我對礦物加工工程的認識.doc

對礦物加工工程學科體系的認識摘要：礦物加工工程學科是以功能性礦物材料的研發(fā)為目標，以結晶礦物學為基礎，其五個主要方向是：礦物加工工程技術理論與技術、礦物深加工技術、粉體技術與礦物材料、礦產資源綜合利用、潔凈能源技術等。學科建設者根據多年的研習體會和經驗，按著“德識學才”四個方面，將礦物加工工程專業(yè)工程技術和管理人員的知識和智能結構，匯編于一個圖表中，以便于不斷學習、修養(yǎng)和進步。關鍵字：礦物加工工程；學科建設；學科發(fā)展方向；知識體系0前言礦物加工工程是根據自然界礦物物理、化學或物理化學性質的差異，利用物理、化學或生物化學的方法將礦產資源中有用礦物(或有用成分)和脈石礦物(或有害成分)分離的綜合加工過程。其基本定義是：“根據礦物組成與結構及其一般和特殊性質，分析、總結和研究礦物加工與礦物材料開發(fā)中的成果，依據科學理論，通過計算機模擬計算、分子設計與模擬，預測礦物材料性能，研究工藝技術，借助于專家系統(tǒng)、計算機輔助制造系統(tǒng)，研制開發(fā)特定需求、特殊功能性的礦物材料”。以此作為礦物加工工程學科建設的總綱，用以指導整個學科建設和發(fā)展的方向和目標，形成了圖1所示的“遼寧工程技術大學礦物加工工程專業(yè)學科建設與發(fā)展方向，教學、科研體系及與相關學科關系圖”，以把握整體學科的發(fā)展方向。圖1礦物加工工程學科體系材料物理與材料化學量子力學/統(tǒng)計物理學/固體物理學/量子化學/計算科學/圖形學2.礦物加工理論/工藝技術破碎與篩分、磨礦與分級、選礦、過濾、干燥等礦物加工基礎理論研究1-1礦物(材料)組成、結構、化學成分研究(數(shù)據庫)1-2礦物(材料)固有性質(性能)研究(數(shù)據庫)6.現(xiàn)代測試分析技術基本試驗分析方法研究現(xiàn)代儀器使用與研究礦物應用性質研究相關儀器設備研制在線檢測與計算機輔助制造系統(tǒng)研究3.礦物深加工技術微/納米粉體技術功能性材料化學改性、改型熱加工(煅燒等)凝膠化技術結晶與礦物學礦物加工應用基礎理論研究7.工藝技術過程及其產業(yè)化研究礦物加工工藝技術與工程技術研究成礦系列研究4.共、伴生礦產與二次資源綜合開發(fā)與利用有益元素分離與富集找礦研究(找礦礦物學)8-1礦產業(yè)與企業(yè)發(fā)展、管理研究8-2礦物加工與材料制備ERP/CIMS(市場+經營+數(shù)模+光機電一體化=現(xiàn)代化制造技術)5.潔凈能源技術研究(煤炭深加工/煤化工/生物能源/儲能材料)地質工程礦產資源勘探礦業(yè)工程采礦與安全 1礦物加工工程學科教學體系礦物加工工程學科包括公共基礎、專業(yè)基礎課、專業(yè)課等。公共基礎課包括，數(shù)學與計算科學：高等數(shù)學、概率與數(shù)理統(tǒng)計、運籌學、圖形學；物理學：固體物理學、力學科學統(tǒng)計物理學、量子力學；化學：無機化學、物理化學、分析化學、有機化學。專業(yè)基礎課包括，結晶學與礦物學：研究礦物（材料）組成、結構、成分、性質研究；工藝礦物學：研究礦物與材料構效關系基礎；礦石與礦床學和成礦規(guī)律：研究成礦系列與找礦研究開發(fā)利用評價。專業(yè)課包括，礦物加工理論和工藝技術：破碎與篩分、磨礦與分級、選煤、選礦、化學與生物選礦、固液分離與干燥等；非金屬礦物深加工技術；潔凈能源與煤化工技術等。2礦物加工學科的發(fā)展趨勢面對待處理資源的變化及技術上存在的問題，礦物加工科技工作者及相關學科的科技工作者，在礦物加工領域及相關學科領域不斷進行新的探索和研究，礦物加工工程學與相鄰學科的相互交叉、滲透、融合，如物理學、化學與化學工程學、生物工程學、數(shù)學、計算機科學、采礦工程學、礦物學、材料科學與工程已大大促進了礦物加工學科的發(fā)展，一些新的礦物加工學科領域已初露端倪。礦物加工科技發(fā)展將圍繞高效益、低能耗、無污染礦物加工新技術的開發(fā)來展開，將逐步形成如下學科領域。2.2.1礦物富集、分離與綜合利用以傳統(tǒng)礦物加工工程學為基礎，主要針對復雜貧細礦物資源的處理、礦冶三廢治理及二次資源的再生利用，開發(fā)新的技術、工藝及設備，研究其過程基礎理論，屬傳統(tǒng)的礦物加工學科領域，涵蓋傳統(tǒng)的浮選化學、浮選劑分子設計、復合物理場礦物加工、復雜貧細礦物資源綜合利用等學科方向。