何桂春， 康倩， 王玉彤

（江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州341000）

0 引 言

近年來隨著富礦資源的減少，“貧、細(xì)、雜”已經(jīng)成為礦石分布的標(biāo)志特點，要實現(xiàn)這類礦物的單體解離，需要將其磨到5μm以下，而這一粒度小于常規(guī)浮選的回收粒度下限，最終導(dǎo)致有用礦物的流失.微細(xì)粒礦物是指直徑介于0.1～5μm之間的礦物，它的主要特點是粒度小、質(zhì)量輕、比表面大、表面能高.粒度小、質(zhì)量輕使得礦粒在礦漿中動量小，難以克服礦粒與氣泡之間的能壘，因而無法與氣泡發(fā)生碰撞和黏附.但是，一旦礦物黏附于氣泡表面上，又很難脫落，并且細(xì)粒脈石礦物受水介質(zhì)黏滯作用較大，易夾到精礦中隨水流上升進入泡沫層，降低了精礦品位.比表面積大、表面能高造成了礦粒的不穩(wěn)定，它必須與目的礦物、脈石礦物、藥劑發(fā)生吸附來降低自身的表面能.這樣，一方面自發(fā)絮團過程中會夾雜大量脈石礦物，惡化精礦質(zhì)量；另一方面會大大增加浮選藥劑用量，增加選礦成本.礦物粒度過小還會造成礦漿黏度大幅度上升，出現(xiàn)跑槽現(xiàn)象，不利于浮選的進行.礦山每年生成的大量尾礦不僅造成了資源的浪費而且形成了嚴(yán)重的環(huán)境污染.對于我國這樣一個礦產(chǎn)資源消費大國，找到一種可以有效回收微細(xì)粒級礦物的方法十分重要.納米技術(shù)從1959年提出到現(xiàn)在經(jīng)過五十多年的研究與發(fā)展，已經(jīng)取得了一系列成果，由于其具有的特殊性能使得全世界各個國家都在研究它，并將它廣泛應(yīng)用于各行各業(yè).考慮到納米技術(shù)的一些特性將其應(yīng)用于礦物加工是一種很有發(fā)展前途的嘗試.

1 納米技術(shù)概念、發(fā)展及特性

1.1 納米技術(shù)概念

納米是一個長度單位，是一米的十億分之一.納米技術(shù)是在0.1～100 nm尺度范圍內(nèi)，研究構(gòu)成物質(zhì)的分子、原子、電子的特性的一種新技術(shù).納米技術(shù)涉及的范圍非常廣泛，從它的研究對象來說主要有納米材料、納米粒子和納米氣泡等，從研究方法來說主要涉及合成、改性及在各個領(lǐng)域的應(yīng)用.納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍 （1～100 nm）或由它們構(gòu)成的材料[1].按維數(shù)可以分為3類，零維納米材料指空間三維尺度都處于納米尺度范圍的材料，如納米粒子、納米氣泡；一維納米材料指空間有兩維處于納米尺度范圍的材料，如納米管；二維納米材料指空間有一維處于納米尺度范圍的材料，如納米膜.當(dāng)物質(zhì)達到納米尺度以后，就會出現(xiàn)一系列異于宏觀物質(zhì)的特殊性能.納米材料強調(diào)2個方面，一個是尺寸要求，另一個是特殊性能要求.只有同時滿足了上述2個條件，才可以被稱為納米材料.納米氣泡指的是尺寸的數(shù)量級在0.1～100 nm之間的氣泡，它是溶液中過多的氣體分子直接在固體表面缺陷處成核并聚集所形成的.它可以長時間穩(wěn)定存在于液體之中，產(chǎn)生時所帶的負(fù)電具有很強的吸附性能[2].

1.2 納米技術(shù)的發(fā)展歷程

1959年，Richard Feynman在美國物理年會上首先提出“small scale”這個概念，具體闡述中提到了以納米為單位的概念 （there is plenty of room at the bottom）.

