选矿理论与实践学科发展现状及前景.ppt
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1、选矿理论与实践,第一讲 矿物加工工程学科的发展历程,第一讲 矿物加工工程学科的发展历程,1.1 矿物加工工程学科的发展历程1.2 矿物加工工程学科的内涵1.3 矿物加工工程的主要学科方向1.4 矿物加工学科在国民经济中的地位和作用,1.1 矿物加工工程学科的发展历程,发展简史 选矿的原始阶段:选矿过程本身已有很长的发展历史。很早以前就有手工拣选,后来发展成为用简单淘洗工具从砂石中回收金、银、锡等大密度矿物,这属于选矿的原始阶段。无论是公元前几千年的古埃及,还是中世纪的罗马帝国时代,或者是中国古代,由于科学技术水平整体落后,社会生产力低,对矿物资源的需求少,人类利用的矿物资源主要是通过手工作业从
2、天然矿石中得到的。如淘金、人工溜槽、手动跳汰筛、洗矿槽等原始重选方法及鹅毛粘油刮取浮在水面上的金粉等原始浮选方法。这些手工作业虽然有近代表层浮选和重选的影子,但还算不上是一门工业技术,这种现象一直延伸到19世纪。,1.1 矿物加工工程学科的发展历程,选矿技术的形成阶段:19世纪末至1920年代,世界工业生产快速发展,对矿物原料的需求增大,加上18世纪产业革命的推动,使机械化成为可能,造成了选矿技术从古代的手工作业向工业技术的真正转变。近代大部分的选矿工艺与设备属于这一时期选矿领域的技术发明,如:颚式破碎机,球磨机,机械分级机,跳汰机、摇床等重选设备、电磁选的设备与工艺,浮选药剂、工艺与设备等。
3、从那时起,选矿技术已成为一门人类从天然矿石中选别、富集有用矿物原料的工业技术,并得到广泛应用。l 9世纪中期以后国外相继出现厂机械选矿设备,例如静电选矿机、磁选机等。重力选矿和磁选、电选矿等物理选矿技术有较大发展,从而促使冶金工业大规模发展。,1.1 矿物加工工程学科的发展历程,选矿学科的形成阶段:1920-60年代泡沫浮选的大规模应用和各种浮选药剂和设备的出现大大促进了选矿技术的发展,同时也促进难选、复合矿及细粒嵌布矿产的开发与利用。生产的发展和需要促使人们对选矿理论的深入研究。从1867年奥地利PR雷廷格尔著选矿学开始,相继有列宾捷尔的浮选过程的物理化学、AM高登(Gaudin)的选矿原理
4、 1932第1版、利亚申科的重选原理,至1944年FF塔加尔持编著的选矿手册,选矿工程发展成为独立的学科.,1.1 矿物加工工程学科的发展历程,发展阶段第一阶段:从远古至20世纪20年代前后,以机械化选矿设备的出现和应用为标志的“选矿”技术的起源。例如:破碎分级设备(颚式破碎机、球磨机、机械分级机)、重选、电磁选及浮选工艺与设备等。Ore Dressing.,1.1 矿物加工工程学科的发展历程,第二阶段:从20世纪20年代至60年代前后,以重、磁、浮三大学科方向的形成为标志的选矿工程学科的形成。其主要标志是:流体力学、电磁学、界面化学等基础理论的应用和三大学科方向的形成。(1)重选:以流体力学
5、为学科基础,根据不同矿物的密度差异在一定的介质中进行不同矿物的分选。(2)电磁选:以电磁学为学科基础,根据不同矿物磁性的差异分选不同矿物。(3)浮选:以化学为学科基础,根据不同矿物表面物理化学性质的差异,实现不同矿物的分选。这个时期的选矿主要是从天然矿石(金属矿、非金属矿、煤炭等)中,分离、富集其中的有用矿物,为冶金、化工、建材提供原料。Mineral Dressing/Mineral Separation/Mineral Beneficiation.,1.1 矿物加工工程学科的发展历程,第三阶段:从20世纪60年代至20世纪末,以非金属矿深加工理论和技术的发展为标志的矿物加工学科的形成阶段。
6、60年代以来,随着世界经济的快速发展,一方面人类对矿物资源的需求不断增加,另一方面,矿物资源中,富矿减少、贫细矿物资源增加,传统的选矿技术与理论已不能完全适应解决这些问题。其主要标志是:非金属矿物深加工技术的发展、以黄金氰化技术为代表的低品位矿石处理技术的大规模应用。无论是从处理的资源变化,还是科学技术水平发展来看,“选矿”学科已远超出了传统意义上的“选矿”,而用“矿物加工”才能更确切地反映其学科范畴与科技发展。选矿-矿物加工工程,Mineral Separation-Mineral Processing.,1.1 矿物加工工程学科的发展历程,第四阶段,20世纪末至今,新兴学科方向的形成与矿物
7、加工学科的发展阶段。进入21世纪以来,环境意识的空前增强和新材料产业的蓬勃兴起,对于矿物资源利用模式的变革和矿物加工学科的发展产生了广泛而深远的影响。如何克服传统的资源开发与环境保护的矛盾、如何提高不可再生性矿产资源的利用效率已成为矿物加工学科无法回避的现实课题。其主要标志是:(1)相关学科理论和技术在矿物加工领域的大规模应用(生物和化工技术);(2)矿物加工学科理论和技术在其他学科领域的拓宽和应用(环境工程、材料学);(3)新学科方向的形成-矿物材料学的形成与发展。,1.2 矿物加工工程学科的内涵,学科内涵矿物加工从其传统的学科基础来说,是一门从矿物资源中,通过分离、富集、提纯等物理的和化学
