于軍工 w 脫硫劑脫硫劑生產優質鋼 w 制高爐磚制高爐磚煉鋼爐爐襯w 分析化學試劑分析化學試劑（粉料）w 建筑工程防潮劑、測濕劑建筑工程防潮劑、測濕劑 資源綜合利用，實現節約和循環型經濟資源綜合利用，實現節約和循環型經濟5 潔凈能源工程概要潔凈能源工程概要w選煤（第二講專題介紹）w水煤漿（略）w煤化工（略）w煤基材料（略）w生物質能源（略） 礦產資源梯級深加工、聯產多產品，形成產業群礦產資源梯級深加工、聯產多產品，形成產業群 如，煤炭梯級深加工、聯產多產品。如，煤炭梯級深加工、聯產多產品。 該技術路線不

40、是多種煤炭轉化技術的簡單疊加，而是以煤炭資源價值的合理該技術路線不是多種煤炭轉化技術的簡單疊加，而是以煤炭資源價值的合理利用為前提，建立在相關技術發展水平基礎之上，以提升價值、經濟效益等綜合利用為前提，建立在相關技術發展水平基礎之上，以提升價值、經濟效益等綜合目標函數的多個子系統的優化集成。目標函數的多個子系統的優化集成。如圖如圖1 1、圖、圖2 2所示。所示。6 6 分析測試檢測控制分析測試檢測控制：礦物系統性巖礦分析鑒定； 基本試驗分析方法研究物理、化學、現代儀器使用； 礦物應用性質分析、測定研究礦物分析檢驗儀器設備研制； 在線檢測計算機輔助制造系統 各種分析測試方法手段訓練 基本試驗分析

41、方法研究; 礦物巖礦分析鑒定;分析檢測方法礦物成分分析測試 現代分析儀器使用;分析檢測手段X射線衍射、差熱分析、掃描電鏡等等； 礦物應用性質分析研究; 礦物分析儀器研制; 計算機模擬、程序設計、OA、計算機試驗技術； 在線檢測控制系統。各礦種研究方法訓練單礦種基礎研究；各種礦物加工工藝技術研究方法訓練各種用途(13個方面)研究方法訓練w 用系統工程的思想和方法、計算機技術、現代管理思想等開展分系統研究：w戰略研究；w規劃研究；w發展策略研究；w企業文化研究 w管理信息系統wERP & CIMS研究 7 7 企業管理（企業管理（MBA）8 8 礦物加工工程化與產業化研究礦物加工工程化與產

42、業化研究 針對礦物加工工藝過程“先進、大型、可靠、經濟、安全”要求，重點開展研究：工藝技術；浮選、提純、改性；工藝設備、輔助設備；檢測技術； 側重于產業化科學技術研究。 從礦物加工工程、工藝角度，開展各項研究；(市場市場+經營經營+數模數模+光機電一體化光機電一體化=現代化制造技術現代化制造技術) 根據根據 CIMS & ERP 思想（本專業的思想（本專業的MMCD），以及本學科及相關的專業基），以及本學科及相關的專業基礎理論學習與研究基礎上，在專業工藝技術學習與研究、試驗技術學習、計算機礎理論學習與研究基礎上，在專業工藝技術學習與研究、試驗技術學習、計算機手段訓練、企業管理（技術與生

43、產管理）等基礎上，研究和發展現代生產與制造手段訓練、企業管理（技術與生產管理）等基礎上，研究和發展現代生產與制造技術。技術。 追求三個效益的統一：經濟效益、社會效益、環境效益。追求三個效益的統一：經濟效益、社會效益、環境效益。 當代高新技術產業對材料性能的要求呈現多樣化、功能化趨勢，促進當代高新技術產業對材料性能的要求呈現多樣化、功能化趨勢，促進了了礦物材料礦物材料這一新的交叉學科。礦物材料及礦物材料學走過了學術思想這一新的交叉學科。礦物材料及礦物材料學走過了學術思想的提出、學科體系建設等發展歷程，基本形成了學科及人才培養、技術開的提出、學科體系建設等發展歷程，基本形成了學科及人才培養、技術開

44、發體系。發體系。 開發礦物材料，使得礦物加工工程由單純的加工技術研究層次向直接開發礦物材料，使得礦物加工工程由單純的加工技術研究層次向直接針對用途和需求層次的轉變，是礦物加工工程與市場密切結合，在認識上針對用途和需求層次的轉變，是礦物加工工程與市場密切結合，在認識上和方法論上的一個重大進步，其意義被礦物加工業內人士所共識，為礦物和方法論上的一個重大進步，其意義被礦物加工業內人士所共識，為礦物加工工程學科提供了巨大的發展空間。加工工程學科提供了巨大的發展空間。 如何以最少的如何以最少的“資源資源”消耗，高效開發功能性礦物材料，滿足國民經消耗，高效開發功能性礦物材料，滿足國民經濟發展要求，是礦物加

45、工工程學科面臨的機遇和挑戰。如何高目標構筑礦濟發展要求，是礦物加工工程學科面臨的機遇和挑戰。如何高目標構筑礦物加工工程學科體系，支撐礦產業物加工工程學科體系，支撐礦產業“全面、協調和可持續發展全面、協調和可持續發展”，是一個，是一個重大課題。重大課題。 以礦物加工工程為基礎的礦物材料科學的發展，為礦物材料計算與設以礦物加工工程為基礎的礦物材料科學的發展，為礦物材料計算與設計奠定了基礎。計奠定了基礎。受到材料設計和材料計算思想、方法的啟迪，提出受到材料設計和材料計算思想、方法的啟迪，提出“礦物礦物材料計算與設計材料計算與設計”的學術思想。的學術思想。 w“根據礦物組成與結構及其一般和特殊性質，分

