【采礦課件】第1章資源加工學(xué)概述.doc

第1章資源加工學(xué)概述習(xí) 題 解 答1簡(jiǎn)述從選礦學(xué)、礦物加工學(xué)到資源加工學(xué)三者之間的發(fā)展關(guān)系。 【解】資源加工學(xué)是由傳統(tǒng)的選礦學(xué)、礦物加工學(xué)發(fā)展演變形成的新的學(xué)科體系。研究手段選礦學(xué)是用物理、化學(xué)的方法，對(duì)天然礦物資源（通常包括金屬礦物、非金屬礦物、煤炭等）進(jìn)行選別、分離、富集其中的有用礦物的科學(xué)技術(shù)，其目的是為冶金、化工等行業(yè)提供合格原料。礦物加工學(xué)是在選礦學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是用物理、化學(xué)的方法，對(duì)天然礦物資源進(jìn)行加工（包括分離、富集、提純、提取、深加工等），以獲取有用物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)。其目的已不單純是為其它行業(yè)提供合格原料，也可直接得到金屬、礦物材料等。 資源加工學(xué)是根據(jù)物理、化學(xué)原理，通過(guò)分離、富集、純化、提取、改性等技術(shù)對(duì)礦物資源、非傳統(tǒng)礦物資源、二次資源及非礦物資源進(jìn)行加工，獲得其中有用物質(zhì)的科學(xué)技術(shù) 研究對(duì)象 傳統(tǒng)選礦學(xué)、礦物加工學(xué)的研究對(duì)象均以天然礦物資源為主。 資源加工學(xué)的研究對(duì)象涉及以下幾方面：（1）礦物資源。包括金屬礦物、非金屬礦物、煤炭等；（2）非傳統(tǒng)礦物資源。包括：工業(yè)固體廢棄物：冶煉化工、廢渣、尾礦、廢石。海洋礦產(chǎn)：錳結(jié)核、鈷結(jié)殼、海水中金屬、海底熱液硫化礦床。鹽湖與湖泊中的金屬鹽、重金屬污泥。（3）二次資源。包括：廢舊電器：電視機(jī)、冰箱、音響等。廢舊金屬制品：電纜、電線(xiàn)、易拉罐、電池等。廢舊汽車(chē)。（4）非礦物資源。城市垃圾、廢紙、廢塑料、油污水、油污土壤等。2資源加工學(xué)學(xué)科包括那些領(lǐng)域？它的學(xué)科基礎(chǔ)及與相鄰學(xué)科的關(guān)系如何？ 【解】學(xué)科領(lǐng)域 資源加工學(xué)包括四大學(xué)科領(lǐng)域： 礦物加工（Mineral Processing）；礦物材料加工（Mineral Material Processing）；二次資源加工（Secondary Material Processing）；金屬提取加工（Metal Metallurgical Processing）?？珊?jiǎn)稱(chēng)為4-MP。礦物加工是根據(jù)物理、化學(xué)原理對(duì)天然礦物資源進(jìn)行加工，以分離、富集有用礦物；礦物材料加工是根據(jù)物理、化學(xué)原理，對(duì)天然及非傳統(tǒng)礦物資源進(jìn)行分離、純化、改性、復(fù)合等加工，制備功能礦物材料； 二次資源加工是根據(jù)物理、化學(xué)原理，對(duì)二次資源進(jìn)行加工，分離回收各種有用物質(zhì)； 金屬提取加工是根據(jù)物理、化學(xué)原理，對(duì)各種資源進(jìn)行化學(xué)溶出、生物提取、離子交換、溶劑萃取等加工，以獲取有價(jià)金屬。學(xué)科基礎(chǔ) 資源加工過(guò)程中物料的碎解、分離、富集、純化、提取、超細(xì)、改性、復(fù)合等過(guò)程，涉及礦物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)與化學(xué)工程、冶金工程、材料科學(xué)與工程、生物工程、力學(xué)、采礦工程及計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域，體現(xiàn)不同的學(xué)科基礎(chǔ)，形成不同的研究方向。工藝礦物學(xué)。與礦物學(xué)、巖石學(xué)的交叉，研究資源物料組成的分析、鑒別、表征，物料的基本物理、化學(xué)特性，為“加工”提供基本信息；粉碎工程。