任瑞晨-礦物加工工程與測控自動化-1第一講礦物加工工程學(xué)科及其研究方向概要2

1、 遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧工程技術(shù)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院礦物加工工程系礦物加工工程系任瑞晨任瑞晨TEL/FAXE-mail:（20072007年年3 3月）月）w0 遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程學(xué)科教學(xué)與研究方向w 0.1 礦物加工工程學(xué)科、學(xué)術(shù)概要w 0.2 礦物加工工程在國民經(jīng)濟中的地位w 0.3 礦物加工工程學(xué)科教學(xué)、科研體系及與相關(guān)學(xué)科關(guān)系w 0.4 材料科學(xué)四個要素與礦物加工工程技術(shù)的聯(lián)系與借鑒w1 礦物加工工程學(xué)科研究與發(fā)展基礎(chǔ)礦物學(xué)分析研究w2 選礦工程概要w3 礦物與巖石深加工與礦物材料制備主要工藝概要w4 礦物資源綜合利用概要w5

2、潔凈能源工程概要w6 分析測試檢測控制w7 企業(yè)管理w8 礦物加工工程化與產(chǎn)業(yè)化研究w9 礦物材料計算與設(shè)計w10 礦物材料w11 礦物加工工程學(xué)科發(fā)展方向w礦物加工工程為礦業(yè)工程一級學(xué)科中的二級學(xué)科。礦物加工工程為礦業(yè)工程一級學(xué)科中的二級學(xué)科。w全國約有全國約有2424所院校開辦礦物加工工程專業(yè)。所院校開辦礦物加工工程專業(yè)。w什么是礦物工程？什么是礦物工程？w 是根據(jù)自然界礦物物理、化學(xué)或物理是根據(jù)自然界礦物物理、化學(xué)或物理化學(xué)性質(zhì)的差異，利用物理、化學(xué)或生物化學(xué)的方法，將礦產(chǎn)資源中有化學(xué)性質(zhì)的差異，利用物理、化學(xué)或生物化學(xué)的方法，將礦產(chǎn)資源中有用礦物用礦物(或有用成分或有用成分)和脈石礦物

3、和脈石礦物(或有害成分或有害成分)分離的綜合加工過程，亦稱分離的綜合加工過程，亦稱為為“礦物加工工程礦物加工工程”或或“選礦工程選礦工程”。w 從其現(xiàn)有的學(xué)科范圍來說從其現(xiàn)有的學(xué)科范圍來說,是一門從礦物資源是一門從礦物資源(礦物、礦物、煤炭、二次資源、工業(yè)與生活廢棄物等煤炭、二次資源、工業(yè)與生活廢棄物等)中中,通過分離、富集、提純等物通過分離、富集、提純等物理的和化學(xué)的加工處理理的和化學(xué)的加工處理,提取有用物料的科學(xué)技術(shù)。提取有用物料的科學(xué)技術(shù)。 w 與人類對自然界礦產(chǎn)資源日益擴大的質(zhì)與量的與人類對自然界礦產(chǎn)資源日益擴大的質(zhì)與量的需要密切相關(guān)。選礦過程本身已有很長的歷史發(fā)展過程。很早就有手工需

4、要密切相關(guān)。選礦過程本身已有很長的歷史發(fā)展過程。很早就有手工揀選揀選,后來發(fā)展成為簡單工具洗淘從砂石中間回收金、銀、錫等密度大的后來發(fā)展成為簡單工具洗淘從砂石中間回收金、銀、錫等密度大的礦物，天工開物早有記載，這屬于選礦的原始階段。礦物，天工開物早有記載，這屬于選礦的原始階段。w 19世紀(jì)以后國外相繼出現(xiàn)了機械選礦設(shè)備如活塞式跳汰機、搖床、世紀(jì)以后國外相繼出現(xiàn)了機械選礦設(shè)備如活塞式跳汰機、搖床、靜電選礦機、磁選機等，使重力選礦、磁選和電選等物理選礦技術(shù)有較靜電選礦機、磁選機等，使重力選礦、磁選和電選等物理選礦技術(shù)有較大發(fā)展，從而促進了冶金工業(yè)大規(guī)模發(fā)展。大發(fā)展，從而促進了冶金工業(yè)大規(guī)模發(fā)展。0

5、.1 0.1 礦物加工工程學(xué)科、學(xué)術(shù)概要礦物加工工程學(xué)科、學(xué)術(shù)概要遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程學(xué)科、學(xué)術(shù)發(fā)展概要遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程學(xué)科、學(xué)術(shù)發(fā)展概要w遼寧工大礦物加工工程專業(yè)規(guī)劃其學(xué)科研究內(nèi)容是：遼寧工大礦物加工工程專業(yè)規(guī)劃其學(xué)科研究內(nèi)容是：w 學(xué)科、學(xué)術(shù)研究基礎(chǔ)：學(xué)科、學(xué)術(shù)研究基礎(chǔ)：應(yīng)用礦物學(xué)研究應(yīng)用礦物學(xué)研究 w輔助作業(yè)輔助作業(yè) 選礦選礦 礦物礦物 提純、超細(xì)粉碎、提純、超細(xì)粉碎、w 重選重選 精加工精加工 粉體及其化學(xué)改性、粉體及其化學(xué)改性、w礦物的礦物的 浮選浮選 與與 球化、球化、w篩分破碎篩分破碎 磁選磁選 礦物材料礦物材料 燒結(jié)與固化燒結(jié)與固化w磨礦分級磨礦分級 光電選

6、光電選 制備制備 煤基材料煤基材料w作業(yè)作業(yè) 濕法冶金濕法冶金 煤炭深加工煤炭深加工- -型煤、水煤漿型煤、水煤漿 潔凈能源潔凈能源 煤炭氣、液化與煤化工煤炭氣、液化與煤化工w 生物能源生物能源w 共、伴生礦物與工業(yè)及共、伴生礦物與工業(yè)及w 礦山廢棄物資源化礦山廢棄物資源化 礦物分析檢測技術(shù)礦物分析檢測技術(shù)；現(xiàn)代企業(yè)管理研究現(xiàn)代企業(yè)管理研究 礦物加工工程與產(chǎn)業(yè)化、自動控制技術(shù)礦物加工工程與產(chǎn)業(yè)化、自動控制技術(shù) 由此圖可見，礦物加工工程研究內(nèi)容十分廣泛，體現(xiàn)了各種加由此圖可見，礦物加工工程研究內(nèi)容十分廣泛，體現(xiàn)了各種加工技術(shù)的應(yīng)用。工技術(shù)的應(yīng)用。礦物材料礦物材料計算與設(shè)計計算與設(shè)計(MMCD)