1974年日本東京理科大學(xué)的教授谷口紀(jì)男在發(fā)表的論文“納米技術(shù)的基本概念”中提出了納米技術(shù)這一名詞.他是為了描述半導(dǎo)體研究中一些在納米范圍內(nèi)具有的特征，如薄膜沉積和離子束銑等現(xiàn)象.他提出的納米技術(shù)主要包括分離、整合以及材料中原子或分子的變形.

1980年左右，美國的德雷克斯勒提出了具有超現(xiàn)實意義的具有革命性的納米技術(shù)概念，通過原子、分子的自主裝形成具有可自我復(fù)制的納米器件，然后形成具有特定功能的器件，這種觀念可能會打破生命體和非生命體的界限.

1981年，G·Binning和 H·Rohrer在蘇黎世實驗室發(fā)明了掃描隧道顯微鏡，它具有可視化的直接證據(jù)大大促進納米尺寸的研究發(fā)展.

1984年，德國科學(xué)家Gleiter采用氣體冷凝方法，首先制備成功鐵納米微粉，同年在柏林召開了第二屆國際納米粒子和等離子簇會議，納米材料成為世界性的熱點之一.

1990年，在美國巴爾的摩召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生[2].

1991年，具有超強韌性和剛性的碳納米管發(fā)現(xiàn)使納米概念和納米技術(shù)發(fā)展到了無以復(fù)加的輝煌高度.

1994年，在德國斯圖加特舉行的第二屆NST會議，表明納米材料已成為材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域的焦點.

1995年，超低功耗和高集成的納米結(jié)構(gòu)單電子三級管在美國研制成功，使人們對于納米結(jié)構(gòu)的研究對誕生下一代量子器件的重要性有了進一步認(rèn)識.

2001年，美國建立納米技術(shù)創(chuàng)新項目，開始大力發(fā)展納米技術(shù)，隨后各國也開始仿效美國，大力研究納米技術(shù).

在近十幾年的時間中，每個國家每個專業(yè)的學(xué)者都在積極研究納米技術(shù)，期望借助它的特異性能來解決本領(lǐng)域的難題，因此，新的論文和專利也層出不窮.

1.3 納米粒子的特異效應(yīng)

由于納米粒子所處的尺度范圍使其擁有以下4種特異效應(yīng)：量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)（體積效應(yīng)）、表面與界面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)[3-5].①表面與界面效應(yīng).比表面積是表面積與體積之比，球形顆粒的比表面積（表面體積）與其直徑成反比.當(dāng)粒子直徑減小到納米粒級后，表面原子數(shù)會迅速增加并且粒子的表面積和表面能也會迅速增加.表面原子由于周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，易與其它原子結(jié)合，故具有很高的化學(xué)活性.如此高的比表面積會出現(xiàn)一些極為奇特的現(xiàn)象，如金屬納米粒子在空中會燃燒，無機納米粒子會吸附氣體等等；②量子尺寸效應(yīng).隨著半導(dǎo)體顆粒尺寸的減小，價帶和導(dǎo)帶之間的能隙有增大的趨勢，費米能級附近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)能級變?yōu)榉至⒛芗?，吸收光譜闕值向短波方向移動，這種現(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)．量子尺寸效應(yīng)使得同一種材料光吸收或光發(fā)射的特征波不同；③小尺寸效應(yīng)（又稱體積效應(yīng)）．由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)．當(dāng)微粒尺寸與光波波長，德布羅意波長及超導(dǎo)態(tài)的相干長度、透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時，它的周期性邊界條件被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出“新奇”的尺寸效應(yīng)．例如，銅顆粒達到納米尺寸時就變得不能導(dǎo)電；絕緣的二氧化硅顆粒在20 nm時卻開始導(dǎo)電；④宏觀量子隧道效應(yīng)．隧道效應(yīng)是基本的量子現(xiàn)象之一，即當(dāng)微觀粒子的總能量小于勢壘高度時，該粒子仍能穿越這一勢壘．近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量及電荷也具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢阱而產(chǎn)生變化，故稱之為宏觀量子隧道效應(yīng)．

