{冶金行业管理}矿物加工工程1

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1、一、课程的性质、目的及任务 矿物加工工程是矿物加工工程专业的主干核心课程。 通过学习，使学生掌握矿物加工过程中各种矿物加工方法的基本理论，矿物加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用实践，以煤为主、兼顾其它非煤矿物。理论与实践并重，注意将国内外生产科研中的一些前沿最新研究成果，充实到教学内容中，并注重培养学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。,矿物加工工程课程任务与要求,二、课程的基本要求 通过本课程的学习，学生应达到以下要求： (1) 了解与矿物加工过程有关的被选物料的各种特性；掌握在什么样的特性差异下采用什么样的矿物加工方法以便使分选效果最佳。 (2) 掌握矿物加工过程中各种方法的分

2、选原理，分选过程及主要矿物分选设备的原理、结构及其选择与使用。 (3) 具有对矿物加工过程分析与评价的初步能力。 (4) 了解矿物加工技术的发展及最新研究成果。,主要参考书：,王淀佐等，矿物加工学，科学出版社，2005年 王淀佐等,资源加工学,科学出版社,2005年 周乐光,矿石学基础, 冶金出版,2002年。 曾凡,矿物加工颗粒学,矿大出版社,1995年 李凤生,超细粉体技术,国防工业出版社，2000年。 赵跃民,干法筛分理论及应用, 科学出版社,1999年。 王常任,磁电选矿, 冶金出版社，2002年 王淀佐等，矿物加工学，科学出版社，2005年 王淀佐等,资源加工学,科学出版社,2005

3、年,教材:矿物资源加工技术与设备-”十二五”普通高等教育本科国家级规划教材, 科学出版社,矿物加工工程课程主要内容,第一章概述 第二章矿物及其性质 第三章矿物分离特性与颗粒测量技术 第四章矿物破碎与粉体技术及设备 第五章粒度分离技术与设备 第六章磁电分离技术与设备 第七章 浮选工艺与化学分选技术与设备 第八章 固液分离,1.1 矿物加工工程的一般概念 矿物加工的对象矿物 矿物是地壳中由于自然的地质作用、物理化学作用或生物作用所产生的天然化合物或自然元素。矿物是地壳中岩石和矿石的组成单位。矿石是具有经济价值的特殊岩石。 地壳中发现的矿物有3000多种。地壳中含量最多的矿物有长石、石英和辉石，占四

4、分之三。矿物分为五大类。 世界矿产173种,已探明储量158种。 其中能源矿产8种:(煤,石油,天然气,油页岩,石煤,铀,钍,地热) 金属矿产54种； 非金属90种； 水气矿产3种。 2004年，黄金产量190吨,铜160万吨，钢2.73亿吨，石油1.75亿吨，煤19.56亿吨。,第一章概述,长石,石英,辉石,2006年我国矿石总产量50亿吨。其中铁矿石5.88亿吨，粗钢4.19亿吨，10种有色金属1917万吨，磷矿石3900万吨，煤23.8亿吨。煤炭、十种有色金属及粗钢、铁矿石产量连续五年位居世界第一。 我国的矿产资源总量不足、短缺严重，特别是富铁矿、锰、铬、铜、铝等大宗矿产资源严重不足。

5、到2010年，我国45种重要矿产中，可以保证的只有23种，不能保证需长期进口补缺的有铝、磷等10种，而石油、天然气、铁、铜、钾盐、黄金、银、铬、锰、钴等矿产将不能满足需求。到2020年形势更加严峻，可以保证需求的仅有6种，到2050年则完全没有保证。 2007年中国铁矿石进口量3.67亿吨 ，中国铁矿石原矿总产量达8.05亿吨。,第一章概述,我国矿产资源的主要特点是结构不合理。具体表现为富矿少，贫矿多；难选矿多，易选矿少；中小型矿床多、大型矿床少；单一矿种型矿产少，伴生型、组合型矿产多。平均品位还不及世界平均品位的一半；煤炭原生灰分高、可选性差。,第一章概述,金属矿物,第一章概述,自然银,自然

