矿物加工工程技术发展和研究新领域分析

张宏亮

进入21世纪后，社会发展、自然环境与人口之间的矛盾日益突出，社会发展与自然环境之间的关系日益受到社会各界的重视。当今社会，随着人口的迅速增加，自然生态环境受到严重的影响，对自然资源的需求日益增加。水资源、矿产资源短缺已成为一个巨大的社会问题。不断增长的经济发展需求，使得人们越来越重视采矿和加工，因此，矿业企业要进一步强化对矿石的技术、工艺的管理，采用新思想、新措施、新方法，积极引进国外的新技术，采用更先进的生产设备，不断扩大研究范围，提升矿石的生产效率以及矿产资源的利用率，以有效解决资源、人口和环境问题，满足社会对资源的需要，为社会的快速发展提供源源不断的动力。

1 矿物加工工程技术的概述

矿物加工工程，也就是所谓的矿物工程学和选矿工程，是指根据矿石的物理化学特性，通过物理、化学、生物等多种方法，将矿石因素进行处理和分离，从而达到最佳的处理效果。选矿工艺是矿物加工的一个重要前提，目前的选矿方式是回收、处理，这种选矿技术是从淘金时代就有的，但那时还不能称为选矿。随着我国矿产资源开发利用的不断深入，国内对矿物处理的工程技术也日益重视。19世纪的采矿技术还没有发展起来。20世纪60年代，电化学为该领域开辟了一条新的道路，使得我国的选矿技术迅速发展，并取得了较大的发展。它从冶金、采矿、材料等领域脱离出来，成为独立的学科，其中浮选、电选、重选、磁选和辅助工艺是选矿工程的主要组成部分。随着社会的飞速发展，矿产资源的开发也达到了一个新的高度，人们对矿产资源和环境问题的重视程度也在不断增加，矿石的需求量也在不断增加，矿产品的种类也越来越多，对工作人员的要求标准也逐渐提高。因此，对矿物工业进行深入的研究具有重要的现实意义。

2 矿物加工工程技术发展的必要性

2.1 基于社会需求的要求

从当前的发展情况来看，国内的矿产资源利用效率已达到国际先进水平。我国的矿产资源虽然丰富，但是其开发利用面临着很多问题，而要实现经济的发展，推动我国社会的发展，就必须要合理地开发和利用矿产资源。为此，应加大对矿物加工工艺的研究与推广，并注重合理地开发和利用矿产资源。

2.2 基于特定区域对矿产处理工程技术的需要

我国的矿产资源分布具有广泛和不集中的特点，因此，在矿产资源的开发利用中，往往会遇到一些特定的地理环境，为了使其具有合理性和有效性，必须合理运用矿物加工技术，使其具有最大的潜力。在我国的经济发展中，特别是中西部地区的经济发展比较滞后，而中西部地区的矿产资源非常丰富，因此，如果扩大对中西部的矿产资源的利用，并适当运用矿物加工技术，可以使当地的经济发展达到一个新的高度。但在采用矿物加工工程技术时，必须根据地区特点，对现有工艺进行改进和优化，提高矿石利用率，实现最终的改造目的。此外，尽管矿产资源的开发可以促进落后地区的经济发展，但在我国中西部，由于地质条件的特殊性，对科技的综合保障也越来越迫切，所以在实际生产中要重视新技术的应用。

3 矿物加工工程技术发展的现状

3.1 缺乏意识，阻碍进展

随着我国矿业的发展，矿物加工企业对矿石的处理也越来越严格和专业，这就需要矿物处理工程师不仅要具备一定的专业理论知识，还要具备丰富的工作经验和技能，这样才能在多个层面上确保生产的安全、高效。我国高校相关专业的毕业生尽管接受过专门的训练，但由于教学方式单一，教学内容长期不更新，影响了学生的发展和创新，使他们不能胜任实际的矿物加工工作。如果没有足够的经验，很容易出现安全问题。一旦发生安全事故，不但会对生产企业造成巨大的经济损失，而且对工人的生命和健康都有很大的危害。同时，尽管有些老工人从事矿物加工工作已有相当长的时间，但与刚入职的学生相比，在专业知识方面仍有很大差距。在矿石处理过程中，缺乏对新工艺、新设备的了解会影响到矿山的安全。此外，某些矿产企业的经营模式也有其局限性，尤其是在钒钛精矿选矿技术上缺乏技术支撑、安全事故时有发生、缺乏对矿石工艺技术的认识不足，导致其发展速度受到一定程度的误导。

3.2 缺乏管制

大多数的矿业企业都把精力集中在了如何提高经济效益上，而忽略了生产过程中的有效监督和管理控制。在这种情况下，矿业企业的健康发展将受到极大的影响，而企业之间的不正当竞争也会越来越激烈。目前，各种自然资源，特别是矿产资源，已经远远不能满足人们的需要。特别是我国大多数矿业公司采用单一采矿方法，大量伴生共生矿山被废弃，回收率约为40%。中国每年有40多万台小型锅炉消耗超过3亿吨煤炭，浪费了大量资源。许多矿业公司产生了一半以上的开采损失。据计算，煤炭消耗量也逐年增加，这类似于农业发展的困境，形成了不良的商业周期模式，非常不利于矿业的可持续发展。此外，还有一些小矿山企业存在非法采矿、矿山安全等问题，不但对国家矿产资源的可持续利用造成危害，而且对员工的身体健康造成极大的危害。