7、功功能能性性礦礦物物材材料料w0.2 0.2 礦物加工工程在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位礦物加工工程在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位w0.2.1 0.2.1 礦物加工工程在礦業(yè)工程中的地位礦物加工工程在礦業(yè)工程中的地位地質(zhì)勘探資源評價各級儲量巖礦分析與鑒定礦物學(xué)研究礦礦業(yè)業(yè)工工程程選礦工程選礦工程采礦工程采礦工程安全工程安全工程金屬礦選礦金屬礦選礦選選 煤煤非金屬礦選礦非金屬礦選礦0.2.2 礦物加工工程在國民經(jīng)濟中的戰(zhàn)略地位w資源消耗（能耗）過快、過猛，必須重視資源高效開發(fā)與綜合利用問題w 我們歷來都把礦產(chǎn)資源稱作“寶藏”，把。w 目前，我國的工業(yè)原材料、的能源、的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資w料和都來自礦產(chǎn)資源。w 我國礦產(chǎn)

8、資源勘查開發(fā)不斷取得巨大成就。形成了能源與原材料礦產(chǎn)品較強的供應(yīng)系統(tǒng)，有力地支持了國民經(jīng)濟和社會發(fā)展。截至目前，我國已發(fā)現(xiàn)171種w礦產(chǎn)，探明儲量的有158種。其中，其他水氣礦產(chǎn)3種。礦產(chǎn)地約18000處，其中，大中型礦產(chǎn)地7000余處。w 在諸多礦產(chǎn)中，石油、天然氣、煤、鐵、銅、鋁、硫、磷等45種主要礦產(chǎn)，w w 但是，我們在發(fā)展中也付出了較高的資源環(huán)境代價。w 隨著各國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,社會對礦產(chǎn)品的需求越來越多,它一方面促進了礦物加工工程技術(shù)的進步,另一方面污染了人類生存的環(huán)境。如何使礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展,是目前世界各國面臨的共同問題。而自然資源開發(fā)利用的深度和廣度,依賴于科學(xué)技

9、術(shù)的發(fā)展,其中。例如每立方公里的巖石中含Al 2300萬、Fe 1300萬、Cu 26萬、Sn10萬、Au 1萬、U 7000。w 如果用高新技術(shù)將其分離，則地球上提供我們可利用的資源是非常寬廣的，這將極大地促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。w 中共十六大報告中有關(guān)國土資源的論述中共十六大報告中有關(guān)國土資源的論述（2004-7-72004-7-7， 9:38:269:38:26）w 1、在總結(jié)十三年的經(jīng)驗，堅持以經(jīng)濟建設(shè)為中心，用發(fā)展的辦法解決前進中的問題時報告指出：堅持?jǐn)U大內(nèi)需的方針，實施科教興國和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略， w 2、在認(rèn)識我國社會主義初級階段發(fā)展現(xiàn)狀時報告指出：；我們?nèi)匀幻媾R發(fā)達(dá)國家在經(jīng)濟科技等方

10、面占優(yōu)勢的壓力。w3、在確定全面建設(shè)小康社會目標(biāo)時報告指出：可持續(xù)發(fā)展能力不斷增強，促進人與自然的和諧，推動整個社會走上生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路。 w 4、在走新型工業(yè)化道路，大力實施科教興國戰(zhàn)略和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中報告指出：堅持以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，走出一條得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子。提出：必須把可持續(xù)發(fā)展放在十分突出的地位，堅持計劃生育、保護環(huán)境和保護資源的基本國策合理開發(fā)和節(jié)約使用各種自然資源。十六大及兩會熱點與礦物加工工程（一）十六大及兩會熱點與礦物加工工程（一）十六大及兩會熱點與礦物加工工程（二）w資源環(huán)境資源環(huán)境w 長期以來，我國以資源的過渡消耗

11、、環(huán)境的毀滅性破壞，來換取高的經(jīng)濟增長速度，造成資源的大量消耗和浪費與環(huán)境的污染、甚至是無法治理了。（從 “有水快流”時開始）w w又快又好又快又好又好又快又好又快w 改變經(jīng)濟增長模式，利國利民，真正體現(xiàn)了改變經(jīng)濟增長模式，利國利民，真正體現(xiàn)了“走新型工走新型工業(yè)化、可持續(xù)發(fā)展道路業(yè)化、可持續(xù)發(fā)展道路”。：我國礦產(chǎn)資源總量約占世界的12%，居世界第3位，但人均資源量僅為世界水平的58%，居世界第53位。w w 目前，我國已有2/3的國有骨干礦山進入中后期，400多座礦多座礦山因資源逐步枯竭瀕臨關(guān)閉，有的已停產(chǎn)閉坑，大量礦工面臨下山因資源逐步枯竭瀕臨關(guān)閉，有的已停產(chǎn)閉坑，大量礦工面臨下崗。崗。這

12、不僅威脅到資源供應(yīng)，同時，由此帶來的社會問題也日益嚴(yán)重。我國石油已連續(xù)11年凈進口，并且進口量急劇上升。2003年，原油、成品油進口量已超過1億噸，鐵礦石進口量超過1.4億噸，這已占到世界自由貿(mào)易量的這已占到世界自由貿(mào)易量的50%；銅精礦和氧化鋁消費量的50%以上都依賴進口。2010年前后，將出現(xiàn)金屬老礦山關(guān)閉的年前后，將出現(xiàn)金屬老礦山關(guān)閉的高峰，高峰，37%以上的產(chǎn)能行將消失。以上的產(chǎn)能行將消失。這樣，大宗礦產(chǎn)的進口量勢必逐年攀升。資源消耗（能耗）過快、過猛，必須重視資源高效開發(fā)與綜合利用問題：到2020年，國內(nèi)的有煤、天然氣、稀土、菱鎂礦等14種；w 我國煤炭資源豐富，開發(fā)利用的環(huán)保要求高

13、?，F(xiàn)探明儲量中，可供建井的儲量少。長期開發(fā)利用率低，布局不盡合理，開采秩序混亂、破壞浪費資源和污染環(huán)境現(xiàn)象相當(dāng)普遍而且嚴(yán)重，發(fā)展生產(chǎn)需要解決投入、運力等問題。的有石油、鐵、錳、鉛、鋁土礦、鎳、銻等9種，金剛石、鉑、鉀鹽等缺口較大。w 最重要的戰(zhàn)略資源。2003年，我國成為世界上第二大石油消費國和第七大石油進口國。我國至今累計探明石油可采儲量63.95億噸，其中，剩余可采儲量24.28億噸。預(yù)計到2010年，我國石油需求量將超過3億噸；2020年，將達(dá)到4.2億噸。若國內(nèi)石油生產(chǎn)能力維持在目前水平，且同期的石油資源勘查不能取得重大突破，那么，到20102010年年，國內(nèi)石油需求的保證程度到，只有

