工艺矿物学在矿物加工中的应用

工艺矿物学在矿物加工中的应用

刘国库

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摘要：工艺矿物学为矿物加工提供指导，是矿物加工教学及生产实践基础和依据，影响着矿物加工的最终指标，从而也间接的影响着经济的发展。因此，必须在现有的工艺矿物学的应用基础上，必须进一步提高其在矿物加工中的应用深度和广度。

关键词：工艺矿物学；矿物加工；应用

在矿产资源日益短缺，开采加剧的情况下，在矿物加工中应用工艺矿物学具有十分重要的意义，不仅能优化选矿流程，提高矿石精度，而且还能为矿物加工提供科学依据和辅助作用，减少加工能耗，满足高标准的加工需求，促进我国矿物加工工程可持续发展。本文探讨了工艺矿物学在矿物加工中的应用分析。

1 工艺矿物学在矿物加工中应用的意义

（1）通过对原矿进行工艺矿物学研究，了解矿物的组成、粒度及含量等，确定该矿是否具有可选性，以及标准作业上的选矿指标，通过查清选矿流程产品的物质组成情况，为达到更好地选矿指标奠定基础。矿石的工艺矿物学研究对于查明矿石中矿物、元素的含量、赋存状态，以此指导生产实践具有重要意义。

（2）通过工艺矿物学研究，可以找到一些难选矿石难选的原因所在，或者分析选矿指标不达标的原因，在实际工作中，也不乏这样的例子，部分工作者在对原矿进行了化学分析得到相应的品位之后，就进行选矿试验，结果最终的选矿产品总是达不到标准，不是品位低就是回收率低，后来经过工艺矿物学研究得知，其粒度甚小或者原矿中的有用组分并存在与非常规的金属矿物，而在非金属矿物中。因此，从这方面来说，通过工艺矿物学研究，可以考察选矿流程的缺陷或存在问题，对选矿工艺流程具有一个反证或验证的作用。

2 工艺矿物学在矿产加工中的应用分析

2.1分级技术与设备

用机械方法生产的超细粉体，很难使物料通过一次机械粉碎就达到所需的粒度要求，产品往往处于一个较大的粒度分布范围，而其中，往往只有一部分产品达到了粒度要求，而另一部分产品却未达到，因此，在超细粉体生产过程中需要对产品进行分级处理。一方面控制产品粒度处于所需的分布范围内，另一方面可以使混合粉料中粒度已达到要求的产品及时地被分离出去。分级方法主要分为干法分级、湿法分级和介于两者之间的超临界分级。干式精细分级机大多是伴随高速机械冲击式超细粉磨机和气流磨，尤其是对喷式流化床气流磨的引进和开发而发展起来的。国产湿式精细分级机的发展，主要是基于离心力沉降原理的旋流式分级机。目前，我国超细粉体分级设备品种和档次与国外相比尚有差距，尤其是自动控制、机电一体化方面相对落后。

2.2在磨矿作业中的应用

磨机磨矿回路具有多变量强耦合、大延迟和非线性等特性，生产工况变化性大。在磨矿过程中，给矿料的流量直接影响着磨机产物质量，有效控制矿料流量，提高生产效率的同时保证磨矿细度，对磨矿以及后续作业有着很大的影响。T-S模型的主要思想是把输入空间分成若干个模糊子空间，在每个模糊子空间里建立关于输入－输出的简单线性关系模型，是一种非线性模型，易于表达复杂系统的动态特征。

2.3微生物浸矿工艺

浸矿微生物主要有氧化铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、硫化芽孢杆菌、氧化铁杆菌、高温嗜酸古细菌、微螺球菌属等。在有关生物冶金的报道氧化亚铁硫杆菌为浸矿菌种的论文占绝大多数，但从研究者对浸矿细菌的分离及培养方法来看，应该是多个菌种的富集混合菌。它们有些生长在常温环境，有些则能在50～70℃或更高温度下生长。硫化矿氧化过程中会产生亚铁离子和元素硫及其相关化合物，浸矿微生物一般为化能自养菌，它们以氧化亚铁或元素硫及其相关化合物获得能量，吸收空气中的氧及二氧化碳，并吸收溶液中的金属离子及其它所需物质，完成开尔文循环生长。硫化矿生物浸出过程包括微生物的直接作用和间接作用，同时还具有原电池效应及其它化学作用。直接作用是指浸出过程中，微生物吸附于矿物表面通过蛋白分泌物或其他代谢产物直接将硫化矿氧化分解。间接作用则指微生物将硫化矿物氧化过程产生的及其它存在于浸出体系的亚铁离子，氧化成三价铁离子，产生的高铁离子具有强氧化作用，其对硫化矿进一步氧化，硫化矿物氧化析出有价金属及铁离子，铁离子被催化氧化，如此反复。根据矿石的配置状态，生物冶金工业化生产主要有3种。