6、金,孔雀石,自然铜,磁铁矿,黄铜矿,方铅矿,白钨矿,非金属矿物,第一章概述,莹石,蓝晶石,重晶石,刚玉,金刚石,正长石,玛瑙,白云母,为什么要对矿物进行加工？ 有用矿物脉石 品位 矿物加工的基本概念： 矿物加工是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种分离、加工的手段和方法将矿石中有用矿物和脉石分离，达到有用矿物相对富集并进行其加工和利用的方法。 矿物加工工程是专门研究矿物分离与加工、利用的学科。它在内涵和外延上比传统的选矿学都有要宽广。 矿物加工工程的外延可扩大到一般意义上的分离与加工过程。,第一章概述,分离过程： 一般包括原料（混合物）、分离剂（能量或物质）及产品三部分。 如果，以矿物为分离

7、加工的对象，那么这种分离过程就是我们所研究的矿物加工。 传统上，把矿石加以破碎，使之彼此分离（解离），然后将有用矿物加以富集提纯，无用的脉石被抛弃，这样的工艺过程叫选矿。 在选矿过程中选出的有用矿物叫精矿；被子抛弃的无用矿物叫尾矿。 对煤炭而言，将煤与矸石分离，从而获得质量不同的产品过程，称为选煤。,分离装置,分离剂（能量或物质）,原料（混合物）,产品（不同组分的物流）,第一章概述,矿物加工的依据和方法？ 依据：矿物的各种物理化学性质及表面性质所存在的差异。主要有密度、磁性、导电性、润湿性等。 根据不同的矿石类型、不同的特性参数和对产品的要求不同，在生产实践中，可采用不同的矿物加工方法。 常用

8、的矿物加工方法主要有： 重选法、磁选法、电选法、浮选法 化学分选、生物分选 特殊分选法 其中，重选和浮选法应用最广。见表1。 各种矿物加工方法可以单独使用，也可以几种方法联合使用。,第一章概述,常用矿物加工方法,第一章概述,矿物加工，以选矿过程为典型，一般都包括以下三个基本工艺过程： 矿物选前的准备作业 分选作业 选后产品的处理作业 矿物经过分选加工后，所得到的精矿产品其有用矿物含量高，可直接用于冶炼加工、炼焦，或作为矿物材料进行进一步加工利用。 某种矿物是否需要进行分离加工，或达到什么样的质量标准一般要从技术和经济两方面同时考虑。只有当产品的销售价格高于所有生产费用时，对矿物进行分离加工才是

9、合算的。,第一章概述,下面重点介绍矿物加工的两个基本概念： 流程 选矿厂或选煤厂为生产其产品而配置的方式以流程图简明表示。流程实际上是选矿厂为生产某种质量标准的产品所安排的作业顺序。选矿产品的质量标准主要包括成分和（或）粒度等方面。当要求成分达到某种标准时，一般需深度粉碎以使各种矿物相互解离，其分选或富集过程才得以进行。 对任一流程来说，不论是要求粒度标准或成分标准，分级作业总是在选矿的中间阶段进行。其主要原因是任何粉碎或分选设备对粒度范围很窄的物料操作效果最佳。 分选过程的作业可用如下方法表达：,第一章概述,选矿过程的一大特点是分选效果绝非十分完善；一些有价产品总要损失于尾矿流中；而一些废料

10、（或脉石矿物）又总是混入有价矿流。 为准确表述分选程度，通常采用品位、产率和回收率三个参数。 品位指产品中有用成分的质量与该产品质量之比，常用百分数表示。 产率指产品质量与原矿质量之比，叫该产品的产率，用表示。 =QK/ QH=(- )/(- )100% 回收率指精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比。 =/ = (/) )(- )/(- ) 100% 选矿比指原矿质量与精矿质量之比。用K表示。 富集比精矿品位与原矿品位之比。 品位和回收率两个参数在生产过程中，要同时兼顾，不能顾此失彼。富集过程有时分几个阶段进行。即分粗选、扫选和精选三个阶段。见图1。,第一章概述,第一章概述,再磨,图

11、1 粗选、扫选和精选构成的基本选矿流程,尾矿,精矿,返回,朗 艾 道 工 艺 流 程 图,块 煤 动 筛 末 煤 重 介 旋 流 工 艺 流 程 图,古 交 屯 兰 选 煤 厂,山西晋城寺河矿井选煤厂,神华集团乌兰木伦选煤厂,世界最大的选煤厂 平朔安家岭选煤厂15.0Mt/a,物料平衡 设计流程时，必须分析和了解矿流分支或汇合时物料是如何分布的。这类分析计算称之为物料平衡，它在物质守恒原理之上。一般地， 在稳态连续系统中没有积累： 输入输出 如：原矿经过某一作业后，出两种产品：含有价矿物的精矿和含有脉石的尾矿。整个过程以给入和排出的物料总量表示，因此，整个流程可表示如下：,第一章概述,分选机,

