矿物加工工程技术发展和研究新领域

王永刚，宋晓敏

（1.海湾工程有限公司，河北 石家庄 050000；2.河钢承德钒钛新材料有限公司，河北 承德 067000）

如今，矿物加工设备及技术处于不断发展中，并不断向大型化、先进化方向发展，新型设备不断涌现。这些设备的开发设计中，广泛采用新结构、新材质和新加工工艺，改善了设备的技术水平，简化了矿物加工工艺，进而达到高效节能、增大企业经济效益的目的[1]。

1 矿物加工工程技术的概述

矿物加工工程又称之为矿物工程以及选矿工程，它是基于不同矿物具有的物理化学性质，通过物理，化学以及生物等各种技术手段应用，对矿物进行处理分离，合理利用其中的矿物资源，综合回收矿物元素来达到加工处理的效果。选矿方法是矿物加工的重要前提，选矿方法是对矿物进行分离和加工，这种选矿方法在淘金时代便已经存在，然而那个时代不能称之为选矿，现在的选矿主要是资源利用，加工与再生。在19世纪，矿物加工工程还没有形成独立的学科，20世纪60年代，选矿工程获得了巨大发展，步入快速发展期，电化学为学科的逐渐形成提供了方向，矿物加工工程技术在冶金学科、采矿学科以及材料学科中独立的分离出来，成为选矿工程学，浮选、电选、重选、磁选以及辅助过程是选矿的重要组成内容，并且在一些发达国家，矿物加工工程技术方面获得了巨大的发展。为了进一步提高矿物加工工程技术水平，在现代新的发展形势下，必须要加强创新人才和创新能力工程技术人员培养[2]。

2 矿物加工工程技术发展和研究新领域

2.1 新设备、新药剂领域

阻碍我国矿山生产效率提升、消耗降低的重要因素就是原材料消耗高、药耗高、水耗高以及能耗高的问题。因此，需要对矿物加工工程技术进行进一步的研究，及时的应用一些高新技术来解决这种能耗高的问题，可以使用复合力场选矿的新技术以及新型设备，生物以及化学选矿先进技术以及先进设备、高效复合选矿药剂以及微细粒选矿新技术以及新设备等来降低消耗提升效率。例如复合力场选矿以及高效复合选矿药剂。复合力选矿是一种利用被分选矿物质中不同物质性质上的差异，将两种以上的外力场施加在矿浆之上，把不同的力度以及方向施加在目的矿物以及非目的矿物中，促使其在运动路线上以及运动速度方面有着较大的不同，最终实现目的矿物以及非目的矿物的分选。在应用复合力选矿的过程中往往会应用到一种磁力水力旋流器，这种旋流器的中心有一个中孔铁芯，外部同样也围一层铁芯，通过在铁芯上缠绕铜线形成一个电磁场。磁场梯度的方向能够根据被分选矿物质的比重以及矿物质的颗粒大小来决定，当矿物质中矿物比重小以及粒度小的情况下能够将磁场梯的方向指向磁力水力旋流器的中心。因此，在磁力的复合作用下磁性矿物以及非磁性矿物能够产生一种反向的运动，进而实现矿物质的有效分选。白钨矿是一种自身可浮性良好的矿物质，对白钨矿进行选别的过程中最常应用到的一种方式就是浮选，但是在进行实际的选矿工作中，一些含钙的脉石矿物质，例如重晶石矿物、萤石以及方解石等和白钨矿进行分解的难度较高，而白钨矿浮选中最重要的一个好坏指标就是浮选药剂的使用，所以对于白钨矿的浮选药剂进行更深层次的研究尤为必要。大多数情况下有4类白钨矿经常使用到的药剂。非极性药剂、极性药剂、阳离子药剂以及阴离子药剂。而在这其中最经常使用到的药剂是阴离子药剂，传统的药剂并未能充分的分离出白钨矿以及其他含钙的脉石矿物质，因此应当在传统塔尔油、油酸钠以及油酸等方面向着螯合类药剂、铃酸类药剂、磷酸类药剂以及磺酸类药剂进行转变，提升药剂的捕收性、选择性以及难溶于水的向易性。伴随着我国对于矿物工程新型药剂的研究越来越深入，在相关研究人员的不断试验以及研究过程中研制出一种工业价值较高的新型白钨矿药剂。通过这种药剂的发明实现了更加优良的分选作业。有相关学者用广东粤北一带地区中的夕卡岩型白钨矿进行研究，采用Na2CO3作为调整药剂，采用Na2SIO3作为抑制药剂，整个浮选过程中的捕捉剂选用新型的R31药剂，首先对白钨矿物质进行粗选，最后再利用Na2SIO3进行进一步的精选，其中获取的一级一类白钨精矿的品味高达75.26%，因此我们可知，这种新型药剂是一种效果较好的白钨矿捕捉剂，相较于传统的油酸以及731药剂，效果以及性能更加良好，同时能够将成本控制在可控的范围之内，最大程度的降低药剂中的毒害物质。