3.3 缺乏对科学技术的投资

我国矿物采掘和加工业总体上是自力更生，开采程度的提高并不能说明加工工业的发展。因此，在采矿行业对伴生矿进行高效利用的时候，虽然开采效率提高，加工工业却一直没有太大的进展。这和科技的发展有很大的关系，也有很大一部分原因是在矿产开采的时候，技术含量太低，影响到整个行业的利润。因此，科技水平的欠缺让矿业企业的节能减排工作一直没有得到很好的实施。

4 矿物加工工程技术发展和研究的新领域

4.1 精加工、深加工领域

充分了解矿物的深度加工和精加工，可以提高矿物的附加值，从而延长矿山的使用寿命。随着科技的发展，人们对矿物材料的需求也在不断的增加，想要获得更好的矿物材料，就必须要经过进一步的处理，才能得到更好的料。因此，进一步深入地开展矿物加工工程的深加工和深加工研究具有十分重要的意义。在具体的实践中，首先，针对目前我国矿产资源开发中遇到的问题，应加强与化学、冶金、计算机、环保、生物等相关学科的整合，不断创新、优化现有的工艺技术，扩大其应用范围，通过新工艺、新技术的运用，提高矿石处理工程的综合水平。同时，要充分认识到矿物资源的综合利用和分离富集，强化对复杂贫细矿的管理，真正做到资源的生态化，实行“三废”治理，重视资源的二次利用与再利用，大力发展新技术，保证新工艺与新技术的有机结合，使选矿技术和工艺水平不断提高，使有关科研队伍由基础研究转向高技术，真正实现矿产资源的深加工，有效促进我国选矿项目的发展，提高我国社会生产力。其次，要扩大选矿工程的应用范围，积极参与工艺研究，探索新的发展道路。在当前的资源和技术问题上，组织也需要将环保、化工、生物、材料、冶金等相关学科结合起来，探索出一条新的道路。在发展矿产资源的过程中，要把矿产资源的开发与环境保护、修复结合起来，以减轻矿产资源的污染，提高废水、废物的资源化利用率，改善生态环境。近几年，国内外高校和科研院所对矿物处理工程技术与环境保护、粉末工程、非金属无机材料、矿物材料等领域进行了深入研究。另外，在科技发展的同时，对非常规矿产资源进行开发、合理利用、强化工艺技术创新、拓宽选矿工程应用范围、开发利用非常规矿产资源、促进经济社会发展。

4.2 新设备、新药剂领域

原材料、药品、水等能源的高消耗是限制矿物加工产量和抑制矿物产品消费的重要因素。因此，可以采用新型复合选矿技术、生物选矿技术、高效复合选矿技术、新型高效复合选矿设备来解决这些问题。比如采用复合式选矿和高效的混合选矿药剂。复合力选矿是指在目标矿物和非目标矿物上，通过对目标矿物和非目标矿物施加不同强度和方向的外力，使它们的运动轨迹和速度发生变化，从而达到目的矿物和非目标矿物的分离。在使用复合力选矿时，常采用磁力水力旋流器，该旋流器的中央是一块中空的铁心，外面也是一圈铁芯。磁场阶梯的方向可以由矿物的比重和矿物的粒径来确定，如果矿物中的目标矿物比重较低，力量较小，则可以将磁梯的方向对准磁力旋流器的中心。所以，在磁力的作用下，磁性矿物和非磁性矿物可以发生相反的运动，从而有效地分离出矿物。另外，还需要深入研究白钨矿的选矿药剂，以提高矿石工程的效率。白钨矿本身就是一种很好的矿物，在选矿的时候，最常用的方法就是浮选，不过在实际的选矿中，白钨矿石的分解是非常困难的，而浮选药剂的质量要求也很高，这也是为什么要深入研究白钨矿的原因。通常，有4种常用的药剂用于白钨矿：非极性药剂、良性药剂、阳离子药剂以及阴离子药剂。而在这些药剂中，最常用的就是阴离子药剂，传统的药剂无法将白钨矿和其他含有钙质的脉石矿物分开，所以需要将传统的塔尔油、油酸钠、油酸转化为螯合剂、铃酸类、磷酸类、磺酸类药剂，提高药剂的捕收性、选择性和可溶性。随着国内对新的矿物工程学药物的开发，一种具有很高商业价值的新药剂被开发出来。采用此物料的混合，可获得较好的分选操作。比如，有学者在广东粤北地区发现了夕卡岩型白钨矿，以碳酸钠为调节剂，硅酸钠为抑制剂，而R31则是整个浮选工艺中的捕收剂，