14、。如鐵、錳、鋁、銅、磷等，國內(nèi)資源。許多五六十年代建設(shè)的主力礦山有相當(dāng)一部分已難以為繼，這些大宗礦產(chǎn)的可供性持續(xù)下降。據(jù)測算，。w 我國鎢、錫、銻、稀土等礦產(chǎn)儲量、產(chǎn)量均居世界首位。但一度亂采濫挖，資源被破壞浪費嚴(yán)重。由于過量開采、，只出口原料，加上多頭出口競相壓價，曾出現(xiàn)產(chǎn)量、出口翻番，而創(chuàng)匯減少過半的情況。 w 保障了加快建設(shè)的需要。但在開發(fā)利用中也存在粗放開采、盲目建設(shè)等不少問題。 國民經(jīng)濟的發(fā)展不斷給材料及礦物加工提出新的國民經(jīng)濟的發(fā)展不斷給材料及礦物加工提出新的要求，當(dāng)代眾多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，如生物工程、微電子技要求，當(dāng)代眾多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，如生物工程、微電子技術(shù)、航空航天工程、高技術(shù)陶瓷

15、等與礦物材料密切相關(guān)，術(shù)、航空航天工程、高技術(shù)陶瓷等與礦物材料密切相關(guān)，礦物加工是各種材料制備的重要的基礎(chǔ)與中間環(huán)節(jié)。礦物加工是各種材料制備的重要的基礎(chǔ)與中間環(huán)節(jié)。 礦物加工更與人類社會面臨的資源、環(huán)境和人口問礦物加工更與人類社會面臨的資源、環(huán)境和人口問題密切相關(guān)，直接關(guān)系到貫徹和落實科學(xué)發(fā)展觀。題密切相關(guān)，直接關(guān)系到貫徹和落實科學(xué)發(fā)展觀。 而礦物加工工程而礦物加工工程作為流程工業(yè)，其科學(xué)技術(shù)及作為流程工業(yè)，其科學(xué)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化水平，產(chǎn)業(yè)化水平，。0.3 遼寧工大礦物加工工程學(xué)科教學(xué)、科研體系及與相關(guān)學(xué)科關(guān)系遼寧工大礦物加工工程學(xué)科教學(xué)、科研體系及與相關(guān)學(xué)科關(guān)系0.4 0.4 材料科學(xué)四個要素與

16、礦物加工工程技術(shù)的聯(lián)系與借鑒材料科學(xué)四個要素與礦物加工工程技術(shù)的聯(lián)系與借鑒結(jié)合MMCD，光機電一體化，ERP & CIMS為實現(xiàn)工藝思想，工藝參數(shù)檢測、分析與控制為實現(xiàn)工藝思想，工藝參數(shù)檢測、分析與控制遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程學(xué)科研究發(fā)展的若干方向遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程學(xué)科研究發(fā)展的若干方向 礦物加工工程與測控技術(shù)遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程學(xué)科研究發(fā)展的若干方向遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦物加工工程學(xué)科研究發(fā)展的若干方向1 礦物加工工程的學(xué)科研究基礎(chǔ)；：1 礦物加工工程的學(xué)科研究基礎(chǔ)理論礦物學(xué)與應(yīng)用（工藝）礦物學(xué)：系統(tǒng)研究礦物的形態(tài)、化學(xué)成分、系統(tǒng)研究礦物的形態(tài)、化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、

17、物化性質(zhì)、譜學(xué)特征、鑒定特征、成因產(chǎn)狀、晶體結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)、譜學(xué)特征、鑒定特征、成因產(chǎn)狀、分類命名、主要用途分類命名、主要用途,建立礦物數(shù)據(jù)庫建立礦物數(shù)據(jù)庫。；：礦物單體的宏觀形態(tài)、單體微形貌、礦物單體的宏觀形態(tài)、單體微形貌、礦物集合體形態(tài)、形態(tài)的演化、礦物晶體的測量、礦物礦物集合體形態(tài)、形態(tài)的演化、礦物晶體的測量、礦物形態(tài)與成分、結(jié)構(gòu)、物性及環(huán)境的關(guān)系形態(tài)與成分、結(jié)構(gòu)、物性及環(huán)境的關(guān)系。研究礦物學(xué)的發(fā)展階段、及其代表作、不同分支研究礦物學(xué)的發(fā)展階段、及其代表作、不同分支學(xué)科的代表人物；礦物學(xué)研究和應(yīng)用的經(jīng)驗教訓(xùn)、學(xué)科的代表人物；礦物學(xué)研究和應(yīng)用的經(jīng)驗教訓(xùn)、礦物學(xué)的學(xué)科發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略。礦物

18、學(xué)的學(xué)科發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略?，F(xiàn)代礦物學(xué)分類（續(xù)1）研究礦物化學(xué)成分、礦物晶體結(jié)研究礦物化學(xué)成分、礦物晶體結(jié)構(gòu)、礦物成分與結(jié)構(gòu)的關(guān)系及其研究的方法學(xué)構(gòu)、礦物成分與結(jié)構(gòu)的關(guān)系及其研究的方法學(xué)。研究礦物的物理性質(zhì)、礦物物性與研究礦物的物理性質(zhì)、礦物物性與電子核子層次物質(zhì)結(jié)構(gòu)的耦合計算、礦物物性與自然體電子核子層次物質(zhì)結(jié)構(gòu)的耦合計算、礦物物性與自然體系的耦合關(guān)系、礦物物理研究的方法學(xué)。系的耦合關(guān)系、礦物物理研究的方法學(xué)。研究不同成礦條件和不同地球化研究不同成礦條件和不同地球化學(xué)背景下礦物內(nèi)的地球化學(xué)特征。學(xué)背景下礦物內(nèi)的地球化學(xué)特征。研究礦物的系統(tǒng)發(fā)生史和個體發(fā)生研究礦物的系統(tǒng)發(fā)生史和個體發(fā)生史、礦物

19、標(biāo)型學(xué)、礦物共生組合與共生分析、礦物成因史、礦物標(biāo)型學(xué)、礦物共生組合與共生分析、礦物成因分類、礦物學(xué)信息在礦產(chǎn)資源探測、加工與利用、人工分類、礦物學(xué)信息在礦產(chǎn)資源探測、加工與利用、人工礦物合成等方面的應(yīng)用。礦物合成等方面的應(yīng)用。研究礦物中研究礦物中包裹體形態(tài)學(xué)、包裹包裹體形態(tài)學(xué)、包裹體種類、包裹體成分、包裹體信息體種類、包裹體成分、包裹體信息。研究礦物的人工合成、礦物的蝕變研究礦物的人工合成、礦物的蝕變作用、礦物相平衡動力學(xué)、礦物中的耗散結(jié)構(gòu)、礦物溫作用、礦物相平衡動力學(xué)、礦物中的耗散結(jié)構(gòu)、礦物溫壓計、礦物改性。壓計、礦物改性?，F(xiàn)代礦物學(xué)分類（續(xù)2）研究礦床中礦物的成因標(biāo)型、礦物學(xué)找礦標(biāo)志、礦