8、的加工处理,提取有用组分的科学技术。然而,经过近百年来的发展,矿物加工学科已完全不同于“有用矿物的分离富集”这一传统的概念,而发展为以多学科交叉为基础、具有广阔应用领域和发展前景的重要学科。,1.2 矿物加工工程学科的内涵,传统的概念选矿工程:利用矿石中不同矿物性质的差异,采用物理、化学的方法,从天然矿石中分离有用矿物的一门学科。矿物工程(Mineral Engineering)是根据自然界矿物原料的物理、化学或物理化学性质的差异,利用物理、化学或生物化学的方法将矿产资源个有用矿物(或有用成分)和脉石矿物(或有害成分)分离的综合加工过程,又称“矿物加工工程”或“选矿工程”。矿物工程主要包括矿产
9、的粉碎(破碎、磨矿、筛分、分级等)、分选(重选、磁选、电选、浮选、化学选、生物冶金等)、产品处理(液固分离、气固分离、尾矿业务等)。矿物加工工程:以矿物原料为研究对象,从事有用组分的分离提取、矿物材料的制备及二次资源综合利用的一门学科。,1.2 矿物加工工程学科的内涵,构成学科的基本条件具有完善的学科基础理论具有专门的研究机构、学术机构具有广阔的应用背景或工业实践学科基础化学(物理化学)-浮选、化选矿物学矿物成因、性能流体力学(化工原理)-重选、分选机械电磁学-磁选颗粒学-粉体材料,1.2 矿物加工工程学科的内涵,学术组织、研究机构国际矿物加工工程大会-International Minera
10、l Processing Congress(IMPC),1952-3003,22届。2008在中国举行。学术组织:国外美国采矿、石油与冶金协会;加拿大采矿与冶金工程师协会;英国矿冶协会;南非矿冶协会等。中国:金属学会、煤炭学会、黄金学会、颗粒学会、建材学会,等研究机构:中国钢铁研究院、北京有色金属研究总院、长沙矿冶研究院、中国科学院煤炭研究院、国家非金属矿综合利用工程技术研究中心、北京矿冶研究总院、北京有色金属研究、广州有色金属研究院、马鞍山矿山研究院、中科院化工冶金研究所、国土资源部矿产综合利用研究所(郑州)、国家非金属矿深加工工程研究中心(苏州)、中国煤炭科学院,等等。,1.2 矿物加工工
11、程学科的内涵,高等学校:中南大学、东北大学、北京科技大学、中国矿业大学、昆明理工大学、武汉理工大学、山东科技大学、河北理工学院、太原理工大学、黑龙江矿业学院、唐山工程技术学院、辽宁工程技术大学、鞍山钢铁学院、安徽理工大学、广西大学、南方冶金学院、焦作工学院、武汉冶金科技大学、武汉工业大学、武汉化工学院、西安建筑科技大学、西安科技学院等。国外高校和研究机构:国际矿物加工大会International Mineral Processing Congress(IMPC),1.2 矿物加工工程学科的内涵,国外高校和研究机构:U.S.A.(31)Center for Advanced Separatio
12、n Technologies Center for Bioremediation Colorado School of Mines Louisiana State University,Mineral Processing Research Institute Michigan Technological University,Dept.of Mining and Materials Processing Engineering Florida Institute of Phosphate Research New Mexico Technological University,Dept.of
13、 Materials and Metallurgical Engineering New Mexico Technological University,Dept.of Mineral Engineering Pennsylvania State University,Earth and Mineral Sciences South Dakota School of Mines and Technology Southern Illinois University at Carbondale,Dept.of Mining and Mineral Resources Engineering Un
14、iversity of Alabama at Tuscaloosa,Dept.of Metallurgical and Materials Engineering University of Alaska at Fairbanks,School of Mineral Engineering University of Arizona,Dept.of Mining&Geological Engineering,1.2 矿物加工工程学科的内涵,University of California,Berkeley,Materials Science and Engineering University
15、 of Columbia,New York,Henry Krumb School of Mines,Dept.of Earth&Environmental Engineering University of Idaho,Dept.of Materials,Metallurgical,Mining,&Geological Engineering University of Illinois,Dept.of Materials Science and Engineering University of Kentucky,Dept.of Mining Engineering University o
