资源加工学答案.docx

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资源加工学答案

第1章  资源加工学概述

1．简述从选矿学、矿物加工学到资源加工学三者之间的发展关系。

 【解】资源加工学是由传统的选矿学、矿物加工学发展演变形成的新的学科体系。

研究手段选矿学是用物理、化学的方法，对天然矿物资源（通常包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等）进行选别、分离、富集其中的有用矿物的科学技术，其目的是为冶金、化工等行业提供合格原料。

  矿物加工学是在选矿学的基础上发展起来的，是用物理、化学的方法，对天然矿物资源进行加工（包括分离、富集、提纯、提取、深加工等），以获取有用物质的科学技术。

其目的已不单纯是为其它行业提供合格原料，也可直接得到金属、矿物材料等。

  资源加工学是根据物理、化学原理，通过分离、富集、纯化、提取、改性等技术对矿物资源、非传统矿物资源、二次资源及非矿物资源进行加工，获得其中有用物质的科学技术

研究对象传统选矿学、矿物加工学的研究对象均以天然矿物资源为主。

资源加工学的研究对象涉及以下几方面：

（1）矿物资源。

包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等；

（2）非传统矿物资源。

包括：

①工业固体废弃物：

冶炼化工、废渣、尾矿、废石。

②海洋矿产：

锰结核、钴结壳、海水中金属、海底热液硫化矿床。

③盐湖与湖泊中的金属盐、重金属污泥。

（3）二次资源。

包括：

①废旧电器：

电视机、冰箱、音响等。

②废旧金属制品：

电缆、电线、易拉罐、电池等。

③废旧汽车。

（4）非矿物资源。

城市垃圾、废纸、废塑料、油污水、油污土壤等。

2．资源加工学学科包括那些领域？

它的学科基础及与相邻学科的关系如何？

 【解】学科领域资源加工学包括四大学科领域：

矿物加工（MineralProcessing）；矿物材料加工（MineralMaterialProcessing）；二次资源加工（SecondaryMaterialProcessing）；金属提取加工（MetalMetallurgicalProcessing）。

可简称为4-MP。

矿物加工是根据物理、化学原理对天然矿物资源进行加工，以分离、富集有用矿物；矿物材料加工是根据物理、化学原理，对天然及非传统矿物资源进行分离、纯化、改性、复合等加工，制备功能矿物材料；

二次资源加工是根据物理、化学原理，对二次资源进行加工，分离回收各种有用物质；金属提取加工是根据物理、化学原理，对各种资源进行化学溶出、生物提取、离子交换、溶剂萃取等加工，以获取有价金属。

学科基础资源加工过程中物料的碎解、分离、富集、纯化、提取、超细、改性、复合等过程，涉及矿物学、物理学、化学与化学工程、冶金工程、材料科学与工程、生物工程、力学、采矿工程及计算机技术等多学科领域，体现不同的学科基础，形成不同的研究方向。

    ①工艺矿物学。

与矿物学、岩石学的交叉，研究资源物料组成的分析、鉴别、表征，物料的基本物理、化学特性，为“加工”提供基本信息；

    ②粉碎工程。

以岩石力学、断裂力学、晶体化学为基础，对所处理资源进行选择性碎解，解离或进行超细加工；

   ③重力场、流体力场中的分离。

以流体力学、流体动力学为基础，根据所处理的物料的密度、粒度及形状差异，分离、富集不同物料。

如黑钨矿与石英的分离，聚氯乙烯和聚乙烯的分离，城市垃圾中重物料与轻质物料的分离，铜线与橡胶的分离等。

    ④电磁场中的分离。

以电磁学、静电学为基础的磁力分选和静电分选，根据所处理物料的磁性质或导电性的差异，分离不同物料。

如磁性矿物与非磁性矿物的分离，导电矿物与非导电矿物的分离，磁性炭粉与废纸的分离，红血球与白血球的分离，带电塑料与不带电塑料的分离，铜线与铝线的分离等。

    ⑤浮选。

是资源加工中最重要的技术，可加工处理各种矿物资源、二次资源及非矿物资源，涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域，形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉研究领域。

如硫化矿及非硫化矿浮选、废纸及废塑料的浮选、废水中的离子浮选、油污水及油污土壤处理等。

    ⑥生物提取。

涉及生物工程、冶金反应工程、矿物工程及采矿工程等多个交叉学科，主要处理各种低品位矿物资源、难选难冶矿物资源、海洋矿物资源及非传统矿物资源，直接从这些资源中提取有价金属。