20、物學(xué)填圖的理論與方法。它研究礦物在地質(zhì)體中的賦存狀態(tài)、礦物及礦物中元素的選冶流程與工藝、寶石礦物加工工藝、礦物材料和填料工藝。它研究礦物人工合成的理論與方法。研究非金屬礦產(chǎn)的品種、資源、產(chǎn)地與成因?qū)傩约暗V物材料的加工與制作、礦物材料在國民經(jīng)濟與人民生活中的應(yīng)用。研究污染與破壞環(huán)境的礦物。通過礦物學(xué)填圖實現(xiàn)對地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測，它還研究治理環(huán)境的礦物,運用天然礦物與人工礦物材料進行自然環(huán)境的改造。研究寶玉石礦物的物化特性、鑒定特征和次品優(yōu)化改性,研究寶玉石礦物的資源、產(chǎn)狀、成因與經(jīng)濟價值。研究藥用礦物的組分、性狀、單味藥命名、礦物基源考證、藥用礦物的開發(fā)及其炮制、制劑和療效。研究生物體中生物體中礦物

21、的成分、結(jié)構(gòu)、物性、生理功能、形成條件、產(chǎn)狀和生物礦化過程和古生物體中礦物的成分、結(jié)構(gòu)、物性、生理功能、形成條件、產(chǎn)狀和生物礦化過程,它還研究礦物與生命的起源。研究礦物原料對農(nóng)林作物生長的影響(制肥、改土、農(nóng)藥和除草),及礦物原料保障動物快速、健康生長的潛力。1-1礦物礦物(材料材料)組成、結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分研究組成、結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分研究(數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫) 系統(tǒng)研究礦物的形態(tài)、化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)、系統(tǒng)研究礦物的形態(tài)、化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)、譜學(xué)特征、鑒定特征、成因產(chǎn)狀主要用途譜學(xué)特征、鑒定特征、成因產(chǎn)狀主要用途, ,建立礦物數(shù)據(jù)庫建立礦物數(shù)據(jù)庫硫硫化化鉬鉬礦礦金屬礦物郭克毅、郭克毅、周

22、正主周正主編編 礦物礦物珍品珍品 1996年年非金屬礦物郭克毅、郭克毅、周正主周正主編編 礦物礦物珍品珍品 1996年年1-21-2礦物礦物( (材料材料) )固有性質(zhì)固有性質(zhì)( (性能性能) )研究研究( (建數(shù)據(jù)庫建數(shù)據(jù)庫) ) 研究礦物的聲（學(xué)）、光（學(xué)）、電（學(xué)）、磁學(xué)）研究礦物的聲（學(xué)）、光（學(xué)）、電（學(xué)）、磁學(xué)） 、熱（學(xué)）熱（學(xué)） 、機（械）等一系列性質(zhì)，為礦物的加工與利用奠、機（械）等一系列性質(zhì)，為礦物的加工與利用奠定基礎(chǔ)。定基礎(chǔ)。磁鐵礦礦石組成與釩的賦存狀態(tài)及分配率分析礦石組成與釩的賦存狀態(tài)及分配率分析 w 為預(yù)先拋尾及分別富集提取奠定基礎(chǔ)；為預(yù)先拋尾及分別富集提取奠定基礎(chǔ)；

23、有用礦物有用礦物與脈石礦物脈石礦物組成與含量及其性質(zhì)研究 w 直接關(guān)系到礦物加工工藝技術(shù)確定。直接關(guān)系到礦物加工工藝技術(shù)確定。 w如：釩礦如：釩礦：“提高釩焙燒轉(zhuǎn)化率的研究提高釩焙燒轉(zhuǎn)化率的研究”項目項目w 炭質(zhì)礦物及其他礦物中含釩情況炭質(zhì)礦物及其他礦物中含釩情況利用與否。利用與否。w 有用元素有用元素釩的賦存狀態(tài)、價態(tài)其分配率；釩的賦存狀態(tài)、價態(tài)其分配率；w 利用利用XRDXRD、SEMSEM及化學(xué)分析等，研究礦物中釩的價態(tài)及及化學(xué)分析等，研究礦物中釩的價態(tài)及物質(zhì)組成對提釩工藝的影響；物質(zhì)組成對提釩工藝的影響；w 有用組分及釩在礦物成分中分布狀況；有用組分及釩在礦物成分中分布狀況；提釩工藝研

24、提釩工藝研究的基礎(chǔ)，究的基礎(chǔ)，w 確定采用不同工藝提釩的可能性與可行性，確定采用不同工藝提釩的可能性與可行性，w 可能用不同工藝或新流程，提高釩轉(zhuǎn)化率。可能用不同工藝或新流程，提高釩轉(zhuǎn)化率。w工藝礦物學(xué)特性研究工藝礦物學(xué)特性研究利用利用XRD/SEM/DTAXRD/SEM/DTA等進行全過程中的等進行全過程中的研究。研究。應(yīng)用礦物學(xué)應(yīng)用礦物學(xué)之之工藝礦物學(xué)工藝礦物學(xué)研究研究舉例：本科生學(xué)習(xí)訓(xùn)練的若干環(huán)節(jié)有關(guān)非金屬礦（以膨潤土礦為例）的學(xué)習(xí)和研究方法礦物分析測試物理化學(xué)與工藝性能測定 工藝礦物學(xué)研究 產(chǎn)品性能研究w 從其現(xiàn)有的學(xué)科基礎(chǔ)來說,是一門從礦物資源(礦物、煤炭、二次資源、工業(yè)與生活廢棄物

25、等)中,通過分離、富集、提純等物理的和化學(xué)的加工處理,提取有用物料的科學(xué)技術(shù)。 w（milling of ores; ore dressing; mineral separation）w 選礦就是利用礦物的物理或物理化學(xué)性質(zhì)的差異，借助各種選礦設(shè)備將礦石中的有用礦物與脈石礦物分離，并使有用礦物相對富集的過程。w 選礦學(xué)是研究礦物分選的學(xué)問，是一門分離、富集、綜合利用礦產(chǎn)資源的技術(shù)科學(xué)。w 使礦石中的有用礦物和脈石礦物相互分離，富集有用礦物。w 除去礦石中的有害雜質(zhì)。w 盡可能回收伴生的有用礦物，充分而經(jīng)濟合理地利用礦產(chǎn)資源。w 對礦石或選礦產(chǎn)品進行粉磨加工，并分為不同規(guī)格的最終產(chǎn)品。w 工業(yè)礦

26、物（industrial minerals and rock）加工技術(shù)的發(fā)展，可以使許多低品位的礦床得到開發(fā)，擴大礦產(chǎn)資源；同時也可提高產(chǎn)品檔次，擴大應(yīng)用范圍。w 例如經(jīng)選礦提純的膨潤土精礦，可用于生產(chǎn)有機膨潤土、凝膠等高檔制品。2 2 選礦工程概要選礦工程概要w 選礦工程的發(fā)展就有可能對自然界“含量貧、結(jié)晶細(xì)、成分雜”的礦產(chǎn)資源進行開發(fā)、利用,并為下一步的深加工提供經(jīng)濟上合理、技術(shù)上可行的初級原料或產(chǎn)品。由此可以看出選礦學(xué)科在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要戰(zhàn)略地位,確定它的具體任務(wù)是:w 據(jù)勘查我國貧礦多，富礦少，許多貧礦資源均需經(jīng)選礦處理后才能作為下一步的工業(yè)原料。如：w ，品位大于50%者僅占全國

