成考专业

矿物加工工程是研讨矿物别离的一门应用技术学科。 其学科目的是将有用矿物和脉石(无用)矿物别离。例如:将铁、铜、铅、锌矿石中含有石英等脉石矿物,经过重选、磁选、浮选、化学选、生物选等办法,将品位较低的原矿富集为人造富矿,为停止下一步的冶炼工作(冶炼过程属于冶金工程专业)工作做准备。在煤炭行业,用重选和浮选的方法将选出精煤,丢弃煤矸石。主要任务:

学科特征

磷肥是需求量极大又极端重要的化工产品,事关农业开展。少量优质磷资源正在快速耗费,而大量的贫资源从技术、经济上看尚不能应用,我国很快将沦为磷的进口大国。湖北、云南等省及云南磷肥厂都原本都是磷资源大省,但由于选矿技术落后,资源不能应用,面临着从外省,以至从国外进口磷矿的窘境。又如黄麦岭、贵溪等磷肥厂已遇到无稳定矿源的难题,不久将会影响产量。在化学矿选矿,特别是磷矿选矿的根底理论研讨和应用开发范畴,我院已获得了一系列重要的科研成果,本学科已构成了矿化分离、矿环分离的学科特征,在国内外具有较大学术影响。在本方向上的主要研讨工作有:

1、磷矿物外表性质与矿物构造、地质成因关系的研讨。研讨磷矿物的晶体构造、外表性质与矿物可浮性和可加工性的关系,对浮选和制肥有重要的指导意义。

2、磷矿浮选药剂的研制。多年来研制了各种捕收剂、抑止剂和絮凝剂,构成了系列产品,有些得到了工业应用。如承当省科委的重点项目“磷矿反浮选抑止剂的研讨”和“磷矿高效捕收剂的研讨”,研制的W-98和OT-1、OT-3已胜利用于海口、昆阳磷矿,达国内抢先程度;研制的捕收剂W-01被列入全国著名产品,曾获轻工部科技进步三等奖;开发的WHL-1絮凝剂,99年获武钢科技进步三等奖;省重点项目“磷矿常温浮选工艺研讨”研制的增效剂C.Z.S.可使放马山磷矿浮选温度由40℃降到25℃,每处置一吨原矿可产生2.4元的经济效益,到达国内抢先程度。

3、镁—硅质中低品位磷块岩富集技术与工艺开发。从1986年以来,开发完善了适用于处置湖北、湖南、江西、云南等省的中低品位镁—硅质磷块岩的正—反浮选流程、药剂和配套技术。先后停止了放马山、保康、大峪口、王集、海口、洗溪等磷矿的连续扩展选矿实验。“大峪口矿正—反浮选扩展实验”和“王集磷矿正—反浮选工业实验”经审定到达国际先进程度。“云南中品位硅-钙质磷块岩浮选产业化研讨”项目经审定为国内抢先程度,是云南省“省校协作项目”中经费支持力度最大的项目。

本学科方向在化工矿浮选的理论与理论的分离上、在技术创新、学术程度上居于全国抢先位置。我们研讨的项目,很多都是科研院、所未处理或是投产后长期处理不了的难题。如云南的海口、昆阳等大型磷矿矿石极端难选,虽经多年研讨,以至“八五”国度攻关仍未处理。本学科经数年研讨,开发了从流程到药剂的全套技术,实验结果不但全面超越省科技厅请求的技术经济指标,还发挥了我们环境工程的优势,做到无废水排放,对开展云南的支柱产业做出了重要奉献,得到云南省科技厅的高度评价。在中国矿协的选矿年会上也惹起了高度关注。

自然矿物的性能优化、功用化是提升资源附加值的一条重要途径。本研讨方向以磷矿物和粘土矿物为主要研讨对象,重点研讨:(1)组成构造与资料的环保性能之间的关系;(2)复合矿物资料及成型技术(3)功用矿物资料制备过程中的数学模型。