以巖石力學(xué)、斷裂力學(xué)、晶體化學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)所處理資源進(jìn)行選擇性碎解，解離或進(jìn)行超細(xì)加工； 重力場(chǎng)、流體力場(chǎng)中的分離。以流體力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，根據(jù)所處理的物料的密度、粒度及形狀差異，分離、富集不同物料。如黑鎢礦與石英的分離，聚氯乙烯和聚乙烯的分離，城市垃圾中重物料與輕質(zhì)物料的分離，銅線(xiàn)與橡膠的分離等。 電磁場(chǎng)中的分離。以電磁學(xué)、靜電學(xué)為基礎(chǔ)的磁力分選和靜電分選，根據(jù)所處理物料的磁性質(zhì)或?qū)щ娦缘牟町悾蛛x不同物料。如磁性礦物與非磁性礦物的分離，導(dǎo)電礦物與非導(dǎo)電礦物的分離，磁性炭粉與廢紙的分離，紅血球與白血球的分離，帶電塑料與不帶電塑料的分離，銅線(xiàn)與鋁線(xiàn)的分離等。浮選。是資源加工中最重要的技術(shù)，可加工處理各種礦物資源、二次資源及非礦物資源，涉及無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、表面化學(xué)、電化學(xué)、物理化學(xué)等幾乎整個(gè)化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域，形成了浮選電化學(xué)、浮選溶液化學(xué)、浮選劑分子設(shè)計(jì)、浮選表面化學(xué)等交叉研究領(lǐng)域。如硫化礦及非硫化礦的浮選、廢紙及廢塑料的浮選、廢水中的離子浮選、油污水及油污土壤處理等。生物提取。涉及生物工程、冶金反應(yīng)工程、礦物工程及采礦工程等多個(gè)交叉學(xué)科，主要處理各種低品位礦物資源、難選難冶礦物資源、海洋礦物資源及非傳統(tǒng)礦物資源，直接從這些資源中提取有價(jià)金屬。如銅、金礦的生物堆浸、地下溶浸，重金屬污泥、海洋錳結(jié)核的處理等?；瘜W(xué)分離。包括溶劑萃取、離子交換、膜分離、化學(xué)浸出等，涉及化學(xué)與化學(xué)工程、冶金反應(yīng)工程等。處理復(fù)雜礦物資源、海洋礦物資源、工業(yè)廢水等?；瘜W(xué)合成。涉及化學(xué)與化學(xué)工程、材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，包括礦物材料的化學(xué)合成、礦物復(fù)合材料，礦物聚合物復(fù)合材料等。 表面改性。通過(guò)表面化學(xué)反應(yīng)、選擇性溶解、溶蝕、刻蝕、涂層等對(duì)礦物表面進(jìn)行化學(xué)處理、制備功能礦物材料，涉及化學(xué)工程與材料科學(xué)與工程領(lǐng)域。聚集與分散。細(xì)顆粒的聚集與分散，礦物膠體體系的穩(wěn)定與分散，溶劑萃取，球團(tuán)、型煤、水煤漿制備等。涉及表面化學(xué)、顆粒學(xué)等領(lǐng)域。 資源加工過(guò)程計(jì)算機(jī)技術(shù)。涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。研究資源加工過(guò)程的數(shù)學(xué)模型、仿真、優(yōu)化與自動(dòng)控制。 3資源加工學(xué)的研究對(duì)象及研究方向有那些？【解】資源加工學(xué)的研究對(duì)象涉及以下幾方面： （1）礦物資源。包括金屬礦物、非金屬礦物、煤炭等；（2）非傳統(tǒng)礦物資源。包括：工業(yè)固體廢棄物：冶煉化工、廢渣、尾礦、廢石。海洋礦產(chǎn)：錳結(jié)核、鈷結(jié)殼、海水中金屬、海底熱液硫化礦床。鹽湖與湖泊中的金屬鹽、重金屬污泥。（3）二次資源。包括：廢舊電器：電視機(jī)、冰箱、音響等。廢舊金屬制品：電纜、電線(xiàn)、易拉罐、電池等。廢舊汽車(chē)。（4）非礦物資源。城市垃圾、廢紙、廢塑料、油污水、油污土壤等。研究方向工藝礦物學(xué)。與礦物學(xué)、巖石學(xué)的交叉，研究資源物料組成的分析、鑒別、表征，物料的基本物理、化學(xué)特性，為“加工”提供基本信息； 粉碎工程。以巖石力學(xué)、斷裂力學(xué)、晶體化學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)所處理資源進(jìn)行選擇性碎解，解離或進(jìn)行超細(xì)加工； 重力場(chǎng)、流體力場(chǎng)中的分離。