27、鐵礦總量的23%，其余均需選礦后制造成人工富礦才能作為煉鐵原料；w ，銅品位大于2%者僅占我國銅礦石總儲量的6%，含銅小于1%占75%，都需經(jīng)過選礦；w ，品位大于或等于30%者僅占7%，其余都必須經(jīng)過選礦處理才能利用。選礦任務(wù)之二w ，降低灰分和硫、磷含量，才能生產(chǎn)合格的冶金焦炭。、膨潤土、沸石、螢石、硅灰石、硅藻土、絹云母等都需要去掉鐵、鈦等雜質(zhì)和提高白度；w 有色金屬礦石常是共生產(chǎn)出，由于它們互為雜質(zhì)無法利用，需經(jīng)選礦處理將所含礦物分離后分別富集才能作為冶煉原料。w 我國共生、伴生礦石特別多，例如白云鄂博、攀枝花、大冶、長陽等鐵礦石都屬復(fù)雜共生礦石，它們占我國整個鐵礦資源的40%以上。有

28、色金屬共生、伴生礦產(chǎn)占75%以上，如銅鉛鋅共生礦，銅精礦中的鉛、鋅是雜質(zhì)；鉛精礦中的銅、鋅是雜質(zhì)；鋅精礦中的銅、鉛是雜質(zhì)；只有把他們分離后富集，方才能成為銅精礦、鉛精礦、鋅精礦。貴金屬的40%和銀的75%為伴生礦。選礦任務(wù)之三w 二次資源包括廢舊金屬及其它固體廢料，廢水和廢氣的治理和利用，在很大程度上依靠選礦技術(shù)。w 自然礦產(chǎn)的最大特點是數(shù)量有限和開發(fā)的一次性不可再生資源，因此“資源的循環(huán)使用”是最大的節(jié)約。w 據(jù)專家們統(tǒng)計，回收利用廢舊金屬消耗的能源與新開發(fā)礦產(chǎn)資源對比非常經(jīng)濟，其能耗比，銅為1/6,鎳為1/10，鋁為1/20，鎂為1/21。美國每年再生金屬占西方國家40%,其價值達(dá)100多

29、億美元。我國廢鋼利用率尚低，廢舊有色金屬利用率僅占總產(chǎn)量的11.2%左右。w “三廢治理、環(huán)境保護”是目前世界共同關(guān)注的問題。例如我國全國固體廢料已堆有80多億，占地90多萬畝，目前固體廢料的利用率約24%，每年有76%左右的固體廢料堆存。 選礦任務(wù)之四w 水是人類寶貴的資源。w w 我國水資源不豐富，人均占有水量只相當(dāng)于世界人均占有水量的25%,隨工業(yè)的發(fā)展，用量加大，排放的污水量會增加，反過來又加大了對原有水源的污染。因此，水資源的合理利用與污水治理已成為當(dāng)務(wù)之急。選礦工業(yè)用水量很大,排放的尾礦又是很大的污水源，w 海洋資源包括海水中溶解的鹽類物質(zhì)和洋底錳結(jié)核。w 海水中含有36種元素,除

30、可提取外，還可以提取U、Th及氚等能源物質(zhì)，開發(fā)利用前景廣闊。w 地球總面積的2/3為海洋,其中15%洋底覆蓋有錳結(jié)核，總量約23萬億,僅太平洋就有1.7萬億,而且錳結(jié)核中富含Mn、Ni、Co、Cu、Fe等元素。w 例如我國沿海深2000處就有大量含Co(0.5%)較高的錳結(jié)核。其中Mn、Ni、Co為陸地較缺少的資源，因此目前已有一些國家(包括我國在內(nèi))積極進行洋底錳結(jié)核的開發(fā)、利用研究。w 從長遠(yuǎn)看,我國陸地短缺的一些礦產(chǎn)資源有可能由開發(fā)洋底資源彌補。w2.4 一般一般選礦加工的主要特點選礦加工的主要特點w 選礦目的選礦目的大多是為了獲得具有某些物理化學(xué)特性的產(chǎn)品，大多是為了獲得具有某些物理

31、化學(xué)特性的產(chǎn)品，而不是為獲得某種有用元素。而不是為獲得某種有用元素。w 例如，石棉礦石選礦是為了獲得具有一定長度和抗拉強度例如，石棉礦石選礦是為了獲得具有一定長度和抗拉強度的石棉纖維；金剛石礦石選礦是為了得到結(jié)晶完好的金剛石顆粒。的石棉纖維；金剛石礦石選礦是為了得到結(jié)晶完好的金剛石顆粒。w 選礦的任務(wù)選礦的任務(wù)不僅在于富集有用礦物，去除有害雜質(zhì)，同時不僅在于富集有用礦物，去除有害雜質(zhì)，同時需要進行粉磨、分級，生產(chǎn)不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。需要進行粉磨、分級，生產(chǎn)不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。 w 例如，石墨選礦的精礦，應(yīng)按粒度和含碳量分級，生產(chǎn)不同例如，石墨選礦的精礦，應(yīng)按粒度和含碳量分級，生產(chǎn)不同品位和不同

32、粒度的產(chǎn)品；高嶺土產(chǎn)品按用途分為造紙涂料級、造品位和不同粒度的產(chǎn)品；高嶺土產(chǎn)品按用途分為造紙涂料級、造紙?zhí)盍霞墶⑻沾杉?、搪瓷級、橡膠填料級等品種。紙?zhí)盍霞?、陶瓷級、搪瓷級、橡膠填料級等品種。w 選礦加工中應(yīng)注意保護有用礦物晶體，否則可能影響其工選礦加工中應(yīng)注意保護有用礦物晶體，否則可能影響其工業(yè)用途和價值。因而常采用破碎強度較低或具有選擇性破碎功能業(yè)用途和價值。因而常采用破碎強度較低或具有選擇性破碎功能的設(shè)備；工藝流程則多采用多段破碎的設(shè)備；工藝流程則多采用多段破碎( (磨礦磨礦) )多段分選的流程。多段分選的流程。w 選礦指標(biāo)一般以有用礦物的含量為依據(jù)，而不是礦石中某選礦指標(biāo)一般以有用礦物的