1.4 納米材料的特殊性能

納米材料所處的特殊尺寸使它的物理、化學(xué)性質(zhì)既不同于宏觀物體，也不同于微觀的分子和原子．在納米尺度范圍內(nèi)粒子表現(xiàn)的特異效應(yīng)和原子及分子的相互作用，強烈地改變了物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，從而使得納米材料在力、光、熱、磁、電等方面的性能與常規(guī)粗晶材料有顯著的不同．①力學(xué)性能：高硬度、高強度、高韌性．納米材料的硬度和強度與組成它的納米晶粒的粒徑成反比．納米材料中的位錯密度非常低，由Frank-Reed模型計算得到的臨界位錯圈的直徑和增殖后位錯塞積的平均間距值，說明納米材料中不會發(fā)生位錯滑移和增殖現(xiàn)象，因此納米材料內(nèi)部具有極強的穩(wěn)定性，表現(xiàn)出的宏觀性能就是“三高”．用納米材料制造的刀具、磨具等應(yīng)用于一些苛刻的條件下比普通材料具有極大的優(yōu)越性；②磁學(xué)性能：良好的透射率，對可見光的吸收系數(shù)比傳統(tǒng)粗晶材料低得多，對紅外波段的吸收系數(shù)至少比傳統(tǒng)粗晶材料低3個數(shù)量級，磁性比FeBO3和 FeF3等透明磁體（磁性＜3A/（Wb·g））至少高 1 個數(shù)量級；③電學(xué)性能：電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬→絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）．納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫侖堵塞效應(yīng)使得納米電子器件在朝超高速、超容量、超微型、超低能耗的方向發(fā)展，納米器件正在撼動半導(dǎo)體器件在電子領(lǐng)域的重要地位．用碳納米管制備出的納米晶體三極管，顯示出優(yōu)異的放大特性．同樣用碳納米管制得的單電子晶體管和邏輯電路的優(yōu)良性能令研究者驚嘆不已；④熱學(xué)性能：比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶和非晶材料的值．界面原子排列比較混亂、原子密度低、界面原子耦合作用弱使得納米材料具有很大的比熱和熱膨脹系數(shù)．如Cr-Cr2O3納米顆粒形成的膜對太陽光有強烈的吸收作用，并且可以將吸收到的太陽光能高效地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽{米材料的熔點隨晶粒直徑的減小而降低．如金的熔點為1 064℃，但當(dāng)金粒子直徑降低到5 nm時，它的熔點則降低到830℃，因而大大降低了燒結(jié)溫度，熔點的降低非常有利于金屬的冶煉；⑤光學(xué)性能：與入射光有交互作用，吸收光譜存在藍移現(xiàn)象，光吸收率很大．納米粒子的粒徑遠小于光波波長，與入射光交互，通過控制粒徑和氣孔率而精確控制透光率，可廣泛應(yīng)用于感應(yīng)和光過濾場合．由于量子尺寸效應(yīng)導(dǎo)致的較大光吸收率，使納米材料很好地應(yīng)用于制造紅外線感測器．

1.5 納米氣泡的性質(zhì)