先将钨矿进行粗选，然后用Na2SiO3进行精细筛选，最终使得到的第一级白钨矿的质量达到了75.26%。

4.3 清洁煤炭工程技术

煤炭是国家的主要能源来源，在许多方面都发挥了较大的作用。但是，由于我国目前开采和加工的煤炭中存在大量的As、S元素，这些元素在使用过程中会释放出大量的SO2等有毒气体，一旦进入大气，将会对环境造成极大的危害，甚至会危及人类的健康。目前，煤炭清洁技术、煤炭加工与回收技术是当前我国矿物加工技术与环保急需解决的问题之一。

5 我国矿物加工工程技术的发展建议及改善措施

随着社会的飞速发展，我国的矿产加工业也得到了前所未有的发展。现在，矿石开采的时候，一般都会选择面积比较大的地方，这样既可以获得大量的矿产资源，又可以满足基本的生产需要，所以，矿物加工方向的发展趋势就是大规模的工业。随着越来越多的大型企业的建设，对工艺的要求也越来越高，矿物加工工程的工艺技术应该得到进一步的发展，才能让大型企业的生产水平得到进一步的提高。

5.1 维持传统矿产加工工程技术实践与研究工作

继续采用传统的采矿工艺，不断提升矿石精炼、难处理矿产的开发、非一次性可再生资源的回收利用、矿山环境保护等领域的研究和开发水平；国家在充分利用、富集和分离矿产资源的过程中，要大力培育品种多、质量低、难处理的矿产资源，加强对非原生资源的再利用，重视废水、废气和废物的处置，以及对矿业环境的保护。

5.2 拓宽流程研究与应用领域

由于技术和资源的改变，必须加强与邻近的学科如化学、冶金、信息学、环境保护、生物学、材料等学科的整合、交叉和渗透，以拓展创新科学的研究领域，使其与技术的融合。近几年，随着科学技术的进步，选矿工程技术的发展，选矿工程技术也在不断探索新的工艺和技术，向绿色、高效、低能耗方向发展。在此基础上，可将传统的选矿工程技术与水资源处理、矿物材料、资源高效利用、环境治理与修复技术、无机非金属材料、矿山环境保护等方面综合应用，以及将非重要资源和其它专业的综合利用。中国正处在一个新的发展阶段，在新的矿产资源开发的过程中，应该增加一些新的要素，比如更多的工人、更先进的科技，这样才能更好地发展。同时，在进行实际研究和创新的同时，也要重视节能和环境保护。在发展选矿工程技术时，必须注意将绿色思想融入到矿产加工工艺中，加强节能减排的研究，保证其高效率、低能耗的特点，从而促进矿产资源的持续健康发展。或可在矿物综合利用、富集与分离等方面寻求创新工艺，发展选矿工程技术与水资源处理、矿物材料资源的高效利用，优化加工技术，注重环境保护和恢复。绿色是一个民族发展的一个重要标志。加强环境保护意识是大型工程技术发展的根本，同时，也间接地节省了矿产资源，对中国经济的长远发展作出了巨大的贡献。

5.3 对矿物加工工程技术的清晰掌握

发展和研究新领域是需要时间的。在当前的发展阶段，如何对新的矿山进行合理的开发已经是一个很大的课题。因此，矿物加工工程不但要将专业技能与化学、物理等相关的学科结合起来，以丰富新的研究领域，更好地为广大人民服务，更好地适应现代社会的需要，还必须扩大科技应用范围，实现对资源的科学利用。要提高矿物加工技术，必须从以下两个方面着手：一是强化矿石的处理工艺；二是对现有技术的改善。这两种方法都能提高矿石的处理效率，减少资源的浪费。同时，应倡导采用各种先进技术，在低能耗的前提下，实现高效地处理矿石的分离、浓缩等，将这一技术应用于生态修复、金属材料处理、资源加工等领域，将钒钛铁矿的选矿和加工技术进行极大的扩展，以科学处理矿产资源，实现再利用。

5.4 支持研究，提供后备力量

国家有关矿物的主管部门应该带头，大力推广应用高科技，并根据时代的发展，充分考虑到矿物的处理方法，并将矿石和伴生矿分开，实现资源的综合利用。比如，钒钛铁矿是一种比较常用的采矿方法，在生产过程中，必须要有一个预选过程，利用磁滑轮对矿石进行多个角度的处理，再进行一次磁选，将其中的磁性铁全部回收出来。同时，随着科学技术的发展，非常规矿产资源的开发和利用以及非一次能源的处理和利用，将成为矿物加工工程技术研究的重点。在矿产资源非常规生产中，要注重对非常规矿产资源的开发和应用，要注重对非常规矿产资源如一次能源、废渣、非一次能源、城市垃圾等资源的开发和利用。

6 结语

总之，矿物加工与环境保护、医疗、航空航天等各方面有着密切的关系，发展矿物加工技术对于推动我国社会和经济的发展具有重大的意义。但是，当前的矿物加工工程技术还有待于进一步的研究与开发，因此，有关部门要深刻地意识到自己肩负的责任，积极投身于矿物加工工程技术的研发和应用，不断提升自己的专业水平，为开发新技术、新领域创造有利的环境，从而为推动社会的发展作出积极的贡献。