我对矿物加工工程的认识

对矿物加工工程学科体系的认识

摘要：矿物加工工程学科是以功能性矿物材料的研发为目标，以结晶矿物学为基础，其五个主要方向是：矿物加工工程技术理论与技术、矿物深加工技术、粉体技术与矿物材料、矿产资源综合利用、洁净能源技术等。学科建设者根据多年的研习体会和经验，按着“德识学才”四个方面，将矿物加工工程专业工程技术和管理人员的知识和智能结构，汇编于一个图表中，以便于不断学习、修养和进步。

关键字：矿物加工工程；学科建设；学科发展方向；知识体系

0前言

矿物加工工程是根据自然界矿物物理、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中有用矿物(或有用成分)和脉石矿物(或有害成分)分离的综合加工过程。其基本定义是：“根据矿物组成与结构及其一般和特殊性质，分析、总结和研究矿物加工与矿物材料开发中的成果，依据科学理论，通过计算机模拟计算、分子设计与模拟，预测矿物材料性能，研究工艺技术，借助于专家系统、计算机辅助制造系统，研制开发特定需求、特殊功能性的矿物材料”。以此作为矿物加工工程学科建设的总纲，用以指导整个学科建设和发展的方向和目标，形成了图1所示的“辽宁工程技术大学矿物加工工程专业学科建设与发展方向，教学、科研体系及与相关学科关系图”，以把握整体学科的发展方向。

1矿物加工工程学科教学体系

矿物加工工程学科包括公共基础、专业基础课、专业课等。公共基础课包括，数学与计算科学：高等数学、概率与数理统计、运筹学、图形学；物理学：固体物理学、力学科学统计物理学、量子力学；化学：无机化学、物理化学、分析化学、有机化学。专业基础课包括，结晶学与矿物学：研究矿物（材料）组成、结构、成分、性质研究；工艺矿物学：研究矿物与材料构效关系基础；矿石与矿床学和成矿规律：研究成矿系列与找矿研究—开发利用评价。

专业课包括，矿物加工理论和工艺技术：破碎与筛分、磨矿与分级、选煤、选矿、化学与生物选矿、固液分离与干燥等；非金属矿物深加工技术；洁净能源与煤化工技术等。

2矿物加工学科的发展趋势

面对待处理资源的变化及技术上存在的问题，矿物加工科技工作者及相关学科的科技工作者，在矿物加工领域及相关学科领域不断进行新的探索和研究，矿物加工工程学与相邻学科的相互交叉、渗透、融合，如物理学、化学与化学工程学、生物工程学、数学、计算机科学、采矿工程学、矿物学、材料科学与工程已大大促进了矿物加工学科的发展，一些新的矿物加工学科领域已初露端倪。矿物加工科技发展将围绕高效益、低能耗、无污染矿物加工新技术的开发来展开，将逐步形成如下学科领域。

2.2.1矿物富集、分离与综合利用

以传统矿物加工工程学为基础，主要针对复杂贫细矿物资源的处理、矿冶三废治理及二次资源的再生利用，开发新的技术、工艺及设备，研究其过程基础理论，属传统的矿物加工学科领域，涵盖传统的浮选化学、浮选剂分子设计、复合物理场矿物加工、复杂贫细矿物资源综合利用等学科方向。在这些传统学科方向上，已开发出的新技术成果的推广应用，将促进传统矿物加工技术与经济效益的提高。

2.2.2矿物提取

以矿物加工学、冶金学、采矿工程学、生物工程学、电化学等为学科基础，形成新的学科领域，主要针对复杂贫细矿物资源、海洋资源的开发利用。矿物提取是不经选别过程直接从矿石中浸出、提取有用成分。如坑内就地浸出，生物浸出、堆浸、矿浆电解等。其中较成熟的技术有铜的浸出萃取电积技术，采用硫酸溶液将矿石中铜元素溶解，并可采用生物菌催化溶解，含铜溶液经萃取后进行电积，得到高品级铜，取消了传统的选矿和火法熔炼两个高投资、高生产成本的生产环节。

