【采矿课件】第1章资源加工学概述

第1章资源加工学概述
习题解答
1．简述从选矿学、矿物加工学到资源加工学三者之间的开展关系。

【解】资源加工学是由传统的选矿学、矿物加工学开展演变形成的新的学科体系。

研究手段
选矿学是用物理、化学的方法，对天然矿物资源〔通常包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等〕进行选别、别离、富集其中的有用矿物的科学技术，其目的是为冶金、化工等行业提供合格原料。

矿物加工学是在选矿学的根底上开展起来的，是用物理、化学的方法，对天然矿物资源进行加工〔包括别离、富集、提纯、提取、深加工等〕，以获取有用物质的科学技术。

其目的已不单纯是为其它行业提供合格原料，也可直接得到金属、矿物材料等。

资源加工学是根据物理、化学原理，通过别离、富集、纯化、提取、改性等技术对矿物资源、非传统矿物资源、二次资源及非矿物资源进行加工，获得其中有用物质的科学技术
研究对象
传统选矿学、矿物加工学的研究对象均以天然矿物资源为主。

资源加工学的研究对象涉及以下几方面：
〔1〕矿物资源。

包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等；
〔2〕非传统矿物资源。

包括：
①工业固体废弃物：冶炼化工、废渣、尾矿、废石。

②海洋矿产：锰结核、钴结壳、海水中金属、海底热液硫化矿床。

③盐湖与湖泊中的金属盐、重金属污泥。

〔3〕二次资源。

包括：
①废旧电器：电视机、冰箱、音响等。

②废旧金属制品：电缆、电线、易拉罐、电池等。

③废旧汽车。

〔4〕非矿物资源。

城市垃圾、废纸、废塑料、油污水、油污土壤等。

2．资源加工学学科包括那些领域？它的学科根底及与相邻学科的关系如何？
【解】学科领域
资源加工学包括四大学科领域：
矿物加工〔Mineral Processing〕；矿物材料加工〔Mineral Material Processing〕；二次资源加工〔Secondary Material Processing〕；金属提取加工〔Metal Metallurgical Processing〕。

可简称为4-MP。

矿物加工是根据物理、化学原理对天然矿物资源进行加工，以别离、富集有用矿物；矿物材料加工是根据物理、化学原理，对天然及非传统矿物资源进行别离、纯化、改性、复合等加工，制备功能矿物材料；
二次资源加工是根据物理、化学原理，对二次资源进行加工，别离回收各种有用物质；
金属提取加工是根据物理、化学原理，对各种资源进行化学溶出、生物提取、离子交换、溶剂萃取等加工，以获取有价金属。

学科根底
资源加工过程中物料的碎解、别离、富集、纯化、提取、超细、改性、复合等过程，涉及矿物学、物理学、化学与化学工程、冶金工程、材料科学与工程、生物工程、力学、采矿工程及计算机技术等多学科领域，表达不同的学科根底，形成不同的研究方向。

①工艺矿物学。

与矿物学、岩石学的交叉，研究资源物料组成的分析、鉴别、表征，物料的根本物理、化学特性，为“加工〞提供根本信息；
②粉碎工程。

以岩石力学、断裂力学、晶体化学为根底，对所处理资源进行选择性碎解，解离或进行超细加工；
③重力场、流体力场中的别离。

以流体力学、流体动力学为根底，根据所处理的物料的密度、粒度及形状差异，别离、富集不同物料。

如黑钨矿与石英的别离，聚氯乙烯和聚乙烯的别离，城市垃圾中重物料与轻质物料的别离，铜线与橡胶的别离等。

④电磁场中的别离。

以电磁学、静电学为根底的磁力分选和静电分选，根据所处理物料的磁性质或导电性的差异，别离不同物料。

如磁性矿物与非磁性矿物的别离，导电矿物与非导电矿物的别离，磁性炭粉与废纸的别离，红血球与白血球的别离，带电塑料与不带电塑料的别离，铜线与铝线的别离等。

⑤浮选。

是资源加工中最重要的技术，可加工处理各种矿物资源、二次资源及非矿物资源，涉及无机化学、有机化学、外表化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选外表化学等交叉研究领域。

如硫化矿及非硫化矿的浮选、废纸及废塑料的浮选、废水中的离子浮选、油污水及油污土壤处理等。

⑥生物提取。

涉及生物工程、冶金反响工程、矿物工程及采矿工程等多个交叉学科，主要处理各种低品位矿物资源、难选难冶矿物资源、海洋矿物资源及非传统矿物资源，直接从这些资源中提取有价金属。