2.4与现代化测试技术相结合的应用

对于矿物的鉴定，有很多方法，在矿物学或结晶矿物学领域中，利用各种先进的分析测试手段对矿物结构、组成、成分及其性质方面进行了大量的研究，取得了系统的研究成果，如：矿物的差热分析、矿物的X射线粉晶鉴定、黏土矿物的电子显微镜研究、无机非金属材料图谱与显微结构图谱的系统研究等。因此，将工艺矿物学与这些已经现代化测试的技术中，将会大大提高工作效率和速度。如澳大利亚联邦科学与工业研究组织开发研制的QEMSCAN 系统，由扫描电镜控制系统和能谱控制系统组成，因此，既可通过X 射线能谱鉴定矿物，又可通过背散射电子图像区分物相。

3 我国工艺矿物学在矿物加工中的未来发展趋势

3.1 工艺矿物学与图像处理相结合

在国外，工艺矿物学已经有了近20 年的发展历程，在各方面的技术都已经领先于国内，如国外的工艺矿物学的参数自动测定系统，能够在很大程度上实现解离度的测定的自动化操作，还能提高解离度测定的准确性。但是近十年来我国经济的发展十分迅速，地标的各种已于选择和加工的矿产资源已经被过度的开发利用，容易采集和容易选择的矿石正在逐步减少，从而我国的矿产资源出现很多问题。因此，必须想办法对不容易采集，不容易选择的矿石进行合理有效地利用，才能解决我国目前的问题，这也是目前科学家研究的热点和难点。而采用图像处理地办法，将计算机技术和传统的矿物加工技术结合起来，就会收到事半功倍的效果。

3.2 工艺矿物学与现代化测试技术相结合

目前对于矿物的鉴定，在工艺矿物学中有很多种方法，科学家可以通过各种先进的分析测试技术和手段对要选择的矿物的结构和组成成分都进行详细的了解，从而发现其性质。目前在工艺矿物学与现代化测试技术相结合方面一些科学家已经获得了系统的研究成果。将这些成果应用到矿物加工中去，能够在很大程度上提高矿物选择和矿物加工的工作效率和工作质量。

3.3 工艺矿物学在矿物加工的流程考察方面的发展趋势

流程考察在工艺矿物学中十分重要，也是它在矿物加工中的目的之一，做好这些工作能够在矿物加工中获得最佳的应用效果。因此，对选矿流程的及时监测，分析流程中的问题，尤其是当原矿的理化性质的变化很大时，对矿物加工的流程进行改进是很有必要的。这也是我国矿物加工学未来的发展方向之一。

3.4 工艺矿物学在矿物加工的流程优化方面的发展趋势

工艺矿物学的重要性取决于矿物加工的流程的各个方面，因此要努力做到流程最优，这也是工艺矿物学和矿物加工相结合的重要发展方向。要想实现矿物加工的流程优化，科学家必须先要找到目前的流程的缺陷，然后对这些流程进行实验和模拟，找出可以改进的办法，从而实现流程优化，这就需要工艺矿物学和科学家的努力和不断研究。

总之，在当今全球污染严重，提倡节能减排的背景下，工艺矿物学的研究尤为重要。加强工艺矿物学在矿物生产工艺中的应用，能够更加合理地利用资源，节约资源，并获取最多的经济效益。

参考文献：

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[2] 王建华. 工艺矿物学在矿物加工中的应用及发展趋势探究[J]. 冶金管理. 2019(07)

[3] 李鹏. 浅谈工艺矿物学在矿物加工中的应用[J]. 山西化工, 2020, 40(1):3.

[4] 泽平 何. 工艺矿物学在矿物加工中应用及发展趋势[J]. 地矿测绘, 2020, 3(4):132.