在对磷矿物结晶化学研讨的根底上,采用各种改性技术制备新型环保资料。湖北省科技厅重点项目“改性磷矿石复合吸附剂的研讨”经审定达国内抢先程度,省教育厅“改性磷矿石处置含铬废水”、意大利科学基金协作项目“磷灰石中挥发组份系列演化研讨”、省教育厅严重项目“纳米磷灰石晶须有机杂化体制备及其在复合资料中的应用”等,均已根本完成准备审定。在粘土—磷灰石复合资料的开发研讨上,经过交联、界面活化等新技术制备出膨润土、累托石等高性能粘土矿物以及与磷灰石的复合资料,可用作填料、催化资料、抗菌资料等。如湖北省基金项目“某些粘土矿物复合吸附剂对磷、酚吸附机理研讨”、“累托石抗菌剂资料的制备及其抗菌机理的研讨”,省科技厅重点项目“累托石处置工业废水的研讨”,省教育厅优秀中青年人才项目“累脱石抗菌剂的研制”,武汉市严重项目 “纳米矿物环境资料开发及处置废水工艺研讨”及“赤峰自然沸石活化工艺及固体枯燥剂研制”等。研讨开发矿物环境资料处置工业废水曾经在荆门中试,停顿良好。发表的论文有6篇被SCI、EI、ISTP等收录;获美国和中国创造专利受权各1项、创造专利申请公开1项。

在上述矿物资料制备过程中,超细、超微粉碎技术尤为关键。由于颗粒粒度小,比外表积大,粉碎能耗高,那么,研讨粉碎过程中变量之间的互相关系及其数学模型关于提醒粉碎机理,进步粉碎效率,降低能耗,完成优化控制具有重要的理论意义和运用价值。完成了国度自然科学基金项目“螺旋分级机数学模型及其在磨矿回路控制中的应用”和化工部科技开展方案项目“球磨机中钢球磨损机理与磨损规律的研讨”,初次提出了分级过程中的“混杂指数”和“极限混杂数”的根本概念,树立了“粒度特性判据与评价函数”模型,提出了“钢球磨损复合迭加原理”的新学术观念,开发了“助磨-缓蚀节能新技术”。研讨成果分获湖北省自然科学优秀学术论文一、二等奖,并被EI、SCI收录。

本研讨方向构成了本人的特征。在污水处置方面,已率先应用本人研制的矿物资料进入工业实验,在国内处于抢先程度。开发的粘土矿物复合吸附剂可以处置多种高、低浓度工业废水,处置本钱低于其它办法,且运转中能够回收废水中有用组分,推进了粘土矿物在环境工程上的应用,在省内独树一帜。与意大利和美国协作的磷矿物的根底和应用研讨在国际上处于先进程度。改性磷矿石在重金属废水回收处置的专利属国内首创,曾经开端了工业应用研讨。本研讨方向培育的人才,必将为功用性矿物岩石资料根底理论研讨的开展和资料制备的产业转化做出应有的奉献。

矿物生物

本研讨方向具有多学科理论与技术综合的学科特征。矿物生物技术是一种综合应用生物与化工的原理和办法来处置贫、杂矿石,提取贵金属的先进技术。矿物生物技术具有本钱低、污染小、处置对象普遍(不限于特定矿种)的特性。是将来选矿开展的重要方向之一。该技术的研讨与开展对开发应用我国大量闲置的贫矿、难选矿及废弃尾矿资源,控制环境污染具有非常重要的意义。

1、低品位铜矿的生物浸出技术研讨。我国铜矿资源以贫矿为主,且零散散布于偏僻地域;这些铜矿如用传统的选矿—冶炼工艺处置则很不经济。而我国铜的自给率长期严重缺乏。微生物堆浸或就地浸收工艺具有本钱低、污染小、操作简单等优点。美国等大范围消费理论证明:贫矿堆浸—萃取—电积是一项利润极大的产业。展开这项技术在我国天文环境下的应用研讨,对应用我国的贫矿资源,缓解我国铜自给缺乏的压力具有非常重要的理想意义。我院与中南大学协作停止的“863”项目德兴铜矿微生物堆浸技术的研讨已获得重要成果。

2、难浸金矿的微生物处置技术研讨。含砷、碳细粒浸染包裹型金矿是世界公认的难选冶金矿。传统的处置办法是氧化焙烧法、加压氧化法和化学氧化法。这些办法均存在投资大、消费本钱高、有环境污染等问题。生物处置技术可防止这些缺陷。我国广西、云南、贵州、四川、陕西均存在大量这类难选冶金矿。生物处置技术将为这类矿产资源的开发应用提供一条新途径。我院完成的湖北省重点项目“微生物氧化处置崇阳难浸金矿的研讨”,研讨了细菌作用下黄铜矿—黄铁矿—毒砂体系中金的浸出机理,矿物界面性质的变化规律和浮选别离的工艺参数,金的浸出率由46%进步到90%,经省科委审定到达“国内抢先程度”。