2.2 清洁煤炭工程技术

煤炭作为我国能源供应的重要原材料，在多个领域发展中均有着较为重要的作用。不过目前我国开发和加工的煤炭资源中含有较多的砷和硫元素，这些元素随着煤炭的应用会产生较多的有害气体，如二氧化硫等，排放到空气中会对环境质量构成严重威胁，不利于我国生态环境的持续发展，严重时还会对人体健康构成威胁。如今我国矿物加工工程技术和环境保护亟需处理的一个问题就是煤炭清洁化技术、煤炭的加工及再加工技术。

2.3 矿物深加工及精加工技术

矿物加工和资料利用技术随着社会发展也面临着更高的要求，不同品种的矿物材料所需要的技术和设备性能也不同。想要达到延长矿山寿命的目的、满足时代发展对矿物资源的需求，不仅需要对矿物产品的直接价值进行全面提升，还需要加强对矿物产品附加价值的有效提高。所以相关人员应进一步对矿物深加工技术和精加工技术进行研究、优化和升级，为矿企提高经济效益提供有力保障[3]。

2.4 实现与环境修复和保护的有机融合

在矿物加工工程发展中，应将矿物加工工程技术与环境保护和修复工作融合起来，以减少矿物加工生产中有害物质的排放，增大废水、废物的循环处理利用率，减少污染物的直接排放，改进生态环境质量。近年来，我国科学研究院所和一些高等院校已将矿物加工工程技术和环保、粉体工程、无机非金属材料、矿物材料等领域予以融合探索。另外，随着技术水平的不断提高，矿物加工工程在未来的发展中还需加大对非传统矿物资源的开采、利用及处理，加强相关技术的创新，扩展矿物加工工程技术的应用范围，以此实现矿物加工工程与非传统矿产资源的融合开发，增大非矿产资源的利用率，最终实现社会的发展目标[4]。

3 矿物加工工程技术的发展展望

①维持传统矿产加工工程技术实践与研发工作的进步。国家对矿物综合利用、富集及分离的目标主要是精良提炼各种难处理、品种多、品质低的矿产资源，非一次资源的再生利用，废水、废气和废渣的处理及保护矿山环境，提倡相关人员进行创新工艺的研发与技术探索和新领域的专业知识研究，与技术实践相融合，创新技术、改良设备和工艺，为矿山的良性持续发展贡献出一份力量。②对工艺研究和技术实践范围进行延展，积极寻找工程实践发展和选矿工艺研究新领域。面对2000年以来一直未解决的资源相关工艺与变化等问题，需要我们进一步增强矿物加工工程与化工和化学、冶金、计算机与环保、生物、材料等相邻科目的互相融合、交叉与渗透，衍生出创新型科学研究范围，以达到工程实践与创新型工艺的有效结合。近年来，科学技术进步和矿物加工工程技术遵循绿色、高效用、低能耗的发展理念，除了寻求创新型工艺研究和工程实践的发展机遇，也可在传统的矿物综合利用、富集和分离技术上追求创新型工艺，拓宽传统矿产加工工程技术专业与水资源处理、矿产材料、资源高效利用、加工工艺和环境修复和恢复、无机非金属材料、矿山环保、矿山经济、非一次资源再加工等专业的融合范围。③将矿物加工工程技术应用于环境修复与恢复、水资源利用与加工、环保、城市废物回收及再利用、废水、废气与废渣回收再利用、湖泊与河流污泥的利用、水资源回收与加工等领域，拓展矿物加工工程技术的探索实践范围，这同样是现在很多发达国家矿物加工工程技术探索的一个方向。近年来，我国科学研究院所和一些高等院校已将矿物加工工程技术和环保、粉体工程、无机非金属材料、矿物材料等领域进行融合探索。随着科学技术的不断进步，矿物加工工程技术要解决和探索的主要对象将是非传统矿物资源的开采与利用及非一次能源的处理与利用。重视矿产资源的非传统实践方面的创新型工艺探索，重视其他一次能源、废渣、非一次能源和城市废物等非传统矿产资源的开采与利用，以及节能矿产资源、农用矿产资源、绿色矿产资源和其它矿产资源等的开采与利用，建立矿物加工工程与非传统矿山经济探索与工程实践新领域[5-7]。

4 矿物加工工程技术与其发展的社会需求

随着经济社会不断发展，资源、人口以及环境受到了全社会的关注，特别是环境问题成为人们关注的焦点，但是人类长期以来快速发展以及国民经济的迅速提升，在物质方面的需求也在不断增加，自然资源呈现不断缩减趋势，而且矿物开采和利用过程当中对生态环境造成了巨大的破坏性，这些都为我们提出了新的要求，必须要对相关技术不断创新和发展，尤其要对矿物加工技术不断提升和发展，对矿物加工研究范围有效拓展，并拓展其研究领域对经济社会发展过程当中的资源问题，采取有效措施解决经济社会发展过程当中面临的资源短缺问题，充分和探矿工程相结合，推动矿产资源持续健康发展。为社会做出更大的贡献。

5 结语

综上所述，矿物加工与环境保护、医疗、航天航空等多个行业领域都有联系，发展矿物加工工程技术对促进社会经济进步有十分重要作用。但目前矿物加工工程技术还需要进一步进行研发创新和优化升级，所以需要相关人员能够对矿物加工工程技术发展做出全面分析，并不断提高自身的专业能力，为发展新技术和新领域提供有利条件，进而为促进社会发展做出积极贡献[8]。