由于實驗條件和制備方法的差異，許多研究者觀察到的納米氣泡具有不同的形貌，有圓形、橢圓形，也有呈無規(guī)則密集交聯(lián)的，但他們還是表現(xiàn)出一些與自身尺寸有關(guān)的性質(zhì)．① 納米氣泡與疏水長程引力．浸在水中的2個疏水性固體在相距較遠的距離時即可產(chǎn)生很強的吸引作用，這一現(xiàn)象稱作疏水長程引力．疏水長程引力是接觸表面間最基本的一種作用力，與表面的浸潤和吸附密切相關(guān)．納米氣泡高度能的不同決定了疏水引力具有不同的作用范圍 （幾十nm到幾百nm之間）；納米氣泡尺寸的不同導(dǎo)致疏水引力的范圍也有相應(yīng)的長短變動；②納米氣泡與流體界面滑移．界面滑移指流體分子與固體表面存在的相對運動．一般在固體完全潤濕情況下不發(fā)生滑移．但是當(dāng)固體表面的液體氣化成納米級氣泡，穩(wěn)定存在于固液界面時，便會發(fā)生滑移．此時，液體是在氣膜上而不是直接在固體表面流動，因此液體受到的阻力會大大減少，最多可減低40%，應(yīng)用在液體管道輸送中則可以大大降低能量損耗；③納米氣泡與增氧．納米氣泡可以快速高效地提高水體中溶解的氧氣量，這是因為納米氣泡具有很大的表面積能和氣泡內(nèi)能量，有利于氧化反應(yīng)的加強，以此來增加氧氣在水中的溶解速度和溶解量．如直徑0．1 cm的氣泡分散成直徑100 nm的氣泡后表面積增大10 000倍，氣泡的表面能也增大50～100倍．

2 納米技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用

2.1 納米粒子浮選

近年來，隨著納米粒子在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，尤其是在污水處理和紙漿脫墨中取得了十分矚目的成就[6-11].納米材料的比表面積、表面活性和表面自由能都遠高于常規(guī)材料，因此它表現(xiàn)出來的吸附性能和光催化性能也是常規(guī)材料無法比擬的.

利用納米材料的吸附性能，可以去除污水中的重金屬離子還可以治理淡水湖內(nèi)的藻類.例如田喜強利用溶液-凝膠法合成的納米鐵酸錳溶液處理污水，可以很好地去除Cr6+，去除率可高達86%；孫正濱利用原位合成法合成的Fe3O4磁性納米粒子處理印染廠污水，通過對污物的表面吸附、架橋和捕集作用，在外界磁場的作用下，磁性納米粒子能快速聚集，可有效將污物從廢水中去除.楊磊等用納米TiO2浮選脫去廢紙漿中的墨，考察不同用量、不同溫度、不同pH值條件下，浮選脫墨的效果，發(fā)現(xiàn)溫度為50℃，pH值為10左右，納米TiO2用量為0.06%時，紙漿中的油墨量可降低773 mg/kg.

這些研究引起了礦物加工專業(yè)人士的關(guān)注，他們在思考既然納米粒子可以吸附污水中的金屬離子及雜質(zhì)，那么應(yīng)該也可以吸附礦物，并且已經(jīng)有學(xué)者開始了這方面的研究.加拿大McMaster大學(xué)的Songtao Yang等[12-14]對納米粒子作為捕收劑進行了初步研究.他們用玻璃珠來模擬實際礦物，用納米粒子對其進行吸附和捕收.經(jīng)過一系列實驗發(fā)現(xiàn)：當(dāng)覆蓋率僅為10%時，就可以得到近乎百分之百的浮選回收率；脫落力可以從未吸附納米粒子時的0.008 6μN增加到1.9μN，大大降低了玻璃珠從氣泡上的脫落概率；當(dāng)納米粒子的接觸角在51°～85°之間時，既可使其有較高的疏水性又可防止其在溶液中的團聚，浮選回收率最高.

