淺談礦物加工中納米技術的應用

摘要：隨著納米技術的發展，目前在納米技術方向的研究已經小有成就。因此，納米技術的應用越來越廣泛，在礦物加工領域，納米技術的應用產生了明顯的成效。文章以納米技術為核心，并以礦物加工中的具體應用情況作為開展深層次剖析的論述方向，為當前相關行業的發展提供一定的參考。

關鍵詞：納米技術;礦物加工;應用

1納米技術

納米本身是一種長度單位的名稱，所謂的納米技術是指在0.1～100nm的范圍之內，通過對其原子、分子以及電子中存在的特性進行分析，并把這些特性在各行各業中加以應用的新型技術。當前納米技術應用的范圍相當寬泛，該技術中主要研究的對象有三種，分別是納米氣泡、納米材料以及納米粒子。主要涉及了性質改變、材料合成等幾個重要技術應用領域。納米材料主要指的是三維空間中至少有一維存在納米尺度范圍，或者是由這些組合而成的材料。按照維數可以將納米材料分成三個類型，首先是零維納米材料，這種材料是指其三維數的尺度范圍全部都在納米尺度范圍之內的材料，例如納米氣泡材料、納米粒子材料。其次是一維納米材料。這材料是指三維之中有兩維是處于納米尺度范圍內材料，常見的有納米管材料。第三種是二維納米材料，這種材料只有一維處于納米的尺度范圍，例如納米膜材料。物質當中如果有一維以上尺度進入了納米尺度，那么就會呈現出特殊的材料性能。所謂的納米材料主要有兩個特征：一個是尺寸特征，一個就是其具有的特殊性能。滿足上述兩個特征的都可以視為納米材料。

2應用必要性

隨著社會的快速發展，全球可利用的礦產資源日益減少，雜、貧、細已經成為礦石資源分布的明顯特征。在礦漿中，由于微顆粒具有的動量較小，難以有效克服自身與氣泡間的能壘，因此發生附著或碰撞的情況微乎其微。盡管可能性十分微小，但是，一旦顆粒在氣泡上附著，脫落的難度較大，隨著水流的上升，顆粒也將進入泡沫層，從而大大降低精礦的質量。因此，為了巧妙化解這一難題，應從礦物加工的方式著手加以改變，將先進的加工技術引入實際工作中。由于納米技術的自身優勢，在礦物加工當中十分適用，在未來的礦山生產活動中，廣泛應用納米技術是大勢所趨。

3納米技術在礦物加工中的具體應用

3.1納米粒子在礦物浮選中的應用

在各行各業中，納米材料的應用都十分常見，相對于傳統材料而言，納米材料在粒子表面積、表面的活性矛自由能方面都具有十分顯著的優勢。除此之外，優良的吸附性能和光催化性能，也為納米材料的應用提供了更多的方向。在模擬實驗中，部分技術工作者將礦山中的礦物用玻璃珠代替，在對試驗物品加以捕收和吸附時應用了納米材料。鐵元素的氧化物在自然界中是一種天然的礦物材料，其中具有的活性功能團不但數量巨大，而且吸附能力極強。若能夠實現鐵元素的氧化物與納米材料的有機結合，即納米鐵氧化物，并在礦物加工中予以應用，作為一種捕收劑，將為有效提升回收微顆粒礦物的整體效率提供有力保障。

