礦物加工工程技術發展和研究新領域

王永剛，宋曉敏

（1.海灣工程有限公司，河北 石家莊 050000；2.河鋼承德釩鈦新材料有限公司，河北 承德 067000）

如今，礦物加工設備及技術處于不斷發展中，并不斷向大型化、先進化方向發展，新型設備不斷涌現。這些設備的開發設計中，廣泛采用新結構、新材質和新加工工藝，改善了設備的技術水平，簡化了礦物加工工藝，進而達到高效節能、增大企業經濟效益的目的[1]。

1 礦物加工工程技術的概述

礦物加工工程又稱之為礦物工程以及選礦工程，它是基于不同礦物具有的物理化學性質，通過物理，化學以及生物等各種技術手段應用，對礦物進行處理分離，合理利用其中的礦物資源，綜合回收礦物元素來達到加工處理的效果。選礦方法是礦物加工的重要前提，選礦方法是對礦物進行分離和加工，這種選礦方法在淘金時代便已經存在，然而那個時代不能稱之為選礦，現在的選礦主要是資源利用，加工與再生。在19世紀，礦物加工工程還沒有形成獨立的學科，20世紀60年代，選礦工程獲得了巨大發展，步入快速發展期，電化學為學科的逐漸形成提供了方向，礦物加工工程技術在冶金學科、采礦學科以及材料學科中獨立的分離出來，成為選礦工程學，浮選、電選、重選、磁選以及輔助過程是選礦的重要組成內容，并且在一些發達國家，礦物加工工程技術方面獲得了巨大的發展。為了進一步提高礦物加工工程技術水平，在現代新的發展形勢下，必須要加強創新人才和創新能力工程技術人員培養[2]。

2 礦物加工工程技術發展和研究新領域

2.1 新設備、新藥劑領域

阻礙我國礦山生產效率提升、消耗降低的重要因素就是原材料消耗高、藥耗高、水耗高以及能耗高的問題。因此，需要對礦物加工工程技術進行進一步的研究，及時的應用一些高新技術來解決這種能耗高的問題，可以使用復合力場選礦的新技術以及新型設備，生物以及化學選礦先進技術以及先進設備、高效復合選礦藥劑以及微細粒選礦新技術以及新設備等來降低消耗提升效率。例如復合力場選礦以及高效復合選礦藥劑。復合力選礦是一種利用被分選礦物質中不同物質性質上的差異，將兩種以上的外力場施加在礦漿之上，把不同的力度以及方向施加在目的礦物以及非目的礦物中，促使其在運動路線上以及運動速度方面有著較大的不同，最終實現目的礦物以及非目的礦物的分選。在應用復合力選礦的過程中往往會應用到一種磁力水力旋流器，這種旋流器的中心有一個中孔鐵芯，外部同樣也圍一層鐵芯，通過在鐵芯上纏繞銅線形成一個電磁場。磁場梯度的方向能夠根據被分選礦物質的比重以及礦物質的顆粒大小來決定，當礦物質中礦物比重小以及粒度小的情況下能夠將磁場梯的方向指向磁力水力旋流器的中心。因此，在磁力的復合作用下磁性礦物以及非磁性礦物能夠產生一種反向的運動，進而實現礦物質的有效分選。白鎢礦是一種自身可浮性良好的礦物質，對白鎢礦進行選別的過程中最常應用到的一種方式就是浮選，但是在進行實際的選礦工作中，一些含鈣的脈石礦物質，例如重晶石礦物、螢石以及方解石等和白鎢礦進行分解的難度較高，而白鎢礦浮選中最重要的一個好壞指標就是浮選藥劑的使用，所以對于白鎢礦的浮選藥劑進行更深層次的研究尤為必要。大多數情況下有4類白鎢礦經常使用到的藥劑。非極性藥劑、極性藥劑、陽離子藥劑以及陰離子藥劑。而在這其中最經常使用到的藥劑是陰離子藥劑，傳統的藥劑并未能充分的分離出白鎢礦以及其他含鈣的脈石礦物質，因此應當在傳統塔爾油、油酸鈉以及油酸等方面向著螯合類藥劑、鈴酸類藥劑、磷酸類藥劑以及磺酸類藥劑進行轉變，提升藥劑的捕收性、選擇性以及難溶于水的向易性。伴隨著我國對于礦物工程新型藥劑的研究越來越深入，在相關研究人員的不斷試驗以及研究過程中研制出一種工業價值較高的新型白鎢礦藥劑。通過這種藥劑的發明實現了更加優良的分選作業。有相關學者用廣東粵北一帶地區中的夕卡巖型白鎢礦進行研究，采用Na2CO3作為調整藥劑，采用Na2SIO3作為抑制藥劑，整個浮選過程中的捕捉劑選用新型的R31藥劑，首先對白鎢礦物質進行粗選，最后再利用Na2SIO3進行進一步的精選，其中獲取的一級一類白鎢精礦的品味高達75.26%，因此我們可知，這種新型藥劑是一種效果較好的白鎢礦捕捉劑，相較于傳統的油酸以及731藥劑，效果以及性能更加良好，同時能夠將成本控制在可控的范圍之內，最大程度的降低藥劑中的毒害物質。