3、中低品位磷资源的微生物处置技术研讨。我国磷资源丰厚,但资源条件较差,多以中低品位为主,不能直接制肥。若经传统选矿富集又会使本钱大幅度上升,长期搅扰我国磷肥工业的开展。滇、黔、鄂有大量的含磷较低的选磷尾矿。应用溶磷微生物直接将这些磷资源转化为植物可吸收的磷肥,实验标明用该法处置低品位磷矿制成的磷肥可使油菜、小麦增产明显,为这些中低品位的磷资源找到一条新的应用途径。

微生物技术在环境维护中的应用研讨。生物技术在环境维护中的应用潜力十分宏大。本研讨是矿物生物技术在环境维护中的延伸,着重于无机金属及重金属污染的管理。传统的处置办法是中和沉淀法,但存在药剂耗费大、金属沉淀不完整、沉淀金属难回收而且极易形成二次污染(废水)等缺陷,应用微生物或微生物制品如生物絮凝剂可吸收或溶解金属,从而到达管理污染和回收的综合效果。生物技术还能够管理各种生活污水、工业废水、固体废物、土壤有机污染物等,好氧堆肥、厌氧发酵等办法可到达综合管理、变废为宝、回收能源的目的。

由于技术程度的限制,我国资源应用率不断很低,一方面形成经济效益降低,同时对生态环境形成了更大的压力。我国在资源开采和应用过程中产生的废弃物存在很大的应用价值,称之为二次资源。20年内我国主要矿产的保有储量将开采终了,充沛应用二次资源已是个战略问题。国度和中央出台了若干二次资源综合应用的优惠措施。我国工业经济由粗放型向环保效益型转变过程中会有大量科学技术问题需求处理,这使本学科方向面临历史的开展机遇。在废弃物资源化技术研讨方面,展开了大量有效果的工作,特别是含铬电镀废水与铅冶炼废水处置、金矿尾矿砂应用、废旧锌-锰电池回收等范畴已获得可喜成果。如湖北省科技厅、教育厅重点项目“用电镀废水回收制备铬黄”、省科技厅自然科学基金项目“从铬渣中回收铬黄”,经湖北省科技厅审定达国内抢先程度,并申请了专利;“用金矿尾砂制建筑资料”“用金矿尾砂制微晶玻璃制品的办法”已获两项专利,其中“用金矿尾砂制建筑资料”获山东省科技进步三等奖;武汉市科技厅下达的重点科技攻关项目“锌锰废电池碳黑回收研讨”已获得阶段性成果。

20世纪后半叶,随着世界经济的迅猛开展及科学技术的飞速进步,加之高品位、易选矿产资源的逐渐干涸,资源及资料工程范畴的各种学科均发作了明显的调整及变化。例如,冶金学科逐渐向资料学科靠拢并转化。矿物加工也不例外,阅历了一系列变化和调整,面临着严重的应战。

开采矿石的品位越来越低。以铜矿资源为例,美国的入选铜矿石的均匀品位在20世纪30-40年代是!1.5,往常仅为0.6%,个别选矿厂处置的铜矿石,其品位低至0.35%。据估量,品位由1.5%降落到0.5%,选矿能耗将增大1倍,品位的进一步降低,选矿能耗的增长幅度将会更大。问题不只在于此,随着入选矿石品位的降低,环境问题变得日益突出。由于炼出1吨金属铜,大约需求处置品位为0.5%的铜矿石200吨,而每消费1吨铜矿石,约产出3吨废石。随着入选矿石的贫化,尾矿及废渣的处置将成为限制选矿开展的一个重要要素。运用的各种化学药剂也对环境产生影响。能够说,当前的矿物加工是处在“经济—能耗—环境”三角的残酷扼制之中。

难选矿的比例越来越大。随着富矿、易选矿资源的耗尽,一系列共生关系复杂、嵌布粒度细微的矿产资源的开发应用提到了议事日程。这一问题在我国表现得尤为突出,我国的大量弱磁性铁矿由于铁矿物及伴生矿物嵌布粒度太细(小于10至30μm)而无法有效分选。岂止铁矿,诸如锰矿、磷矿、铝土矿等等均有相同的问题。分选技术固然是个尚未处理的问题,细磨、脱水等作业也远未到达成熟的地步。面对残酷理想的应战,矿物加工学科曾经发作并还在发作宏大的调整及变化。一些合适于处置贫矿、复杂矿的技术和直接提取有用成分的技术正在开展应用。