3.2納米氣泡材料在礦物浮選中的應用

納米氣泡在礦物浮選中的應用原理是，先在液體當中通入空氣，生成大量的氣泡，在絕大多數的正常情況下，技術人員還需要加入一定劑量的氣泡劑和捕收劑，此時礦物中的分離成分會附著在氣泡上，隨著氣泡的上升，最終浮動在液體的表面，此時技術人員將氣泡刮出，就可以得到需要分離的精礦。納米氣泡與普通氣泡相比，具有非常強大的捕收能力，因此非常適合應用在礦石的浮選工作中。材料中的超疏水，指的就是固液界面上面存在的納米氣泡。納米氣泡能夠不斷提升礦物的接觸角，簡而言之就是大大提升了礦物的疏水性能，礦物和脈石礦物的疏水性能就會出現明顯的差異，技術人員借助這種差異性可以將礦物更加高效的分離出來。相關技術人員通過對納米氣泡的具體生成過程，以及其在礦物浮選中的應用進行了探究之后，得出了以下幾點重要結論。首先，如果礦物分離溶液中存在的二氧化碳和氧氣的濃度越大，那么納米氣泡的自身尺寸就會隨之變大。其次，如果分離礦物的密度逐漸增大，那么礦物的回收率會隨之下降，這是由于礦物密度上升的同時，氣泡中的有機成分會逐漸減少，這樣一來氣泡的附著概率就會大大下降，脫落數量增多。第三，納米氣泡本身并不具備充分的浮力，如果依靠其自身浮力不可能將礦物直接升到液體表面，其之所以能夠有效提升礦物的回收率，是因為改變了被分離礦物元素的疏水性，從而導致液面上原本吸附著的普通氣泡上升，最終被回收。第四，通過應用納米氣泡能夠增加粒子浮選的可能性。第五，通過使用納米氣泡，起泡劑和捕收劑的用量大大減少，實現了成本控制。

3.3納米技術在過濾中的應用

納米技術應歸屬于膜分離技術，即以壓力的驅動為前提條件，促使其性能發生改變，并在反滲透和超濾兩種狀態之間存在。并且該納米濾膜的孔徑可控制在納米級范圍內，主要呈現在下述兩方面上。第一，該技術與反滲透膜相較，無需較高的操作壓力，壓力值相對較低。其次，該材料的截留分子量相對較低，可同時滿足無機電解質的透析要求。受到自身孔徑尺寸的影響，既能夠篩分分子，又具備透過性功能。無論是對于礦場收益的有效提升，還是對于維護環境的操作，都具有明顯的推動作用。

3.4納米技術在選礦設備配件中的應用

對于選礦廠來說，磨礦工作至關重要，但是在生產過程中，很多選礦廠的磨機襯板的更換非常頻繁，這不但會影響礦廠的生產質量，而且會提高礦廠的整體生產費用。如果將磨機內部的襯板材質進行更換，使用納米陶瓷材料代替，可以有效控制襯板更換的頻率。當前，很多選礦廠中應用的細篩設備，在生產過程中會和礦物之間產生摩擦，長此以往，篩孔會逐漸變大，這樣一來篩分質量就會受到影響，通過使用納米材料制作篩面，可以有效避免此種情況的發生。納米材料在產生摩擦之后，具有良好的自我修復能力，因而技術人員可以將其作為潤滑添加劑，將其添加到磨機設備、振動篩、水力旋流器等摩擦情況較為嚴重的設備中。摩擦過程中不僅存在機械摩擦的情況，還有化學反應和摩擦電化學作用，這一系列的作用可以使材料產生能量及物質交換。將自修復納米材料顆粒送入設備的工作表面，在機械設備不解體的情況下，可在機械設備運行過程中完成金屬磨損部位的自行修復，使已經磨損的部位恢復到原來的尺寸，摩擦系數大幅度降低，起到預先防止磨損的作用，大幅度延長設備的使用壽命，節約能耗。

4結束語

總之，盡管選礦事業的發展在納米技術的支持下，得到了一定程度的便利，但由于不具備成熟的應用技術，還具有較大的發展前景和上升空間。業內專業人士和技術人員應不斷探索，積極挖掘納米技術的潛能，為我國礦選事業實現長久健康的發展提供有力保障。

參考文獻：

[1]郭詠梅，洪曉燕，張強，等.納米光催化生態道路降解汽車尾氣研究進展[J].湖南交通科技，2016（2）：67-71.

[2]賈陽.納米技術在微細粒礦物浮選中的應用價值分析[J].化工中間體，2015，11（12）：58-59.

作者簡介：周為民（1966年12月-）男，本科，主要從事選礦與礦物加工工作。