如铜、金矿的生物堆浸、地下溶浸，重金属污泥、海洋锰结核的处理等。

    ⑦化学分离。

包括溶剂萃取、离子交换、膜分离、化学浸出等，涉及化学与化学工程、冶金反应工程等。

处理复杂矿物资源、海洋矿物资源、工业废水等。

    ⑧化学合成。

涉及化学与化学工程、材料科学与工程领域，包括矿物材料的化学合成、矿物复合材料，矿物——聚合物复合材料等。

   ⑨表面改性。

通过表面化学反应、选择性溶解、溶蚀、刻蚀、涂层等对矿物表面进行化学处理、制备功能矿物材料，涉及化学工程与材料科学与工程领域。

    ⑩聚集与分散。

细颗粒的聚集与分散，矿物胶体体系的稳定与分散，溶剂萃取，球团、型煤、水煤浆制备等。

涉及表面化学、颗粒学等领域。

   资源加工过程计算机技术。

涉及计算机科学与技术、自动控制等领域。

研究资源加工过程的数学模型、仿真、优化与自动控制。

3．资源加工学的研究对象及研究方向有那些？

 【解】研究对象同题1研究方向同题2    

4．资源加工学在国民经济建设中的地位和作用如何？

    【解】矿物资源是人类社会发展和国民经济建设的重要物质基础，矿业是国民经济的基础产业，是人类社会发展的前提和动力。

从石器时代到青铜器、铁器时代，到煤、石油、天燃气、原子能的利用，人类社会生产的每一次巨大进步，都伴随着矿物资源利用水平的飞跃发展，矿物资源是冶金、化工、航天、建材、电力、轻工、核工业等行业的主要原料来源。

虽然矿业在国内生产总值（GDP）中所占比重很小，但它作为基础产业支撑着其它行业生产对原料的需求。

在世界上，90%以上的能源、80%以上的工业原料和70%以上的农业生产资料来自矿产资源。

随着天然矿物资源地不断被开发利用，天然矿物资源量逐步减少，而人口增长、社会发展，对资源的需求又不断增大，因此，必须寻找开发利用新的资源。

非传统矿物资源、二次资源、非矿物资源必将成为未来人类社会发展的重要资源，对这些资源的加工利用，不仅可以满足人类社会发展对资源的需求量的增加，还可减少环境污染，促使国民经济持续、快速、健康发展。

第2章  物料的基本物理化学特性

1．什么是矿石、矿物、岩石？

三者关系如何？

 【解】矿物（Mineral）是指：

由地质作用所形成的结晶态的天然化合物或单质，他们具有均匀且相对固定的化学成分和确定的晶体结构；它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。

  岩石（Rock）是天然产出的由一种或多种矿物（包括火山玻璃、生物遗骸、胶体）组成的固体集合体。

矿石（Ore）指天然产出的由一种或多种能被利用的矿物组成的固体集合体。

由矿石矿物和脉石矿物组成。

2．二次资源包含哪些物料？

 【解】二次资源是指人类社会活动（生产和生活）产生的含有有价成份并有回收再利用的经济或环保价值的废弃物料，或称可再生资源。

主要包括废旧电器（如电视机、电冰箱、音响等）；废旧金属制品（如电缆、电线、易拉罐和电池等）；废旧机器、废旧汽车；工厂“三废”（废渣、废液、废气）；生活废物（如垃圾、废纸）等。

3．工艺矿物学研究的内容是什么？

 【解】

（1）物料的物相组成

（2）物料中元素赋存状态（3）物料中物相嵌布特征（4）工艺产品的研究。

4．物料的几何特性包括那三项？

【解】颗粒的几何特征主要包括颗粒的大小、形状、表面积等。

5．物质的磁性可以分为那几类，其磁性强弱如何？

 【解】固体物质的磁性可分为五类：

逆磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性。

6．简述铁磁质物质的磁化过程。

 【解】在磁化磁场的作用下，铁磁质的磁化包括两个过程：

畴壁的移动和磁畴的转动。

畴壁移动时，与外磁场方向相近的磁畴的体积扩大，其他方向磁畴的体积缩小，以致消失这一过程，实质上，是畴壁附近的原子磁矩在外磁场的影响下逐渐转向，由体积缩小的磁畴方向转到体积扩大的磁畴方向的结果，壁移所需的外加磁场强度较小，所以在低磁场中，磁化以壁移为主，磁化曲线的OA段为畴壁的可逆位移，即磁场强度减到零时，磁化强度可沿OA曲线回降到零。