33、含量為依據(jù)，而不是礦石中某種元素的含量。種元素的含量。w2.5 2.5 工業(yè)礦物選礦加工的基本作業(yè)包括工業(yè)礦物選礦加工的基本作業(yè)包括w w 一般將最終產(chǎn)品粒度為5mm以上的粉碎過程稱為破碎；w 取得更細(xì)產(chǎn)品粒度的粉碎過程稱為磨礦；w 產(chǎn)品平均粒度小于10m的粉碎過程稱為超細(xì)磨礦。：300mm、100mm、50mm、25mm、13mm、6mm、3mm、2mm、1mm、0.5mm、0mm。：入料粒度為-300mm，排料粒度為50mm；：入料粒度為10050mm，排料粒度為25 mm；：入料粒度25，排料粒度1510mm；w 相應(yīng)的篩分機篩孔同粒度分級別。w 圓振篩、直線振動篩、固定篩等。w w通常

34、將通常將磨礦劃分為磨礦劃分為4 4個階段個階段：入磨粒度為入磨粒度為25255mm5mm，排料粒度為，排料粒度為1 10.3mm0.3mm；: :入磨粒度為入磨粒度為25255mm5mm，排料粒度為，排料粒度為0.10.10.074mm0.074mm；: :入磨粒度入磨粒度 lmm lmm，排料粒度，排料粒度0.074mm0.074mm或或0.044mm0.044mm；: :入磨粒度入磨粒度0.074mm0.074mm，排料粒度，排料粒度0.010mm0.010mm。w 礦石粉碎的難易程度，主要取決于礦石的礦石粉碎的難易程度，主要取決于礦石的結(jié)構(gòu)和礦物的結(jié)晶形態(tài)結(jié)構(gòu)和礦物的結(jié)晶形態(tài)( (礦礦物

35、的機械性能物的機械性能) )。是將礦石基本上按粒度大小分離的過程，包括篩分、水力分級和是將礦石基本上按粒度大小分離的過程，包括篩分、水力分級和風(fēng)力分級。風(fēng)力分級。w 分級作業(yè)通常與粉碎作業(yè)相配合使用，組成粉碎分級機組。分級作業(yè)通常與粉碎作業(yè)相配合使用，組成粉碎分級機組。脫水、過濾、干燥等脫水、過濾、干燥等運輸、轉(zhuǎn)載等運輸、轉(zhuǎn)載等w 采用適當(dāng)?shù)倪x礦方法，將已單體解離的有用礦物和脈石礦物分離開。w 有重選法、磁選法、浮選法、化學(xué)選礦法、電選法、風(fēng)選法、光電選礦法等。w 重選法按原理可分為分級、洗礦、跳汰選礦、搖床選礦、溜槽選礦、重介質(zhì)選礦和風(fēng)力選礦等。w 前兩類是按粒度分選的過程，后五類主要是按密

36、度分選的過程。w 搖床選礦分選效率高，是用于粗、掃選作業(yè)，回收率可達(dá)80以上，缺點是單位面積處理量低，占地面積大。以流體力學(xué)為學(xué)科基礎(chǔ),根據(jù)不同礦物的密度差異,在一定的介質(zhì)中進行不同礦物的分選。w 主要用于選煤和非金屬礦選礦。以電磁學(xué)為學(xué)科基礎(chǔ),根據(jù)不同礦物磁性的差異分選不同礦物。w 主要用于選鐵、錳礦等。以化學(xué)為學(xué)科基礎(chǔ),根據(jù)不同礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異,實現(xiàn)不同礦物的分選。w 主要用于金屬礦金礦、鉛鋅礦、鉬礦等選礦。化學(xué)選礦是基于礦物和礦物組分的化學(xué)性質(zhì)的差異，利用化學(xué)方化學(xué)選礦是基于礦物和礦物組分的化學(xué)性質(zhì)的差異，利用化學(xué)方法改變礦物組成，然后用相應(yīng)方法使目的組分富集的礦物加工工藝法改

37、變礦物組成，然后用相應(yīng)方法使目的組分富集的礦物加工工藝。w 它是處理和綜合利用某些貧、細(xì)、雜等難選礦物原料的有效方法之一，它是處理和綜合利用某些貧、細(xì)、雜等難選礦物原料的有效方法之一，也是使未利用資源資源化和解決三廢（廢水、廢渣、廢氣）處理、變廢為寶也是使未利用資源資源化和解決三廢（廢水、廢渣、廢氣）處理、變廢為寶及保護環(huán)境的重要方法之一。及保護環(huán)境的重要方法之一。 3.1 非金屬礦物初加工非金屬礦物初加工 安徽東方鈣業(yè)公司裝備有安徽東方鈣業(yè)公司裝備有：國內(nèi)第一條；一條具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的旋轉(zhuǎn)預(yù)熱式窯，年產(chǎn)15萬t氧化鈣。一條具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的干法年產(chǎn)6萬t超細(xì)氫氧化鈣。還建有年產(chǎn)3萬t重質(zhì)碳酸

38、鈣和3 萬t顆粒碳酸鈣、白云石生產(chǎn)線。某公司擁有儲量超億噸的優(yōu)質(zhì)石灰石和白云石礦山某公司擁有儲量超億噸的優(yōu)質(zhì)石灰石和白云石礦山礦物粉體改性、改型程序簡圖礦物粉體改性、改型程序簡圖活性礦物材料制備原理圖礦物功能材料粉煤灰分選原則加工工藝流程圖粉煤灰分選原則加工工藝流程圖東方鈣業(yè)公司發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)東方鈣業(yè)公司發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)-石灰石梯度深加工、聯(lián)產(chǎn)系列產(chǎn)品簡圖石灰石梯度深加工、聯(lián)產(chǎn)系列產(chǎn)品簡圖w 鈣肥等鈣肥等1313個方面系列產(chǎn)品個方面系列產(chǎn)品w +CO+CO2 2輕質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣w +H+H2 2O O +CO+CO2 2+ +控制晶形控制晶形納米碳酸鈣納米碳酸鈣w +C 堿性肥料（石灰氮） 氰化物w

39、 氰融體：用于采金、特種鋼淬火 w 雙氰氨、三聚氰胺、硫脲和胍w +C 氰氫酸、硝酸、銨鹽用于軍工 w 脫硫劑脫硫劑生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼 w 制高爐磚制高爐磚煉鋼爐爐襯w 分析化學(xué)試劑分析化學(xué)試劑（粉料）w 建筑工程防潮劑、測濕劑建筑工程防潮劑、測濕劑 資源綜合利用，實現(xiàn)節(jié)約和循環(huán)型經(jīng)濟資源綜合利用，實現(xiàn)節(jié)約和循環(huán)型經(jīng)濟5 潔凈能源工程概要潔凈能源工程概要w選煤（第二講專題介紹）w水煤漿（略）w煤化工（略）w煤基材料（略）w生物質(zhì)能源（略） 礦產(chǎn)資源梯級深加工、聯(lián)產(chǎn)多產(chǎn)品，形成產(chǎn)業(yè)群礦產(chǎn)資源梯級深加工、聯(lián)產(chǎn)多產(chǎn)品，形成產(chǎn)業(yè)群 如，煤炭梯級深加工、聯(lián)產(chǎn)多產(chǎn)品。如，煤炭梯級深加工、聯(lián)產(chǎn)多產(chǎn)品。 該技術(shù)路線不