12、精矿M2,尾矿M3,给矿M1,任何作业都可视作一个分离点，称之为“节点”. M1=M2+M3,如某选矿厂，若入料为500吨时，产得精矿10吨时，则尾矿为： M3=M1M2=490吨（或490吨时） 除了对各作业过程进行重量平衡计算外，同时还要对每一组分或成分进行质量平衡计算。 例如，若上述选矿厂的给矿含10%PbS、90%SiO2，则可建立PbS和SiO2的平衡。 例如： PbS平衡：M1，PbSM2，PbSM3，PbS SiO2平衡：M1，SiO2M2，SiO2M3，SiO2 总：M1 = M2M3 物料平衡的原理适用于选矿厂内的任一节点，如给料分配器，分选机，或料流的集散点。（同化工过程的

13、反应平衡式）,第一章概述,矿物加工是在传统的选矿技术基础上发展起来的一门交叉学科。 选矿作为一种有效的分离手段，早已在冶金工业、煤炭工业、化学工业、硅酸盐、陶瓷与建材工业得到广泛的应用。近年来，矿物加工技术在金属的再生工业、环境保护、医药、轻工等行业也发挥了重要的作用。 矿物加工技术最早广泛用于冶金工业。使矿石中的金属含量富集几倍至几百倍，以降低冶炼成本。 在有色冶金工业中，由于有色金属和稀有金属矿产资源的品位大都很低，各种有用矿物与脉石间共生的关系更为复杂，矿物加工就显得尤其重要。 煤炭的分选是矿物加工技术在煤炭工业中的重要应用。选煤的主要任务就是除去原煤中的杂质，降低煤炭的灰分和硫分，提高

14、煤炭质量，满足用户要求。,第一章概述,1.2 矿物加工在国民经济中的地位,非金属矿物资源是陶瓷、建材、化肥、造纸、纺织、电子等工业部门的原料来源。 天然的非金属矿物资源绝大多数是多种矿物共生，不经过分选提纯是无法直接利用的。如高岭土用于高级陶瓷和造纸工业时，对其中铁的含量控制极严。,第一章概述,1.2 矿物加工在国民经济中的地位,矿物加工的分离技术和手段除了在冶金、煤炭、建材工业广泛应用外，近年来正在不断向其它领域交叉渗透。,在固体废料中（包括工业和城市垃圾）的处理和金属的再生工业中高效分离技术日益显示出它的优势； 在化纤工业中采用分离技术排除混入原料中的某些杂质（砂粒、玻璃屑等）； 在粮食加

15、工过程中分离技术用于选种、除杂； 在轻工业中利用浮选法脱除废纸墨渍； 在医学领域中用高梯度分离法分离病毒、细菌、红血球和肿瘤细胞； 特别应当指出的是，目前在环境工程里用浮选法处理废水已卓有成效。 矿物加工技术作为一种基本加工手段和方法，在国民经济的各部门起着十分重要的作用。它的技术水平对许多经济部门产生较大影响。 矿物加工学已发展成为一门独立的学科。,第一章概述,1.2矿物加工在国民经济中的地位,第一章概述,1.3矿物加工与其它学科的关系,矿物加工学,数学、物理学、化学、物理化学、流体力学、生物学,地质学、矿床学、矿物学、晶体化学,采矿、冶金,化工、环境,计算机、控制,机械,第一章概述,1.3

16、矿物加工与其它学科的关系,矿物加工的基本作业过程就是单元操作，有着很强的通用性。 它与冶金、化学工程、环境工程、无机材料工程及颗粒技术领域的许多单元作业是相同的。它们有着密不可分的相关关系。,第一章概述,1.3矿物加工与其它学科的关系,1名词解释 矿物加工学选矿选煤品位回收率矿物 粗选精选扫选 2. 分离过程一般包括哪几部分？分离剂主要指什么？ 3. 常用的矿物加工方法主要有哪些？ 4. 矿物加工的三个基本工艺过程指什么？ 5.什么叫流程？ 6.什么叫物料平衡？在矿物加工中有何意义？ 7. 矿物加工在国民经济中有何作用？ 8. 矿物加工学与哪些学科密切相关？ 9.什么是矿物？矿物与岩石的区别？,第一章复习思考题,1.内生作用 内生作用的能源来自地球内