2.2 清潔煤炭工程技術

煤炭作為我國能源供應的重要原材料，在多個領域發展中均有著較為重要的作用。不過目前我國開發和加工的煤炭資源中含有較多的砷和硫元素，這些元素隨著煤炭的應用會產生較多的有害氣體，如二氧化硫等，排放到空氣中會對環境質量構成嚴重威脅，不利于我國生態環境的持續發展，嚴重時還會對人體健康構成威脅。如今我國礦物加工工程技術和環境保護亟需處理的一個問題就是煤炭清潔化技術、煤炭的加工及再加工技術。

2.3 礦物深加工及精加工技術

礦物加工和資料利用技術隨著社會發展也面臨著更高的要求，不同品種的礦物材料所需要的技術和設備性能也不同。想要達到延長礦山壽命的目的、滿足時代發展對礦物資源的需求，不僅需要對礦物產品的直接價值進行全面提升，還需要加強對礦物產品附加價值的有效提高。所以相關人員應進一步對礦物深加工技術和精加工技術進行研究、優化和升級，為礦企提高經濟效益提供有力保障[3]。

2.4 實現與環境修復和保護的有機融合

在礦物加工工程發展中，應將礦物加工工程技術與環境保護和修復工作融合起來，以減少礦物加工生產中有害物質的排放，增大廢水、廢物的循環處理利用率，減少污染物的直接排放，改進生態環境質量。近年來，我國科學研究院所和一些高等院校已將礦物加工工程技術和環保、粉體工程、無機非金屬材料、礦物材料等領域予以融合探索。另外，隨著技術水平的不斷提高，礦物加工工程在未來的發展中還需加大對非傳統礦物資源的開采、利用及處理，加強相關技術的創新，擴展礦物加工工程技術的應用范圍，以此實現礦物加工工程與非傳統礦產資源的融合開發，增大非礦產資源的利用率，最終實現社會的發展目標[4]。

3 礦物加工工程技術的發展展望

①維持傳統礦產加工工程技術實踐與研發工作的進步。國家對礦物綜合利用、富集及分離的目標主要是精良提煉各種難處理、品種多、品質低的礦產資源，非一次資源的再生利用，廢水、廢氣和廢渣的處理及保護礦山環境，提倡相關人員進行創新工藝的研發與技術探索和新領域的專業知識研究，與技術實踐相融合，創新技術、改良設備和工藝，為礦山的良性持續發展貢獻出一份力量。②對工藝研究和技術實踐范圍進行延展，積極尋找工程實踐發展和選礦工藝研究新領域。面對2000年以來一直未解決的資源相關工藝與變化等問題，需要我們進一步增強礦物加工工程與化工和化學、冶金、計算機與環保、生物、材料等相鄰科目的互相融合、交叉與滲透，衍生出創新型科學研究范圍，以達到工程實踐與創新型工藝的有效結合。近年來，科學技術進步和礦物加工工程技術遵循綠色、高效用、低能耗的發展理念，除了尋求創新型工藝研究和工程實踐的發展機遇，也可在傳統的礦物綜合利用、富集和分離技術上追求創新型工藝，拓寬傳統礦產加工工程技術專業與水資源處理、礦產材料、資源高效利用、加工工藝和環境修復和恢復、無機非金屬材料、礦山環保、礦山經濟、非一次資源再加工等專業的融合范圍。③將礦物加工工程技術應用于環境修復與恢復、水資源利用與加工、環保、城市廢物回收及再利用、廢水、廢氣與廢渣回收再利用、湖泊與河流污泥的利用、水資源回收與加工等領域，拓展礦物加工工程技術的探索實踐范圍，這同樣是現在很多發達國家礦物加工工程技術探索的一個方向。近年來，我國科學研究院所和一些高等院校已將礦物加工工程技術和環保、粉體工程、無機非金屬材料、礦物材料等領域進行融合探索。隨著科學技術的不斷進步，礦物加工工程技術要解決和探索的主要對象將是非傳統礦物資源的開采與利用及非一次能源的處理與利用。重視礦產資源的非傳統實踐方面的創新型工藝探索，重視其他一次能源、廢渣、非一次能源和城市廢物等非傳統礦產資源的開采與利用，以及節能礦產資源、農用礦產資源、綠色礦產資源和其它礦產資源等的開采與利用，建立礦物加工工程與非傳統礦山經濟探索與工程實踐新領域[5-7]。

4 礦物加工工程技術與其發展的社會需求

隨著經濟社會不斷發展，資源、人口以及環境受到了全社會的關注，特別是環境問題成為人們關注的焦點，但是人類長期以來快速發展以及國民經濟的迅速提升，在物質方面的需求也在不斷增加，自然資源呈現不斷縮減趨勢，而且礦物開采和利用過程當中對生態環境造成了巨大的破壞性，這些都為我們提出了新的要求，必須要對相關技術不斷創新和發展，尤其要對礦物加工技術不斷提升和發展，對礦物加工研究范圍有效拓展，并拓展其研究領域對經濟社會發展過程當中的資源問題，采取有效措施解決經濟社會發展過程當中面臨的資源短缺問題，充分和探礦工程相結合，推動礦產資源持續健康發展。為社會做出更大的貢獻。

5 結語

綜上所述，礦物加工與環境保護、醫療、航天航空等多個行業領域都有聯系，發展礦物加工工程技術對促進社會經濟進步有十分重要作用。但目前礦物加工工程技術還需要進一步進行研發創新和優化升級，所以需要相關人員能夠對礦物加工工程技術發展做出全面分析，并不斷提高自身的專業能力，為發展新技術和新領域提供有利條件，進而為促進社會發展做出積極貢獻[8]。