40、是多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)的簡單疊加，而是以煤炭資源價值的合理該技術(shù)路線不是多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)的簡單疊加，而是以煤炭資源價值的合理利用為前提，建立在相關(guān)技術(shù)發(fā)展水平基礎(chǔ)之上，以提升價值、經(jīng)濟效益等綜合利用為前提，建立在相關(guān)技術(shù)發(fā)展水平基礎(chǔ)之上，以提升價值、經(jīng)濟效益等綜合目標(biāo)函數(shù)的多個子系統(tǒng)的優(yōu)化集成。目標(biāo)函數(shù)的多個子系統(tǒng)的優(yōu)化集成。如圖如圖1 1、圖、圖2 2所示。所示。6 6 分析測試檢測控制分析測試檢測控制：礦物系統(tǒng)性巖礦分析鑒定； 基本試驗分析方法研究物理、化學(xué)、現(xiàn)代儀器使用； 礦物應(yīng)用性質(zhì)分析、測定研究礦物分析檢驗儀器設(shè)備研制； 在線檢測計算機輔助制造系統(tǒng) 各種分析測試方法手段訓(xùn)練 基本試驗分析

41、方法研究; 礦物巖礦分析鑒定;分析檢測方法礦物成分分析測試 現(xiàn)代分析儀器使用;分析檢測手段X射線衍射、差熱分析、掃描電鏡等等； 礦物應(yīng)用性質(zhì)分析研究; 礦物分析儀器研制; 計算機模擬、程序設(shè)計、OA、計算機試驗技術(shù)； 在線檢測控制系統(tǒng)。各礦種研究方法訓(xùn)練單礦種基礎(chǔ)研究；各種礦物加工工藝技術(shù)研究方法訓(xùn)練各種用途(13個方面)研究方法訓(xùn)練w 用系統(tǒng)工程的思想和方法、計算機技術(shù)、現(xiàn)代管理思想等開展分系統(tǒng)研究：w戰(zhàn)略研究；w規(guī)劃研究；w發(fā)展策略研究；w企業(yè)文化研究 w管理信息系統(tǒng)wERP & CIMS研究 7 7 企業(yè)管理（企業(yè)管理（MBA）8 8 礦物加工工程化與產(chǎn)業(yè)化研究礦物加工工程化與產(chǎn)

42、業(yè)化研究 針對礦物加工工藝過程“先進、大型、可靠、經(jīng)濟、安全”要求，重點開展研究：工藝技術(shù)；浮選、提純、改性；工藝設(shè)備、輔助設(shè)備；檢測技術(shù)； 側(cè)重于產(chǎn)業(yè)化科學(xué)技術(shù)研究。 從礦物加工工程、工藝角度，開展各項研究；(市場市場+經(jīng)營經(jīng)營+數(shù)模數(shù)模+光機電一體化光機電一體化=現(xiàn)代化制造技術(shù)現(xiàn)代化制造技術(shù)) 根據(jù)根據(jù) CIMS & ERP 思想（本專業(yè)的思想（本專業(yè)的MMCD），以及本學(xué)科及相關(guān)的專業(yè)基），以及本學(xué)科及相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)與研究基礎(chǔ)上，在專業(yè)工藝技術(shù)學(xué)習(xí)與研究、試驗技術(shù)學(xué)習(xí)、計算機礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)與研究基礎(chǔ)上，在專業(yè)工藝技術(shù)學(xué)習(xí)與研究、試驗技術(shù)學(xué)習(xí)、計算機手段訓(xùn)練、企業(yè)管理（技術(shù)與生

43、產(chǎn)管理）等基礎(chǔ)上，研究和發(fā)展現(xiàn)代生產(chǎn)與制造手段訓(xùn)練、企業(yè)管理（技術(shù)與生產(chǎn)管理）等基礎(chǔ)上，研究和發(fā)展現(xiàn)代生產(chǎn)與制造技術(shù)。技術(shù)。 追求三個效益的統(tǒng)一：經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益。追求三個效益的統(tǒng)一：經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益。 當(dāng)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對材料性能的要求呈現(xiàn)多樣化、功能化趨勢，促進當(dāng)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對材料性能的要求呈現(xiàn)多樣化、功能化趨勢，促進了了礦物材料礦物材料這一新的交叉學(xué)科。礦物材料及礦物材料學(xué)走過了學(xué)術(shù)思想這一新的交叉學(xué)科。礦物材料及礦物材料學(xué)走過了學(xué)術(shù)思想的提出、學(xué)科體系建設(shè)等發(fā)展歷程，基本形成了學(xué)科及人才培養(yǎng)、技術(shù)開的提出、學(xué)科體系建設(shè)等發(fā)展歷程，基本形成了學(xué)科及人才培養(yǎng)、技術(shù)開

44、發(fā)體系。發(fā)體系。 開發(fā)礦物材料，使得礦物加工工程由單純的加工技術(shù)研究層次向直接開發(fā)礦物材料，使得礦物加工工程由單純的加工技術(shù)研究層次向直接針對用途和需求層次的轉(zhuǎn)變，是礦物加工工程與市場密切結(jié)合，在認(rèn)識上針對用途和需求層次的轉(zhuǎn)變，是礦物加工工程與市場密切結(jié)合，在認(rèn)識上和方法論上的一個重大進步，其意義被礦物加工業(yè)內(nèi)人士所共識，為礦物和方法論上的一個重大進步，其意義被礦物加工業(yè)內(nèi)人士所共識，為礦物加工工程學(xué)科提供了巨大的發(fā)展空間。加工工程學(xué)科提供了巨大的發(fā)展空間。 如何以最少的如何以最少的“資源資源”消耗，高效開發(fā)功能性礦物材料，滿足國民經(jīng)消耗，高效開發(fā)功能性礦物材料，滿足國民經(jīng)濟發(fā)展要求，是礦物加

45、工工程學(xué)科面臨的機遇和挑戰(zhàn)。如何高目標(biāo)構(gòu)筑礦濟發(fā)展要求，是礦物加工工程學(xué)科面臨的機遇和挑戰(zhàn)。如何高目標(biāo)構(gòu)筑礦物加工工程學(xué)科體系，支撐礦產(chǎn)業(yè)物加工工程學(xué)科體系，支撐礦產(chǎn)業(yè)“全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展”，是一個，是一個重大課題。重大課題。 以礦物加工工程為基礎(chǔ)的礦物材料科學(xué)的發(fā)展，為礦物材料計算與設(shè)以礦物加工工程為基礎(chǔ)的礦物材料科學(xué)的發(fā)展，為礦物材料計算與設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。計奠定了基礎(chǔ)。受到材料設(shè)計和材料計算思想、方法的啟迪，提出受到材料設(shè)計和材料計算思想、方法的啟迪，提出“礦物礦物材料計算與設(shè)計材料計算與設(shè)計”的學(xué)術(shù)思想。的學(xué)術(shù)思想。 w“根據(jù)礦物組成與結(jié)構(gòu)及其一般和特殊性質(zhì)，分