16、f Missouri-Rolla,Center for Pyrometallurgy University of Missouri-Rolla,School of Mines and Metallurgy University of Montana(Montana Tech),Dept.of Metallurgical&Materials Engineering University of Montana(Montana Tech),Dept.of Mining Engineering University of Montana(Montana Tech),Bureau of Mines an
17、d Geology University of Nevada,Dept.of Chemical and Metallurgical Engineering University of Nevada,Mackay School of Mines University of Utah,Dept.of Mining Engineering University of Wisconsin-Madison,Materials Science and Engineering Department Virginia Tech,Dept.of Mining and Minerals Engineering W
18、est Virginia University,College of Engineering and Mineral Resources Weber State University,Center for Bioremediation,1.2 矿物加工工程学科的内涵,Canada(15)Dalhousie University,DalTech,Dept.of Mining and Metallurgical Engineering Laurentian University,School of Engineering McGill University,Dept.of Mining,Metal
19、s&Materials Engineering McMaster University,Dept.of Materials Science and Engineering Queens University,Dept.of Chemical Engineering Royal Military College of Canada,Dept.of Chemistry and Chemical Engineering University of Alberta,School of Mining and Petroleum Engineering University of Alberta,Depa
20、rtment of Chemical&Materials Engineering University of British Columbia,Dept.of Mining and Mineral Processing Engineering University of British Columbia,Centre for Metallurgical Process Engineering University of British Columbia,Hydrometallurgy Group Universite Laval,Dept.of Mining,Metallurgical&Mat
21、erials Engineering University of Toronto,Aqueous Process Metallurgy(Hydrometallurgy)Group University of Toronto,Lassonde Mineral Engineering Program University of Toronto,Dept.of Metallurgy and Materials Science,1.2 矿物加工工程学科的内涵,Central/South AmericaGuanajuato School of Mines,Mexico Universidade Fede
22、ral de Minas Gerais,Brazil,Metallurgy&Materials Engineering University of Chile,Dept.of Mining Engineering Europe(37)Aachen University(RWTH),Germany,Dept.of Mining Engineering Hanover University,Germany,Institute of Conveying Technologies and Mining Machines Hacettepe University,Turkey,Mining Engine
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