AB段畴壁的位移是不连续的、跳跃式的、不可逆的。

畴壁位移的不可逆性，是由于磁晶中的杂质和晶格缺陷阻碍畴壁的移动，这种阻力相当于一种摩擦力，当畴壁越过这些障碍后，退磁时，它又妨碍畴壁回到原来的位置，因而产生磁滞现象。

磁畴转动是磁畴逐渐转到与外磁场方向一致。

畴转所需的外磁场强度较高，因此，在较高磁场中，磁化以畴转为主。

当所有磁畴都转到外磁场方向时，磁化即达到饱和状态。

磁化曲线的BC段是以畴转为主的磁化过程。

7．简述矿物磁性的分类，及其分选特点。

 【解】根据磁性，按比磁化率大小把所有矿物分成强磁性矿物、弱磁性矿物和非磁性矿物。

   强磁性矿物：

这类矿物的物质比磁化率X>3.8×10-5m3/kg（或CGSM制中X>3×10-3m3/g），在磁场强度H0达120kA/m（~1500奥）的弱磁场磁选机中可以回收。

属于这类矿物的主要有磁铁矿、磁赤铁矿（γ-赤铁矿）、钛磁铁矿、磁黄铁矿和锌铁尖晶石等。

这类矿物大都属于亚铁磁性物质。

   弱磁性矿物：

这类矿物的物质比磁化率X<7.5×10-6m3/kg～1.26×10-7m3/kg（或CGSM制中X=6×10-4cm3/g～10×10-6cm3/g），在磁场强度H0800kA/m～1600kA/m（10000奥~20000奥）的强磁场磁选机中可以回收。

属于这类矿物的最多，如大多数铁锰矿物—赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿、水锰矿、硬锰矿、软锰矿等；一些含钛、铬、钨矿物—钛铁矿、金红石、铬铁矿、黑钨矿等；部分造岩矿物—黑云母、角闪石、绿泥石、绿帘石、蛇纹石、橄榄石、柘榴石、电气石、辉石等。

这类矿物大都属于顺磁性物质，也有属于反铁磁性物质。

  非磁性矿物：

这类矿物的物质比磁化率X=1.26×10-7m3/kg（或CGSM制中X<10×10-6cm3/g），在目前的技术条件下，不能用磁选法回收。

属于这类矿物的很多，如部分金属矿物—方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、辉锑矿、红砷镍矿、白钨矿、锡石、金等；大部分非金属矿物——自然硫、石墨、金刚石、石膏、萤石、刚玉、高岭土、煤等；大部分造岩矿物—石英、长石、方解石等。

这类矿物有些属于顺磁性物质，也有些属于逆磁性物质（方铅矿、金、辉锑矿和自然硫等）。

8.物质磁化率和物体磁化率两者之间的关系如何？

物质体积磁化率为物质磁化时单位体积和单位磁场强度具有的磁矩。

退磁因子不为零的磁化试样的磁化率叫做物体磁化率。

物体体积磁化率小鱼物质体积磁化率，即Xp

9．矿物的电性质有那些？

【解】矿物的电性质是指矿物的电阻、介电常数、比导电度以及电整流性等，它们是判断能否采用电选的依据。

电导率是长1cm,截面积为1cm2的直柱形物体沿轴线方向的导电能力

   矿物的电阻是指矿物的粒度d=1mm时所测定出的欧姆数值石墨是良导体，所需电压最低，仅为2800V，以它作为标准，将各种矿物所需最低电压与它相比较，此比值即定义为比导电度.

    矿物表现出的这种与高压电极极性相关的电性质称作整流性。

10．简述矿物的价键类型及解理面规律。

  【解】矿物内部结构按键能可分为四大类：

（1）离子键或离子晶格。

（2）共价键或共价晶格。

（3）分子键或分子晶格。

（4）金属键或金属晶格。

 破碎时，矿物沿脆弱面——裂缝、解理面、晶格间含杂质区等处裂开，也会沿应力集中地区断裂。

单纯离子晶格断裂时，常沿着离子界面断裂。

其解理面的规律是：

（1）不会使基团断裂，如不会使方解石中的CO2-拆开；

（2）往往沿阴离子交界面断裂，只有当没