鐵的氧化物是一類自然界十分常見的天然礦物材料，這些鐵氧化物活性功能團多、界面反應(yīng)性能強，具有非常強的吸附能力.因此，將納米鐵氧化物用于礦物加工浮選工藝做捕收劑，研究納米鐵氧化物在礦物表面的吸附機理和微觀結(jié)構(gòu)，對提高微細(xì)粒等難選礦物的回收率有著重要的意義.Arai[15]采用靜態(tài)法和擴展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu) （EXAFS）譜法研究了在pH=5～8的范圍內(nèi)，水合鐵、針鐵礦和赤鐵礦3種合成鐵氧化物對Ni（Ⅱ）的吸附機理.研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在不同的pH條件下，Ni（Ⅱ）可以不同程度地與不同鐵氧化物表面發(fā)生面-面鍵合、邊-邊鍵合、角-角鍵合等3種不同的鍵合作用，分別形成單齒、雙齒、多齒等3種不同類型的單核絡(luò)合物.Zeng等[16]采用吸附測試、XANES譜法和EXAFS譜法，從宏觀和微觀2個方面闡述了不同尺寸納米赤鐵礦對U（VI）的吸附規(guī)律和微觀結(jié)構(gòu)變化.吸附實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)U（VI）在赤鐵礦表面的吸附量隨納米赤鐵礦直徑的增大而減小.XANES譜法對U（VI）在納米赤鐵礦上的價態(tài)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它在納米赤鐵礦表面沒有發(fā)生還原作用，仍然以六價狀態(tài)存在，而只是發(fā)生了物理吸附作用；EXAFS譜對U（VI）在納米赤鐵礦上的微觀構(gòu)型分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)U（VI）在不同尺寸納米赤鐵礦表面的微觀結(jié)構(gòu)都一樣.另外，EXAFS譜只檢測到了U-Fe作用信號，這說明U在納米赤鐵礦表面生成的是內(nèi)層吸附產(chǎn)物.這些研究結(jié)果表明離子在鐵氧化物/水界面的吸附性質(zhì)和微觀形態(tài)，與鐵氧化物晶體結(jié)構(gòu)和顆粒尺寸大小密切相關(guān)，對應(yīng)用納米鐵氧化物作為礦物加工浮選試劑有著重要的意義.

2.2 納米氣泡浮選

泡沫浮選就是向液體中通入空氣，形成大量氣泡（大多數(shù)情況下要加入捕收劑和起泡劑），使混合礦物中的疏水組分附著在氣泡上隨之上升浮于液體表面，將附著礦物的氣泡刮出便可得到最終的精礦.納米氣泡具有較大的比表面，從而使其比一般的氣泡有更好的捕收能力，更有利于礦石的浮選分離[17-18].材料的超疏水就是源于固液界面上的納米氣泡，它使水在具有微米、納米孔徑的粗糙表面具有很大接觸角.通過普通化學(xué)修飾方法，物體的接觸角最高只能達到120°，而當(dāng)表面具有一定的粗糙程度和微結(jié)構(gòu)后它的接觸角最高可以達到175°.由以上可知，納米氣泡可以大大增加礦物的接觸角，即礦物的疏水性，增大目的礦物和脈石礦物疏水性差異，便可實現(xiàn)兩者的高效分離[19].

中國礦業(yè)大學(xué)的陶有俊等用文丘里管制備納米氣泡并研究了它提高細(xì)粒煤浮選效果的機理.結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米氣泡不僅可以提高煤的回收率，而且還降低了捕收劑和起泡劑的用量.這是因為納米氣泡可以提高顆粒與氣泡的碰撞和附著概率并能減少顆粒從氣泡上脫落的概率[20-21].