46、析、總結和研究礦物加工與礦物材料開發中的研究成果，依據科學理論，通過計算機模擬計算、分子設計與模擬，預測礦物材料性能，設計制備工藝技術，借助于神經網絡、專家系統、計算機輔助制造系統等，研制、開發特定需求、特殊功能性的礦物材料” w任瑞晨等.論礦物材料計算與設計J.資源科學. 2005,27（3），），2005.5Minerals Material Calculated and Design）（3 3）礦物材料計算設計的研究層次）礦物材料計算設計的研究層次w ，開展各種礦物組成與結構、固有性能與應用性能關系的系統研究,以其發現和挖掘礦物新的性質，獲得原創性成果。建立數據庫，為礦物材料計算與設計各

47、種理論和方法的應用奠定基礎。w ，針對礦物材料應用領域和需求，跨學科充分發揮礦物“一礦多用、多礦一用、復合應用、綜合利用”的特性，研究礦物結構與應用性能的關系，研究和構筑某一學科、領域所應用的各種特性關系，在本質上預測、發掘礦物材料一般性質、特殊性質，及與應用基體材料的關系，創新和發展自主知識產權的科學和技術成果。w ，利用礦物加工理論和工藝技術研究成果，借助于材料模擬中的各種計算方法，構筑礦物性質利用礦物加工工程技術開發新型礦物材料之間的知識體系框架。w 尤其是。：利用線性函數和非線性函數，為礦物材料計算設計提供必要的參考。在已有的大量數據和經驗事實出發,將材料的性能、組分、特征數據(如自由

48、能、擴散系數等)等數據存放在數據庫中, 在此基礎上建立一個“知識信息”體系, 利用各種材料計算方法，通過數學計算和有效地預測，來完成新型礦物材料設計和制備。w 如利用能帶理論來設計粘土礦物層間化合物的作用,用量子力學理論計算燒結材料的相結構等。把由多粒子構成的體系理解為由電子和原子核組成的多粒子系統,并根據量子力學的基本原理最大限度的對問題實現“非經驗性”處理。從原子尺度上來研究體系的有關性質與時間和溫度關系的模擬技術,如活性礦物材料的制備。通過統計試驗來實現目標量的計算。研究平衡體系的性質。模擬合成礦物材料的晶體生長、碰撞、逾滲等問題。w 利用有限元法將連續介質采用物理上的離散與多項式插值方

49、法，形成一個統一的數值化方程,完成從連續到離散、從解析到數值,解決大多數礦物材料的力學問題、凝固模擬和晶體的塑性模擬等。研究復合材料中組分材料間的相互作用力和定量描述細觀結構與宏觀性能間的關系。w 建立礦物材料設計專家系統依靠專家的經驗知識，建立材料設計的知識庫和數據庫，使系統具有邏輯推理能力，從而縮短材料設計周期，提高效率。將數據庫中存放的有關材料的物理性能等指標，與知識庫中用來存放材料的成分工藝性能等規則相結合，使推理機根據數據庫和知識庫所提供的信息得出材料應具有的化學成分和工藝參數。w 建立人工神經網絡系統利用組分、工藝、性能之間的、規律往往不甚清楚的關系,發揮人工神經網絡具有很強的自學

50、習能力的功能，從已有的試驗數據中獲取有關材料的組分、工藝和性能之間的規律，完成礦物材料計算與設計。w “礦物化學改性藥劑基體材料”之間關系的三相界面設計研究在礦物改性、改型制備復合材料技術中，利用分子設計的理論和方法，根據“礦物藥劑改性=滿足基體材料需要”原則，為設計和制備新型藥劑，采用最佳藥劑制度，制備特定功能的礦物材料，如環保材料、高技術材料等；通過“高分子的表面活性可以通過控制分子體系結構（兩性部分的化學性質不變）來達到高精度的控制”，求得完全實現礦物材料特定的功能。w 將礦物材料計算與設計的研究成果利用計算機集成制造一體化（CIMS）技術相結合，提高礦物材料制備的工藝過程的可控性、有效

51、性及自動化水平。 基于科學原理構筑礦物加工學科體系和推動其建設和發展 系統、全面和而深入地研究礦物固有性質、工藝性質、應用性能，以特定的礦物材料性能為目標，利用傳統的和現代的礦物加工基礎理論和工藝技術成果，開展礦物材料的基礎理論和應用理論與技術的研究，構筑一個統一的學科理論體系，使礦物加工工程技術在解決具體的工藝技術問題的同時，為學科的科學技術研究指明方向、目標并提供方法論，以促進礦物加工工程學科的健康和快速發展。 將使礦物加工工程學科發展與工藝技術研究，建立在基本科學原理的基礎之上，使礦物加工工程學科的基礎理論研究，提升到“定量研究特定性能礦物材料”的高度，使學科發展進入當今學科前沿，通過創新趕超國際先進水平。w礦物材料計算與設計將為學科發展提供巨大活力為提高礦物材料開發的有效性，最大限度減少因盲目或錯誤試驗而造成的浪費，靈活高效地運用計算機及其