我對(duì)礦物加工工程的認(rèn)識(shí).doc

對(duì)礦物加工工程學(xué)科體系的認(rèn)識(shí)摘要：礦物加工工程學(xué)科是以功能性礦物材料的研發(fā)為目標(biāo)，以結(jié)晶礦物學(xué)為基礎(chǔ)，其五個(gè)主要方向是：礦物加工工程技術(shù)理論與技術(shù)、礦物深加工技術(shù)、粉體技術(shù)與礦物材料、礦產(chǎn)資源綜合利用、潔凈能源技術(shù)等。學(xué)科建設(shè)者根據(jù)多年的研習(xí)體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，按著“德識(shí)學(xué)才”四個(gè)方面，將礦物加工工程專業(yè)工程技術(shù)和管理人員的知識(shí)和智能結(jié)構(gòu)，匯編于一個(gè)圖表中，以便于不斷學(xué)習(xí)、修養(yǎng)和進(jìn)步。關(guān)鍵字：礦物加工工程；學(xué)科建設(shè)；學(xué)科發(fā)展方向；知識(shí)體系0前言礦物加工工程是根據(jù)自然界礦物物理、化學(xué)或物理化學(xué)性質(zhì)的差異，利用物理、化學(xué)或生物化學(xué)的方法將礦產(chǎn)資源中有用礦物(或有用成分)和脈石礦物(或有害成分)分離的綜合加工過(guò)程。其基本定義是：“根據(jù)礦物組成與結(jié)構(gòu)及其一般和特殊性質(zhì)，分析、總結(jié)和研究礦物加工與礦物材料開發(fā)中的成果，依據(jù)科學(xué)理論，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算、分子設(shè)計(jì)與模擬，預(yù)測(cè)礦物材料性能，研究工藝技術(shù)，借助于專家系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，研制開發(fā)特定需求、特殊功能性的礦物材料”。以此作為礦物加工工程學(xué)科建設(shè)的總綱，用以指導(dǎo)整個(gè)學(xué)科建設(shè)和發(fā)展的方向和目標(biāo)，形成了圖1所示的“遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程專業(yè)學(xué)科建設(shè)與發(fā)展方向，教學(xué)、科研體系及與相關(guān)學(xué)科關(guān)系圖”，以把握整體學(xué)科的發(fā)展方向。圖1礦物加工工程學(xué)科體系材料物理與材料化學(xué)量子力學(xué)/統(tǒng)計(jì)物理學(xué)/固體物理學(xué)/量子化學(xué)/計(jì)算科學(xué)/圖形學(xué)2.礦物加工理論/工藝技術(shù)破碎與篩分、磨礦與分級(jí)、選礦、過(guò)濾、干燥等礦物加工基礎(chǔ)理論研究1-1礦物(材料)組成、結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分研究(數(shù)據(jù)庫(kù))1-2礦物(材料)固有性質(zhì)(性能)研究(數(shù)據(jù)庫(kù))6.現(xiàn)代測(cè)試分析技術(shù)基本試驗(yàn)分析方法研究現(xiàn)代儀器使用與研究礦物應(yīng)用性質(zhì)研究相關(guān)儀器設(shè)備研制在線檢測(cè)與計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)研究3.礦物深加工技術(shù)微/納米粉體技術(shù)功能性材料化學(xué)改性、改型熱加工(煅燒等)凝膠化技術(shù)結(jié)晶與礦物學(xué)礦物加工應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究7.工藝技術(shù)過(guò)程及其產(chǎn)業(yè)化研究礦物加工工藝技術(shù)與工程技術(shù)研究成礦系列研究4.共、伴生礦產(chǎn)與二次資源綜合開發(fā)與利用有益元素分離與富集找礦研究(找礦礦物學(xué))8-1礦產(chǎn)業(yè)與企業(yè)發(fā)展、管理研究8-2礦物加工與材料制備ERP/CIMS(市場(chǎng)+經(jīng)營(yíng)+數(shù)模+光機(jī)電一體化=現(xiàn)代化制造技術(shù))5.潔凈能源技術(shù)研究(煤炭深加工/煤化工/生物能源/儲(chǔ)能材料)地質(zhì)工程礦產(chǎn)資源勘探礦業(yè)工程采礦與安全 1礦物加工工程學(xué)科教學(xué)體系礦物加工工程學(xué)科包括公共基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課等。公共基礎(chǔ)課包括，數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)：高等數(shù)學(xué)、概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌學(xué)、圖形學(xué)；物理學(xué)：固體物理學(xué)、力學(xué)科學(xué)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)、量子力學(xué)；化學(xué)：無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)。