矿物加工的对象已从自然矿产资源扩展到二次资源的回收及应用。各种固体废弃物,例如尾矿、炉渣、粉煤灰、金属废料、电器废料、塑料渣滓、生活渣滓乃至土壤都成了加工对象,经过加工又转化为有用的资源。由于现代科技的开展及人类社会的进步,需求开发超纯、超细及具有特殊功用的矿物原料及矿物资料。再如特殊功用的石墨、云母、石棉等非金属矿物资料,超细金属氧化物粉体等均需求特殊的、与传统办法悬殊的加工办法,即所谓深加工工艺。

传统的机械加工工艺也发作了宏大的变化。超细粉碎及分级取得越来越多的应用;界面分选办法成为微细颗粒分选的主要手腕;压滤及向心力场在超细颗粒的固液别离中发挥着重要的作用;而各种成型、包装工艺也变得越来越重要。矿物加工的任务也发作了变化。矿物加工已不只是为各种工业提供合格的矿物原料,例如精矿粉或中间产品,而是扩展成了能够消费超纯、超细及具有特殊功用的矿物资料以及矿物制品的工业。矿物资料工程主要是以非金属矿石或矿物为原料(或基料),经过一定的深加工工艺制取具有肯定物化性能的无机非金属资料及器件的技术。矿物资料有着宏大的应用前景,例如,沸石太阳能板,蒙脱石枯燥剂,叶腊石高温绝缘体及导弹密封资料,钠云母密封资料,羟磷灰石骨骼资料,硅藻土牙模资料,火山岩防火资料等。

进一步剖析现代矿物加工工程所包括的单元作业,它们大致包括:粉碎、分级、超细颗粒制备、物理分选(重选、磁电选、光电选、放射选等)、浮选及其他界面分选、化学处置及生物提取、固液别离(沉降、过滤、枯燥)、成型及造粒、气固别离—收尘、物料贮运,等等。将这些单元作业同冶金工程、化学工程、环境工程、无机资料工程及颗粒技术五大类学科停止比拟,如下表(略)所示。剖析表便可发现,表中列出的单元作业在六种不同工程范畴中有很强的通用性,许多单元作业是相同的。由此能够看出这六种不同工程范畴之间的有机联络及穿插关系。因而,能够说无论从矿物加工工程的历史开展角度或从上述各学科之间的共同点看,矿物加工与冶金、化工、无机资料、环境工程及颗粒技术这些工程学科范畴都有着密不可分的共生关系。特别是颗粒的各种机械加工及处置单元作业,简直成为沟通这些工程技术学科范畴的共同组成要素。这些工程技术范畴的主要不同之处仅在于处置的对象有别。无怪乎在欧洲常常把这些通用的物理加工单元作业统称为机械加工技术或过程加工技术。在化学工程中机械加工技术与别离技术并列简直包括了除化学反响工程外的全部化工单元作业。在矿物加工工程中矿粒的机械加工技术与矿粒的分选技术并列则掩盖了简直全部单元作业。因而,从现代学科体系看,能够以为矿物加工工程是由分选富集技术、机械加工技术、过程模仿控制等三大板块所构成的。回忆历史不难看到,矿物加工本来不过是矿业或冶金工程的一个分支,后因由于矿产资源开发及应用的范围疾速扩展才从矿业或冶金工程中别离出来,开展成为独立的学科。往常人们又察看到学科之间的回归及融合。随着矿产资源的贫化及其共生关系的微细粒化,化学处置变得日益重要,而化学处置本是提取冶金的主要工艺过程。当前,提取冶金与化学工程也正在互相融合。现代矿物加工中包括的矿物资料工程或技术,与无机资料工程也非常接近。矿物加工过程产生的废渣、尾矿、废水的管理自身就是环境工程的主要内容,更何况矿物加工技术(包括分选技术)已在环境管理工程中找到了用武之地。

科学技术开展到今天,学科之间的界线趋于穿插融通,而市场经济的开展则请求科技界具有更大的顺应性及应变才能。在这种形势下,只需不受研讨对象的局限,矿物加工技术完整能够在上述多种工程技术范畴得到有效的应用,反过来,吸收和应用其他工程技术范畴的实践经历及研讨成果又能够促进矿物加工的进一步开展。能够说,矿物加工技术的跨学科研讨及应用是摆在我们面前的最大应战和机遇