美國Kentucky大學(xué)的FAN Maoming等研究了納米氣泡的生成以及它在泡沫浮選中的應(yīng)用[22-26].在納米氣泡的生成中他們探究了起泡劑濃度、溶解在溶液中的O2的量、CO2的量、空化管中的水壓、＜50 nm的疏水性和親水性納米粒子、礦漿溫度以及納米氣泡產(chǎn)生的間隔時間等因素對納米氣泡尺寸的影響.他們得出的主要結(jié)論有：①溶液中溶解的O2和CO2的量越大則納米氣泡的尺寸越大；②當(dāng)水中溶解較多氣體時，溶液溫度對納米氣泡的尺寸有很大影響，溫度增大則納米氣泡尺寸增大.用制得的納米氣泡來浮選3種不同組分的原煤，并考察了原煤粒度、密度、起泡劑用量、捕收劑用量等因素的影響.實驗所得主要結(jié)論如下：①納米氣泡的加入可以有效提高常規(guī)浮選難以回收的粗粒煤和超細(xì)粒級煤的回收率；②當(dāng)原煤密度增大時，回收率下降，是因為隨著煤密度的增加，煤中易附著氣泡的有機成分減少，從而導(dǎo)致煤與氣泡的附著概率下降、脫落概率上升；③納米氣泡自身不具有足夠的浮力將礦物升到液面，它能提高礦物回收率的關(guān)鍵是它可以增加礦物的疏水性，使其更易于吸附到傳統(tǒng)氣泡上而被回收；④納米氣泡可以增加浮選的選擇性，因為它更傾向于在疏水性礦物表面生成；⑤納米氣泡的存在可以降低捕收劑和起泡劑的用量.

2.3 納米過濾

納米過濾是膜分離的一種，它由壓力驅(qū)動，介于超濾與反滲透之間.由于納濾膜的孔徑在納米級內(nèi)，它具有2個基本特點：一是截留分子量小，在數(shù)十到數(shù)千之間，并可同時透析出無機電解質(zhì)；二是操作壓力低，在0.4～2.0 MPa之間，大大低于反滲透膜的操作壓力.納米膜的納米孔徑（1～100 nm）使其不僅有分子篩分作用而且還有選擇透過性，即只允許溶液中一些微小離子通過，而其他組分被截留，從而實現(xiàn)過濾分離和濃縮的效果[27-28].美國亞利桑納大學(xué)的研究人員采用納米過濾工藝處理了科羅拉多被污染的河水和污水處理廠的廢水.結(jié)果表明納米過濾可降低污水66%的鹽度和80%的硬度，90%以上的溶解碳和三氯甲烷前體都可以很好的被除去，處理后的水完全符合當(dāng)時的安全飲用水標(biāo)準(zhǔn).南京林業(yè)大學(xué)的曹緒芝等采用分步輻照接枝法在酚酞基聚芳醚酮微孔表面接枝苯乙烯磺酸鈉和二甲基二烯丙基氯化銨，制備的新型復(fù)合納濾膜不僅可以截留二價正離子，對高價負(fù)離子也有很好的截留效果[29-31].

納米過濾技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水處理和醫(yī)療衛(wèi)生等方面，并取得良好效果.將納米過濾技術(shù)應(yīng)用于選礦廠精礦和尾礦的過濾脫水，在減少礦物含水量的同時可以凈化選礦廠的廢水，減少用水量，并且減少礦物輸送所需要的能耗.對選礦廠效益和環(huán)境保護都有很好作用.

2.4 納米材料在選礦設(shè)備配件中的應(yīng)用

我國納米材料的研究已經(jīng)取得了一系列成果，納米材料以其優(yōu)越的特性得到了各行業(yè)的高度關(guān)注.納米陶瓷具有硬度大、耐磨性好、耐高溫防酸堿性等特點.格萊特[32]發(fā)現(xiàn)，用納米TiO2制成的陶瓷材料不僅在室溫下具有優(yōu)良的韌性，而且在180℃下經(jīng)受彎曲也不產(chǎn)生裂紋.一些專家認(rèn)為[33]可以通過抑制納米陶瓷燒結(jié)過程中晶粒長大的問題來將陶瓷晶?？刂圃?0 nm以下，此時，它在硬度、韌性、塑性和加工特性等方面表現(xiàn)出來的優(yōu)異性是傳統(tǒng)陶瓷望塵莫及的.上海硅酸鹽研究所和O·Tatsuki等[34-35]分別對其所得到的納米陶瓷材料進行拉伸試驗都發(fā)現(xiàn)了晶界滑移現(xiàn)象，由晶界滑移形成的局部超塑性形變的形變量可高達380%，而O·Tatsuki實驗中觀察到了蠕變現(xiàn)象，隨拉伸的持續(xù)納米SiC粒子發(fā)生旋轉(zhuǎn)而后嵌入A12O3晶粒中，在應(yīng)力小于彈性極限時，應(yīng)變也隨時間的延長而增加.晶界滑動阻力的增強，使A12O3-SiC納米陶瓷的蠕變能力增強.