2.2.3矿物材料

以矿物加工工程学、材料科学与工程，化学与化学工程学为学科基础，针对各种资源的处理，研究不经冶炼，直接从各种资源中加工制备各种材料的新技术与基础理论。如超细矿物粉体材料。超细矿物粉体材料在石油化工行业中，用作填料、催化剂。在电子工业中，用作电子浆料、磁记录材料、光电波吸收材料;此外，在造纸、农业、航空航天、冶金、医药、食品等行业都有广泛应用。

2.2.4矿物化学品加工

以矿物加工工程学、化学与工程为学科基础，针对复杂贫细矿物资源及海洋资源的开发利用，研究不经选冶，直接从矿石中制取化学品的新技术与基础理论。

2.2.5矿物加工计算机技术与矿物经济

矿物加工过程的计算机管理与控制仍是矿物加工工程重要的学科方向，需要研究矿物加工全过程的计算机仿真、模拟与优化设计，建立矿山、选厂的专家系

统，进行生产、经营管理。包括各个生产环节的优化、控制，整体生产水平的控制，矿山投资效益、规模效益、产品结构等的经济评估等。

2.2.6非矿物资源的富集与分离

矿物加工技术是根据待处理物料的物理、化学性质的不同，采用不同的方法进行物料分离与富集，其原理可推广应用于其他领域，从而可大大拓宽矿物加工学科领域。如高梯度磁选用于医学上红细胞的分离，生物学中离子的分离，核工业中核原料放射性固体的分离，超导磁选机分离液态氧、氧等。浮选法从纸浆废液中回收纤维素，从废纸上脱油墨、脱炭黑，废旧塑料的回收，医药微生物方面，分选结核杆菌与大肠杆菌等。

3矿物加工学科的五个主要研究方向

3.1矿物结晶学及其性质研究

矿物(材料)组成、结构、化学成分研究、矿物(材料)固有性质(性能)研究，是学科发展、研发高新技术材料的基础，是培养学生“厚基础”的要求所在。主要研究内容：针对各单矿种，密切结合产品开发和工艺技术研究，开展结晶矿物学、工艺矿物学、应用矿物学等基础性研究，为单矿种加工利用技术研究与产品开发、为材料计算与设计奠定基础，是为整个后续研究方向的基础。

3.2矿物加工工艺技术与理论研究

主要研究传统的和现代的选矿技术，其主要研究内容：破碎与筛分、磨矿与分级；重选、电选、磁选和浮选等选矿技术；研究相关的辅助工艺过程，包括：脱水、过滤、烘干、干燥、转载、运输、尘防治等。其研究领域亦是后续研究方向的基础。

3.3矿物深加工与矿物材料开发研究

矿物深加工是指对各种非金属矿物通过各种深加工手段，开发研究功能性矿物材料等技术。主要研究的深加工技术有：超细粉碎与超细粉体—微/纳米制备与应用技术（重点是应用）；矿物提纯；矿物改型、改性；煅烧；复合化；球化等，目标是研发各种功能性矿物材料、无机非金属矿材料，与金属材料、有机高分子材料等科学相融合，研究复合材料、梯度材料、有机/无机杂化材料。

3.4洁净能源技术研究

主要研究内容：煤炭深加工—选煤降灰、降硫及型煤技术。煤化工：煤炭干馏；煤炭气、液化；煤基合成化学品等；洁净煤与洁净燃烧技术；水煤浆与管道运输等；新型能源包括可再生能源、生物能源、储能材料等研究。

3.5矿物伴生与二次资源综合开发利用研究

开展矿物共、伴生资源及二次资源、工业废弃物资源化等方面的研究，是建设节约型环境友好型社会的要求，是矿物加工工程的一个重要研究领域。主要研究内容：矿物性质、工艺性质及应用性质研究；研究有用元素提取、有用矿物分选、尾矿资源化等，是建设矿产资源节约型社会、发展循环经济的要求所在。