如铜、金矿的生物堆浸、地下溶浸，重金属污泥、海洋锰结核的处理等。

⑦化学别离。

包括溶剂萃取、离子交换、膜别离、化学浸出等，涉及化学与化学工程、冶金反响工程等。

处理复杂矿物资源、海洋矿物资源、工业废水等。

⑧化学合成。

涉及化学与化学工程、材料科学与工程领域，包括矿物材料的化学合成、矿物复合材料，矿物——聚合物复合材料等。

⑨外表改性。

通过外表化学反响、选择性溶解、溶蚀、刻蚀、涂层等对矿物外表进行化学处理、制备功能矿物材料，涉及化学工程与材料科学与工程领域。

⑩聚集与分散。

细颗粒的聚集与分散，矿物胶体体系的稳定与分散，溶剂萃取，球团、型煤、水煤浆制备等。

涉及外表化学、颗粒学等领域。

资源加工过程计算机技术。

涉及计算机科学与技术、自动控制等领域。

研究资源加工过程的数学模型、仿真、优化与自动控制。

3．资源加工学的研究对象及研究方向有那些？【解】资源加工学的研究对象涉及以下几方面：〔1〕矿物资源。

包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等；〔2〕非传统矿物资源。

包括：①工业固体废弃物：冶炼化工、废渣、尾矿、废石。

②海洋矿产：锰结核、钴结壳、海水中金属、海底热液硫化矿床。

③盐湖与湖泊中的金属盐、重金属污泥。

〔3〕二次资源。

包括：①废旧电器：电视机、冰箱、音响等。

②废旧金属制品：电缆、电线、易拉罐、电池等。

③废旧汽车。

〔4〕非矿物资源。

城市垃圾、废纸、废塑料、油污水、油污土壤等。

研究方向①工艺矿物学。

与矿物学、岩石学的交叉，研究资源物料组成的分析、鉴别、表征，物料的根本物理、化学特性，为“加工〞提供根本信息；②粉碎工程。

以岩石力学、断裂力学、晶体化学为根底，对所处理资源进行选择性碎解，解离或进行超细加工；
③重力场、流体力场中的别离。

以流体力学、流体动力学为根底，根据所处理的物料的密度、粒度及形状差异，别离、富集不同物料。

如黑钨矿与石英的别离，聚氯乙烯和聚乙烯的别离，城市垃圾中重物料与轻质物料的别离，铜线与橡胶的别离等。

④电磁场中的别离。

以电磁学、静电学为根底的磁力分选和静电分选，根据所处理物料的磁性质或导电性的差异，别离不同物料。

如磁性矿物与非磁性矿物的别离，导电矿物与非导电矿物的别离，磁性炭粉与废纸的别离，红血球与白血球的别离，带电塑料与不带电塑料的别离，铜线与铝线的别离等。

⑤浮选。

是资源加工中最重要的技术，可加工处理各种矿物资源、二次资源及非矿物资源，涉及无机化学、有机化学、外表化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选外表化学等交叉研究领域。

如硫化矿及非硫化矿的浮选、废纸及废塑料的浮选、废水中的离子浮选、油污水及油污土壤处理等。

⑥生物提取。

涉及生物工
程、冶金反响工程、矿物工程及采矿工程等多个交叉学科，主要处理各种低品位矿物资源、难选难冶矿物资源、海洋矿物资源及非传统矿物资源，直接从这些资源中提取有价金属。

如铜、金矿的生物堆浸、地下溶浸，重金属污泥、海洋锰结核的处理等。

⑦化学别离。

包括溶剂萃取、离子交换、膜别离、化学浸出等，涉及化学与化学工程、冶金反响工程等。

处理复杂矿物资源、海洋矿物资源、工业废水等。

⑧化学合成。

涉及化学与化学工程、材料科学与工程领域，包括矿物材料的化学合成、矿物复合材料，矿物——聚合物复合材料等。

⑨外表改性。

通过外表化学反响、选择性溶解、溶蚀、刻蚀、涂层等对矿物外表进行化学处理、制备功能矿物材料，涉及化学工程与材料科学与工程领域。

⑩聚集与分散。

细颗粒的聚集与分散，矿物胶体体系的稳定与分散，溶剂萃取，球团、型煤、水煤浆制备等。

涉及外表化学、颗粒学等领域。

资源加工过程计算机技术。

涉及计算机科学与技术、自动控制等领域。

研究资源加工过程的数学模型、仿真、优化与自动控制。

4．资源加工学在国民经济建设中的地位和作用如何？【解】矿物资源是人类社会开展和国民经济建设的重要物质根底，矿业是国民经济的根底产业，是人类社会开展的前提和动力。

从石器时代到青铜器、铁器时代，到煤、石油、天燃气、原子能的利用，人类社会生产的每一次巨大进步，都伴随着矿物资源利用水平的飞跃开展，矿物资源是冶金、化工、航天、建材、电力、轻工、核工业等行业的主要原料来源。

虽然矿业在国内生产总值〔GDP〕中所占比重很小，但它作为根底产业支撑着其它行业生产对原料的需求。

在世界上，90%以上的能源、80%以上的工业原料和70%以上的农业生产资料来自矿产资源。

随着天然矿物资源地不断被开发利用，天然矿物资源量逐步减少，而人口增长、社会开展，对资源的需求又不断增大，因此，必须寻找开发利用新的资源。

非传统矿物资源、二次资源、非矿物资源必将成为未来人类社会开展的重要资源，对这些资源的加工利用，不仅可以满足人类社会开展对资源的需求量的增加，还可减少环境污染，促使国民经济持续、快速、健康开展。