在選礦廠，磨礦起決定性作用，而磨機襯板的高頻率更換，不僅使選礦廠生產(chǎn)成本提高，更重要的是影響產(chǎn)量.磨機內(nèi)的襯板采用納米陶瓷，將可以降低襯板的更換次數(shù)，利于選礦廠的穩(wěn)定生產(chǎn)[36-37].現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于選礦廠的高頻細(xì)篩，由于與礦物的摩擦，使用一段時間后篩孔就會變大，從而使篩分粒度變大影響后續(xù)分選作業(yè)，用耐磨性良好的納米材料來制作篩面，可以嚴(yán)格控制篩下產(chǎn)品粒度，優(yōu)化最終產(chǎn)品的質(zhì)量.旋流器沉砂口是選礦廠中磨損最大的器件之一，也是影響最終精礦質(zhì)量的重要設(shè)備.在使用過程中，由于粗粒礦物與沉砂口的摩擦導(dǎo)致其直徑變大，從而使分級粒度變大，選礦廠后續(xù)所有的工藝指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量都會受到影響.納米材料在摩擦過程中具有一定的自我修復(fù)作用，因而可以將其作為潤滑添加劑用于磨機、振動篩、水力旋流器等摩擦較嚴(yán)重的設(shè)備中.摩擦過程中不僅存在機械摩擦，還有化學(xué)反應(yīng)和摩擦電化學(xué)作用，這一系列的作用可以使材料產(chǎn)生能量及物質(zhì)交換.將自修復(fù)納米材料顆粒送入設(shè)備的工作表面，在機械設(shè)備不解體的情況下，可在機械設(shè)備運行過程中完成金屬磨損部位的自行修復(fù)，使已經(jīng)磨損的部位恢復(fù)到原來的尺寸，并生成減磨性能優(yōu)異的化學(xué)吸附膜、吸附沉積膜、金屬保護膜等，這些薄膜使摩擦表面硬度和光潔度提高，摩擦系數(shù)大幅度降低，起到預(yù)先防止磨損的作用，大幅度延長設(shè)備的使用壽命，節(jié)約能耗.納米潤滑添加劑不僅能預(yù)防機件磨損，還能自行修復(fù)處于長期運行中已磨損的機件磨擦表面，應(yīng)用于礦山機械具有極大的潛力[38].

3 結(jié)束語

納米技術(shù)在礦物加工中已經(jīng)有一些應(yīng)用，但是仍存在很多難題需要攻克.主要有以下幾點：①納米粒子和納米氣泡的可控合成，包括尺寸、疏水性等；②納米粒子和納米氣泡的選擇性，選礦最終要實現(xiàn)的是目的礦物和脈石礦物的有效分離，因此要求納米粒子和納米氣泡可以有選擇地吸附到目的礦物或脈石礦物上，增大兩者的可浮性差異；③對納米粒子和納米氣泡的研究還處于表面，還需應(yīng)用各種測試技術(shù)對機理的研究進行深入探索；④對納米粒子和納米氣泡的研究僅限于實驗室模擬試驗，工業(yè)應(yīng)用還是空白.納米技術(shù)在礦物加工上的應(yīng)用還處于起步階段，但卻有極其廣泛的發(fā)展空間，將納米技術(shù)應(yīng)用于礦物加工，一定可以為選礦事業(yè)的發(fā)展帶來新的希望，開啟選礦領(lǐng)域新一輪的研究熱潮，促進我國礦產(chǎn)資源的高效持續(xù)發(fā)展.

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