46、析、總結(jié)和研究礦物加工與礦物材料開發(fā)中的研究成果，依據(jù)科學(xué)理論，通過計算機模擬計算、分子設(shè)計與模擬，預(yù)測礦物材料性能，設(shè)計制備工藝技術(shù)，借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、計算機輔助制造系統(tǒng)等，研制、開發(fā)特定需求、特殊功能性的礦物材料” w任瑞晨等.論礦物材料計算與設(shè)計J.資源科學(xué). 2005,27（3），），2005.5Minerals Material Calculated and Design）（3 3）礦物材料計算設(shè)計的研究層次）礦物材料計算設(shè)計的研究層次w ，開展各種礦物組成與結(jié)構(gòu)、固有性能與應(yīng)用性能關(guān)系的系統(tǒng)研究,以其發(fā)現(xiàn)和挖掘礦物新的性質(zhì)，獲得原創(chuàng)性成果。建立數(shù)據(jù)庫，為礦物材料計算與設(shè)計各

47、種理論和方法的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。w ，針對礦物材料應(yīng)用領(lǐng)域和需求，跨學(xué)科充分發(fā)揮礦物“一礦多用、多礦一用、復(fù)合應(yīng)用、綜合利用”的特性，研究礦物結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能的關(guān)系，研究和構(gòu)筑某一學(xué)科、領(lǐng)域所應(yīng)用的各種特性關(guān)系，在本質(zhì)上預(yù)測、發(fā)掘礦物材料一般性質(zhì)、特殊性質(zhì)，及與應(yīng)用基體材料的關(guān)系，創(chuàng)新和發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的科學(xué)和技術(shù)成果。w ，利用礦物加工理論和工藝技術(shù)研究成果，借助于材料模擬中的各種計算方法，構(gòu)筑礦物性質(zhì)利用礦物加工工程技術(shù)開發(fā)新型礦物材料之間的知識體系框架。w 尤其是。：利用線性函數(shù)和非線性函數(shù)，為礦物材料計算設(shè)計提供必要的參考。在已有的大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗事實出發(fā),將材料的性能、組分、特征數(shù)據(jù)(如自由

48、能、擴散系數(shù)等)等數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中, 在此基礎(chǔ)上建立一個“知識信息”體系, 利用各種材料計算方法，通過數(shù)學(xué)計算和有效地預(yù)測，來完成新型礦物材料設(shè)計和制備。w 如利用能帶理論來設(shè)計粘土礦物層間化合物的作用,用量子力學(xué)理論計算燒結(jié)材料的相結(jié)構(gòu)等。把由多粒子構(gòu)成的體系理解為由電子和原子核組成的多粒子系統(tǒng),并根據(jù)量子力學(xué)的基本原理最大限度的對問題實現(xiàn)“非經(jīng)驗性”處理。從原子尺度上來研究體系的有關(guān)性質(zhì)與時間和溫度關(guān)系的模擬技術(shù),如活性礦物材料的制備。通過統(tǒng)計試驗來實現(xiàn)目標(biāo)量的計算。研究平衡體系的性質(zhì)。模擬合成礦物材料的晶體生長、碰撞、逾滲等問題。w 利用有限元法將連續(xù)介質(zhì)采用物理上的離散與多項式插值方

49、法，形成一個統(tǒng)一的數(shù)值化方程,完成從連續(xù)到離散、從解析到數(shù)值,解決大多數(shù)礦物材料的力學(xué)問題、凝固模擬和晶體的塑性模擬等。研究復(fù)合材料中組分材料間的相互作用力和定量描述細(xì)觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能間的關(guān)系。w 建立礦物材料設(shè)計專家系統(tǒng)依靠專家的經(jīng)驗知識，建立材料設(shè)計的知識庫和數(shù)據(jù)庫，使系統(tǒng)具有邏輯推理能力，從而縮短材料設(shè)計周期，提高效率。將數(shù)據(jù)庫中存放的有關(guān)材料的物理性能等指標(biāo)，與知識庫中用來存放材料的成分工藝性能等規(guī)則相結(jié)合，使推理機根據(jù)數(shù)據(jù)庫和知識庫所提供的信息得出材料應(yīng)具有的化學(xué)成分和工藝參數(shù)。w 建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)利用組分、工藝、性能之間的、規(guī)律往往不甚清楚的關(guān)系,發(fā)揮人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強的自學(xué)

50、習(xí)能力的功能，從已有的試驗數(shù)據(jù)中獲取有關(guān)材料的組分、工藝和性能之間的規(guī)律，完成礦物材料計算與設(shè)計。w “礦物化學(xué)改性藥劑基體材料”之間關(guān)系的三相界面設(shè)計研究在礦物改性、改型制備復(fù)合材料技術(shù)中，利用分子設(shè)計的理論和方法，根據(jù)“礦物藥劑改性=滿足基體材料需要”原則，為設(shè)計和制備新型藥劑，采用最佳藥劑制度，制備特定功能的礦物材料，如環(huán)保材料、高技術(shù)材料等；通過“高分子的表面活性可以通過控制分子體系結(jié)構(gòu)（兩性部分的化學(xué)性質(zhì)不變）來達(dá)到高精度的控制”，求得完全實現(xiàn)礦物材料特定的功能。w 將礦物材料計算與設(shè)計的研究成果利用計算機集成制造一體化（CIMS）技術(shù)相結(jié)合，提高礦物材料制備的工藝過程的可控性、有效

51、性及自動化水平。 基于科學(xué)原理構(gòu)筑礦物加工學(xué)科體系和推動其建設(shè)和發(fā)展 系統(tǒng)、全面和而深入地研究礦物固有性質(zhì)、工藝性質(zhì)、應(yīng)用性能，以特定的礦物材料性能為目標(biāo)，利用傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的礦物加工基礎(chǔ)理論和工藝技術(shù)成果，開展礦物材料的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用理論與技術(shù)的研究，構(gòu)筑一個統(tǒng)一的學(xué)科理論體系，使礦物加工工程技術(shù)在解決具體的工藝技術(shù)問題的同時，為學(xué)科的科學(xué)技術(shù)研究指明方向、目標(biāo)并提供方法論，以促進礦物加工工程學(xué)科的健康和快速發(fā)展。 將使礦物加工工程學(xué)科發(fā)展與工藝技術(shù)研究，建立在基本科學(xué)原理的基礎(chǔ)之上，使礦物加工工程學(xué)科的基礎(chǔ)理論研究，提升到“定量研究特定性能礦物材料”的高度，使學(xué)科發(fā)展進入當(dāng)今學(xué)科前沿，通過創(chuàng)新趕超國際先進水平。w礦物材料計算與設(shè)計將為學(xué)科發(fā)展提供巨大活力為提高礦物材料開發(fā)的有效性，最大限度減少因盲目或錯誤試驗而造成的浪費，靈活高效地運用計算機及其