在這些傳統(tǒng)學科方向上，已開發(fā)出的新技術成果的推廣應用，將促進傳統(tǒng)礦物加工技術與經濟效益的提高。2.2.2礦物提取以礦物加工學、冶金學、采礦工程學、生物工程學、電化學等為學科基礎，形成新的學科領域，主要針對復雜貧細礦物資源、海洋資源的開發(fā)利用。礦物提取是不經選別過程直接從礦石中浸出、提取有用成分。如坑內就地浸出，生物浸出、堆浸、礦漿電解等。其中較成熟的技術有銅的浸出萃取電積技術，采用硫酸溶液將礦石中銅元素溶解，并可采用生物菌催化溶解，含銅溶液經萃取后進行電積，得到高品級銅，取消了傳統(tǒng)的選礦和火法熔煉兩個高投資、高生產成本的生產環(huán)節(jié)。2.2.3礦物材料以礦物加工工程學、材料科學與工程，化學與化學工程學為學科基礎，針對各種資源的處理，研究不經冶煉，直接從各種資源中加工制備各種材料的新技術與基礎理論。如超細礦物粉體材料。超細礦物粉體材料在石油化工行業(yè)中，用作填料、催化劑。在電子工業(yè)中，用作電子漿料、磁記錄材料、光電波吸收材料;此外，在造紙、農業(yè)、航空航天、冶金、醫(yī)藥、食品等行業(yè)都有廣泛應用。2.2.4礦物化學品加工以礦物加工工程學、化學與工程為學科基礎，針對復雜貧細礦物資源及海洋資源的開發(fā)利用，研究不經選冶，直接從礦石中制取化學品的新技術與基礎理論。2.2.5礦物加工計算機技術與礦物經濟礦物加工過程的計算機管理與控制仍是礦物加工工程重要的學科方向，需要研究礦物加工全過程的計算機仿真、模擬與優(yōu)化設計，建立礦山、選廠的專家系統(tǒng)，進行生產、經營管理。包括各個生產環(huán)節(jié)的優(yōu)化、控制，整體生產水平的控制，礦山投資效益、規(guī)模效益、產品結構等的經濟評估等。2.2.6非礦物資源的富集與分離礦物加工技術是根據待處理物料的物理、化學性質的不同，采用不同的方法進行物料分離與富集，其原理可推廣應用于其他領域，從而可大大拓寬礦物加工學科領域。如高梯度磁選用于醫(yī)學上紅細胞的分離，生物學中離子的分離，核工業(yè)中核原料放射性固體的分離，超導磁選機分離液態(tài)氧、氧等。浮選法從紙漿廢液中回收纖維素，從廢紙上脫油墨、脫炭黑，廢舊塑料的回收，醫(yī)藥微生物方面，分選結核桿菌與大腸桿菌等。3礦物加工學科的五個主要研究方向3.1礦物結晶學及其性質研究礦物(材料)組成、結構、化學成分研究、礦物(材料)固有性質(性能)研究，是學科發(fā)展、研發(fā)高新技術材料的基礎，是培養(yǎng)學生“厚基礎”的要求所在。主要研究內容：針對各單礦種，密切結合產品開發(fā)和工藝技術研究，開展結晶礦物學、工藝礦物學、應用礦物學等基礎性研究，為單礦種加工利用技術研究與產品開發(fā)、為材料計算與設計奠定基礎，是為整個后續(xù)研究方向的基礎。3.2礦物加工工藝技術與理論研究主要研究傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的選礦技術，其主要研究內容：破碎與篩分、磨礦與分級；重選、電選、磁選和浮選等選礦技術；研究相關的輔助工藝過程，包括：脫水、過濾、烘干、干燥、轉載、運輸、塵防治等。其研究領域亦是后續(xù)研究方向的基礎。3.3礦物深加工與礦物材料開發(fā)研究礦物深加工是指對各種非金屬礦物通過各種深加工手段，開發(fā)研究功能性礦物材料等技術。主要研究的深加工技術有：超細粉碎與超細粉體微/納米制備與應用技術（重點是應用）；礦物提純；礦物改型、改性；煅燒；復合化；球化等，目標是研發(fā)各種功能性礦物材料、無機非金屬礦材料，與金屬材料、有機高分子材料等科學相融合，研究復合材料、梯度材料、有機/無機雜化材料。3.4潔凈能源技術研究主要研究內容：煤炭深加工選煤降灰、降硫及型煤技術。煤化工：煤炭干餾；煤炭氣、液化；煤基合成化學品等；潔凈煤與潔凈燃燒技術；水煤漿與管道運輸?shù)?；新型能源包括可再生能源、生物能源、儲能材料等研究?.5礦物伴生與二次資源綜合開發(fā)利用研究 開展礦物共、伴生資源及二次資源、工業(yè)廢棄物資源化等方面的研究，是建設節(jié)約型環(huán)境友好型社會的要求，是礦物加工工程的一個重要研究領域。主要研究內容：礦物性質、工藝性質及應用性質研究；研究有用元素提取、有用礦物分選、尾礦資源化等，是建設礦產資源節(jié)約型社會、發(fā)展循環(huán)經濟的要求所在。4 結語學科建設者對礦物加工工程學科發(fā)展，進行了初步的研究，提出了