專業(yè)基礎(chǔ)課包括，結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)：研究礦物（材料）組成、結(jié)構(gòu)、成分、性質(zhì)研究；工藝礦物學(xué)：研究礦物與材料構(gòu)效關(guān)系基礎(chǔ)；礦石與礦床學(xué)和成礦規(guī)律：研究成礦系列與找礦研究開發(fā)利用評(píng)價(jià)。專業(yè)課包括，礦物加工理論和工藝技術(shù)：破碎與篩分、磨礦與分級(jí)、選煤、選礦、化學(xué)與生物選礦、固液分離與干燥等；非金屬礦物深加工技術(shù)；潔凈能源與煤化工技術(shù)等。2礦物加工學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)面對(duì)待處理資源的變化及技術(shù)上存在的問(wèn)題，礦物加工科技工作者及相關(guān)學(xué)科的科技工作者，在礦物加工領(lǐng)域及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域不斷進(jìn)行新的探索和研究，礦物加工工程學(xué)與相鄰學(xué)科的相互交叉、滲透、融合，如物理學(xué)、化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)、生物工程學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、采礦工程學(xué)、礦物學(xué)、材料科學(xué)與工程已大大促進(jìn)了礦物加工學(xué)科的發(fā)展，一些新的礦物加工學(xué)科領(lǐng)域已初露端倪。礦物加工科技發(fā)展將圍繞高效益、低能耗、無(wú)污染礦物加工新技術(shù)的開發(fā)來(lái)展開，將逐步形成如下學(xué)科領(lǐng)域。2.2.1礦物富集、分離與綜合利用以傳統(tǒng)礦物加工工程學(xué)為基礎(chǔ)，主要針對(duì)復(fù)雜貧細(xì)礦物資源的處理、礦冶三廢治理及二次資源的再生利用，開發(fā)新的技術(shù)、工藝及設(shè)備，研究其過(guò)程基礎(chǔ)理論，屬傳統(tǒng)的礦物加工學(xué)科領(lǐng)域，涵蓋傳統(tǒng)的浮選化學(xué)、浮選劑分子設(shè)計(jì)、復(fù)合物理場(chǎng)礦物加工、復(fù)雜貧細(xì)礦物資源綜合利用等學(xué)科方向。在這些傳統(tǒng)學(xué)科方向上，已開發(fā)出的新技術(shù)成果的推廣應(yīng)用，將促進(jìn)傳統(tǒng)礦物加工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益的提高。2.2.2礦物提取以礦物加工學(xué)、冶金學(xué)、采礦工程學(xué)、生物工程學(xué)、電化學(xué)等為學(xué)科基礎(chǔ)，形成新的學(xué)科領(lǐng)域，主要針對(duì)復(fù)雜貧細(xì)礦物資源、海洋資源的開發(fā)利用。礦物提取是不經(jīng)選別過(guò)程直接從礦石中浸出、提取有用成分。如坑內(nèi)就地浸出，生物浸出、堆浸、礦漿電解等。其中較成熟的技術(shù)有銅的浸出萃取電積技術(shù)，采用硫酸溶液將礦石中銅元素溶解，并可采用生物菌催化溶解，含銅溶液經(jīng)萃取后進(jìn)行電積，得到高品級(jí)銅，取消了傳統(tǒng)的選礦和火法熔煉兩個(gè)高投資、高生產(chǎn)成本的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。2.2.3礦物材料以礦物加工工程學(xué)、材料科學(xué)與工程，化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)為學(xué)科基礎(chǔ)，針對(duì)各種資源的處理，研究不經(jīng)冶煉，直接從各種資源中加工制備各種材料的新技術(shù)與基礎(chǔ)理論。如超細(xì)礦物粉體材料。超細(xì)礦物粉體材料在石油化工行業(yè)中，用作填料、催化劑。在電子工業(yè)中，用作電子漿料、磁記錄材料、光電波吸收材料;此外，在造紙、農(nóng)業(yè)、航空航天、冶金、醫(yī)藥、食品等行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。2.2.4礦物化學(xué)品加工以礦物加工工程學(xué)、化學(xué)與工程為學(xué)科基礎(chǔ)，針對(duì)復(fù)雜貧細(xì)礦物資源及海洋資源的開發(fā)利用，研究不經(jīng)選冶，直接從礦石中制取化學(xué)品的新技術(shù)與基礎(chǔ)理論。