陳莉

【摘 要】 在人類發(fā)展進(jìn)程中礦物資源起到了不可小覷的推動作用。在未來“高效益、低能耗、無污染”將是礦物加工技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。本文對礦物加工發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概述并對礦物加工技術(shù)進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】 礦物加工技術(shù);發(fā)展;現(xiàn)狀

【中圖分類號】G632.24 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）25-00-01

一、礦物加工概述

礦物加工的基本原理是根據(jù)自然界礦物的化學(xué)、物理等理化性質(zhì)的差異利用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)、物理以及生物手段對礦物資源當(dāng)中的有用成分進(jìn)行高效分離并進(jìn)行綜合加工的過程。

在人類發(fā)展進(jìn)程中礦物資源起到了不可小覷的推動作用。數(shù)千年來，隨著人類社會的發(fā)展以及礦物資源需求量的擴大，礦物加工技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。當(dāng)前全球90%的能源以及80%的工業(yè)原料均來自于礦物資源，隨著礦物加工技術(shù)的日漸嫻熟，礦物資源的開發(fā)利用廣度與深度得到了進(jìn)一步的擴展。

二、礦物加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代化的礦物加工技術(shù)在近30年內(nèi)得到了快速發(fā)展，全球廣大礦物加工領(lǐng)域的專家學(xué)者進(jìn)行了深入、廣泛的研究。一批頗有有影響力的科學(xué)群體，如哥侖比亞大學(xué)的Henry Krumb礦業(yè)學(xué)院、美國加州大學(xué)的材料和工程科學(xué)系、尤他大學(xué)冶金工程系、賓州大學(xué)的材料科學(xué)系等在很大程度上促進(jìn)了礦物加工技術(shù)的快速發(fā)展。

當(dāng)前在礦物加工中較為常見的加工技術(shù)有：化學(xué)浮選技術(shù)、復(fù)合物理場礦物加工技術(shù)、生物提取加工技術(shù)、計算機模擬技術(shù)。

（一）化學(xué)浮選技術(shù)

化學(xué)浮選技術(shù)的原理就是利用礦物的某些化學(xué)性質(zhì)對其進(jìn)行分選，達(dá)到高效提取有效礦物成分的目的，主要包括：電化學(xué)浮選、溶液化學(xué)浮選、表面及膠體化學(xué)浮選。

1.電化學(xué)浮選

礦物加工中電化學(xué)浮選主要針對硫化礦使用，其原理是通過電化學(xué)反應(yīng)主導(dǎo)浮選劑與硫化礦發(fā)生反應(yīng)，并通過一定的電化學(xué)控制實現(xiàn)多金屬硫化礦的分離工作。

2.溶液化學(xué)浮選

礦物加工中溶液化學(xué)浮選主要針對非硫化礦使用，其原理是通過礦物與浮選劑之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行非硫化礦的分離。

3.表面及膠體化學(xué)浮選

礦物加工中表面及膠體化學(xué)浮選的原理是通過顆粒之間的相互作用實現(xiàn)微小顆粒礦物的選擇性酚酸與聚集，從而達(dá)到礦物浮選分析的目的。表面及膠體化學(xué)浮選在煤炭加工、超細(xì)粒礦物以及廢水治理中的應(yīng)用較為常見。

（二）復(fù)合物理場礦物加工技術(shù)

礦物加工中復(fù)合物理場加工技術(shù)的應(yīng)用較為常見，其原理是根據(jù)紊流力學(xué)、流變學(xué)以及電磁學(xué)等對電磁力場、重力場或是復(fù)合物理場中的顆粒運動情況進(jìn)行控制，達(dá)到細(xì)小礦物的分選、分級。當(dāng)前常見的復(fù)合物理場礦物技工技術(shù)主要有：振動脈動高梯度磁選、磁流體水力旋流器分選、流化床層干法等等。

（三）生化提取技術(shù)

礦物加工中用到的生化提取基礎(chǔ)實際上是通過生物浸出——化學(xué)浸出——離子交換——溶劑萃取等一系列的生化手段對復(fù)雜的貧細(xì)礦物資源，例如低品位銅礦、金礦、鈾礦進(jìn)行提取的過程。下面以選擇性聚團分選等界面分選技術(shù)、微生物浸出技術(shù)為例對生化提取技術(shù)做詳細(xì)說明。

1.選擇性聚團分選等界面分選技術(shù)

常規(guī)選礦方法不適于小于20～30Lm礦粒的分選。主要原因是在微米及亞微米礦粒懸浮液中，各種物理分選力（質(zhì)量力）的作用急劇衰減，而顆粒間的表面力及介質(zhì)對礦粒的粘滯力反而增大，甚至占主導(dǎo)地位。

70年代，美國蒂爾登選礦廠用選擇性絮凝脫泥加反浮選工藝選別赤鐵礦獲得工業(yè)應(yīng)用的成功，翻開了微細(xì)粒分選的新頁。雖然迄今為止未見有第二個工業(yè)應(yīng)用實例，但是對微細(xì)粒分選的實驗室研究及工業(yè)試驗從未間斷，適于處理微細(xì)礦粒的界面分選技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展。

2.微生物浸出技術(shù)

在礦物加工中微生物浸出法最先應(yīng)用于金屬銅的提取中，隨著技術(shù)的不斷完善逐步運用于鈾、鍺、鎳、鈷、銻、鋅的提取以及煤的脫硫中。微生物浸出法生產(chǎn)成本低、投資小、無污染的特點受到了廣泛的關(guān)注，具有良好的應(yīng)用前景。微生物浸出法在礦物加工中的應(yīng)用原理如下：利用微生物以及微生物的代謝產(chǎn)物對礦石進(jìn)行氧化、溶浸，從而得到礦石中的目的成分。當(dāng)前目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種浸礦細(xì)菌，其中最常用的是氧化亞鐵硫桿菌。

（四）計算機模擬技術(shù)

計算機模擬技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用是近十年來興起的，其原理為通過計算機技術(shù)對礦物加工的整個過程進(jìn)行模擬、仿真，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化與預(yù)測，從而建立礦物加工過程的科學(xué)體系，實現(xiàn)對礦物加工過程的自動化控制與管理，大大的提高了礦物加工效率，降低了加工誤差，節(jié)省了人力。

三、展望

進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球人口不斷增長以及社會經(jīng)濟的快速發(fā)展造成了對資源需求的巨大缺口。礦物資源屬于不可再生資源，全球礦物資源儲備量是有限的，在未來，礦物資源必然會出現(xiàn)短缺。雖然當(dāng)前礦物技工這一學(xué)科已經(jīng)形成了一個較為完整的科學(xué)體系，越來越多的礦物加工技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但是隨著礦物資源的日漸匱乏，礦物加工技術(shù)的發(fā)展依然面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在未來“高效益、低能耗、無污染”將是礦物加工技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。

在此背景下，礦物加工必將進(jìn)入高科技，大幅度的提高礦物加工效率，提高礦物油使用率，同時在加工過程中更加重視對環(huán)境的保護(hù)。

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