以流體力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，根據(jù)所處理的物料的密度、粒度及形狀差異，分離、富集不同物料。如黑鎢礦與石英的分離，聚氯乙烯和聚乙烯的分離，城市垃圾中重物料與輕質(zhì)物料的分離，銅線(xiàn)與橡膠的分離等。 電磁場(chǎng)中的分離。以電磁學(xué)、靜電學(xué)為基礎(chǔ)的磁力分選和靜電分選，根據(jù)所處理物料的磁性質(zhì)或?qū)щ娦缘牟町?，分離不同物料。如磁性礦物與非磁性礦物的分離，導(dǎo)電礦物與非導(dǎo)電礦物的分離，磁性炭粉與廢紙的分離，紅血球與白血球的分離，帶電塑料與不帶電塑料的分離，銅線(xiàn)與鋁線(xiàn)的分離等。 浮選。是資源加工中最重要的技術(shù)，可加工處理各種礦物資源、二次資源及非礦物資源，涉及無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、表面化學(xué)、電化學(xué)、物理化學(xué)等幾乎整個(gè)化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域，形成了浮選電化學(xué)、浮選溶液化學(xué)、浮選劑分子設(shè)計(jì)、浮選表面化學(xué)等交叉研究領(lǐng)域。如硫化礦及非硫化礦的浮選、廢紙及廢塑料的浮選、廢水中的離子浮選、油污水及油污土壤處理等。 生物提取。涉及生物工程、冶金反應(yīng)工程、礦物工程及采礦工程等多個(gè)交叉學(xué)科，主要處理各種低品位礦物資源、難選難冶礦物資源、海洋礦物資源及非傳統(tǒng)礦物資源，直接從這些資源中提取有價(jià)金屬。如銅、金礦的生物堆浸、地下溶浸，重金屬污泥、海洋錳結(jié)核的處理等。 化學(xué)分離。包括溶劑萃取、離子交換、膜分離、化學(xué)浸出等，涉及化學(xué)與化學(xué)工程、冶金反應(yīng)工程等。處理復(fù)雜礦物資源、海洋礦物資源、工業(yè)廢水等。 化學(xué)合成。涉及化學(xué)與化學(xué)工程、材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，包括礦物材料的化學(xué)合成、礦物復(fù)合材料，礦物聚合物復(fù)合材料等。 表面改性。通過(guò)表面化學(xué)反應(yīng)、選擇性溶解、溶蝕、刻蝕、涂層等對(duì)礦物表面進(jìn)行化學(xué)處理、制備功能礦物材料，涉及化學(xué)工程與材料科學(xué)與工程領(lǐng)域。 聚集與分散。細(xì)顆粒的聚集與分散，礦物膠體體系的穩(wěn)定與分散，溶劑萃取，球團(tuán)、型煤、水煤漿制備等。涉及表面化學(xué)、顆粒學(xué)等領(lǐng)域。 資源加工過(guò)程計(jì)算機(jī)技術(shù)。涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。研究資源加工過(guò)程的數(shù)學(xué)模型、仿真、優(yōu)化與自動(dòng)控制。4資源加工學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位和作用如何？【解】礦物資源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，礦業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的前提和動(dòng)力。從石器時(shí)代到青銅器、鐵器時(shí)代，到煤、石油、天燃?xì)?、原子能的利用，人?lèi)社會(huì)生產(chǎn)的每一次巨大進(jìn)步，都伴隨著礦物資源利用水平的飛躍發(fā)展，礦物資源是冶金、化工、航天、建材、電力、輕工、核工業(yè)等行業(yè)的主要原料來(lái)源。雖然礦業(yè)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）中所占比重很小，但它作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)支撐著其它行業(yè)生產(chǎn)對(duì)原料的需求。在世界上，90%以上的能源、80%以上的工業(yè)原料和70%以上