2.2.5礦物加工計(jì)算機(jī)技術(shù)與礦物經(jīng)濟(jì)礦物加工過(guò)程的計(jì)算機(jī)管理與控制仍是礦物加工工程重要的學(xué)科方向，需要研究礦物加工全過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真、模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立礦山、選廠的專家系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理。包括各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化、控制，整體生產(chǎn)水平的控制，礦山投資效益、規(guī)模效益、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等的經(jīng)濟(jì)評(píng)估等。2.2.6非礦物資源的富集與分離礦物加工技術(shù)是根據(jù)待處理物料的物理、化學(xué)性質(zhì)的不同，采用不同的方法進(jìn)行物料分離與富集，其原理可推廣應(yīng)用于其他領(lǐng)域，從而可大大拓寬礦物加工學(xué)科領(lǐng)域。如高梯度磁選用于醫(yī)學(xué)上紅細(xì)胞的分離，生物學(xué)中離子的分離，核工業(yè)中核原料放射性固體的分離，超導(dǎo)磁選機(jī)分離液態(tài)氧、氧等。浮選法從紙漿廢液中回收纖維素，從廢紙上脫油墨、脫炭黑，廢舊塑料的回收，醫(yī)藥微生物方面，分選結(jié)核桿菌與大腸桿菌等。3礦物加工學(xué)科的五個(gè)主要研究方向3.1礦物結(jié)晶學(xué)及其性質(zhì)研究礦物(材料)組成、結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分研究、礦物(材料)固有性質(zhì)(性能)研究，是學(xué)科發(fā)展、研發(fā)高新技術(shù)材料的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生“厚基礎(chǔ)”的要求所在。主要研究?jī)?nèi)容：針對(duì)各單礦種，密切結(jié)合產(chǎn)品開發(fā)和工藝技術(shù)研究，開展結(jié)晶礦物學(xué)、工藝礦物學(xué)、應(yīng)用礦物學(xué)等基礎(chǔ)性研究，為單礦種加工利用技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)、為材料計(jì)算與設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，是為整個(gè)后續(xù)研究方向的基礎(chǔ)。3.2礦物加工工藝技術(shù)與理論研究主要研究傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的選礦技術(shù)，其主要研究?jī)?nèi)容：破碎與篩分、磨礦與分級(jí)；重選、電選、磁選和浮選等選礦技術(shù)；研究相關(guān)的輔助工藝過(guò)程，包括：脫水、過(guò)濾、烘干、干燥、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、塵防治等。其研究領(lǐng)域亦是后續(xù)研究方向的基礎(chǔ)。3.3礦物深加工與礦物材料開發(fā)研究礦物深加工是指對(duì)各種非金屬礦物通過(guò)各種深加工手段，開發(fā)研究功能性礦物材料等技術(shù)。主要研究的深加工技術(shù)有：超細(xì)粉碎與超細(xì)粉體微/納米制備與應(yīng)用技術(shù)（重點(diǎn)是應(yīng)用）；礦物提純；礦物改型、改性；煅燒；復(fù)合化；球化等，目標(biāo)是研發(fā)各種功能性礦物材料、無(wú)機(jī)非金屬礦材料，與金屬材料、有機(jī)高分子材料等科學(xué)相融合，研究復(fù)合材料、梯度材料、有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料。3.4潔凈能源技術(shù)研究主要研究?jī)?nèi)容：煤炭深加工選煤降灰、降硫及型煤技術(shù)。煤化工：煤炭干餾；煤炭氣、液化；煤基合成化學(xué)品等；潔凈煤與潔凈燃燒技術(shù)；水煤漿與管道運(yùn)輸?shù)?；新型能源包括可再生能源、生物能源、?chǔ)能材料等研究。3.5礦物伴生與二次資源綜合開發(fā)利用研究 開展礦物共、伴生資源及二次資源、工業(yè)廢棄物資源化等方面的研究，是建設(shè)節(jié)約型環(huán)境友好型社會(huì)的要求，是礦物加工工程的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。主要研究?jī)?nèi)容：礦物性質(zhì)、工藝性質(zhì)及應(yīng)用性質(zhì)研究；研究有用元素提取、有用礦物分選、尾礦資源化等，是建設(shè)礦產(chǎn)資源節(jié)約型社會(huì)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求所在。4 結(jié)語(yǔ)學(xué)科建設(shè)者對(duì)礦物加工工程學(xué)科發(fā)展，進(jìn)行了初步的研究，提出了