矿物加工学(一篇)2011-1

1、主讲人：陶秀祥教授 谢广元 教授 沈丽娟教授 曹亦俊教授( (国家精品课程国家精品课程) )总学时：128课时划分 ：矿物加工（一）（1）32学时；矿物加工（一）（2）32学时；矿物加工（二）（1）32学时；矿物加工（二）（2）32学时。主讲人：陶秀祥教授；谢广元教授沈丽娟教授；曹亦俊教授一、课程的性质、目的及任务一、课程的性质、目的及任务矿物加工学是矿物加工工程专业的主干核心课程。矿物加工学是矿物加工工程专业的主干核心课程。通过学习，使学生掌握矿物加工过程中各种矿物加工方法的基通过学习，使学生掌握矿物加工过程中各种矿物加工方法的基本理论，矿物加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用实本理论

2、，矿物加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用实践，以煤为主、兼顾其它非煤矿物。理论与实践并重，注意将国践，以煤为主、兼顾其它非煤矿物。理论与实践并重，注意将国内外生产科研中的一些前沿最新研究成果，充实到教学内容中，内外生产科研中的一些前沿最新研究成果，充实到教学内容中，并注重培养学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。并注重培养学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。二、课程的基本要求二、课程的基本要求通过本课程的学习，学生应达到以下要求：通过本课程的学习，学生应达到以下要求：(1)(1) 了解与矿物加工过程有关的被选物料的各种特性；掌握了解与矿物加工过程有关的被选物料的各种特性；掌握

3、在什么样的特性差异下采用什么样的矿物加工方法以便使分选效在什么样的特性差异下采用什么样的矿物加工方法以便使分选效果最佳；果最佳；(2)(2) 掌握矿物加工过程中各种方法的分选原理，分选过程及掌握矿物加工过程中各种方法的分选原理，分选过程及主要矿物分选设备的原理、结构及其选择与使用。主要矿物分选设备的原理、结构及其选择与使用。(3)(3) 具有对矿物加工过程分析与评价的初步能力。具有对矿物加工过程分析与评价的初步能力。(4)(4) 了解矿物加工技术的发展及最新研究成果。了解矿物加工技术的发展及最新研究成果。 主要参考书：主要参考书：周乐光周乐光, ,矿石学基础矿石学基础, , 冶金出版冶金出版,

4、02,02年。年。曾凡曾凡, ,矿物加工颗粒学矿物加工颗粒学, ,矿大出版社矿大出版社,95,95年年李凤生李凤生, ,超细粉体技术超细粉体技术, ,国防工业出版社，国防工业出版社，0000年。年。赵跃民赵跃民, ,干法筛分理论及应用干法筛分理论及应用, , 科学出版社科学出版社,99,99年。年。王常任王常任, ,磁电选矿磁电选矿, , 冶金出版社，冶金出版社，0202年年王淀佐等，矿物加工学，科学出版社，王淀佐等，矿物加工学，科学出版社，0505年年王淀佐等王淀佐等, ,资源加工学资源加工学, ,科学出版社科学出版社,05,05年年胡岳华等，矿物资源加工技术与设备，科学出版社，胡岳华等，矿

5、物资源加工技术与设备，科学出版社，0606教材教材: :选矿学选矿学-国家重点教材国家重点教材, ,中国矿业大学出版中国矿业大学出版矿物加工学矿物加工学( (一）（一）（1 1）课程主要内容）课程主要内容 第一章概述第一章概述 第二章矿物及其性质第二章矿物及其性质 第三章矿物分离特性与颗粒测量技术第三章矿物分离特性与颗粒测量技术第四章矿物破碎与粉体技术及设备第四章矿物破碎与粉体技术及设备第五章粒度分离技术与设备第五章粒度分离技术与设备第六章磁电分离技术与设备第六章磁电分离技术与设备1.1矿物加工学的一般概念矿物加工学的一般概念第一章概述第一章概述地层地层元素元素矿物矿物岩石岩石矿石矿石岩层岩层

6、矿体矿体岩体岩体矿床矿床 矿物矿物是地壳中由于自然的地质作用、物理化学作用或生物作用所形成的是地壳中由于自然的地质作用、物理化学作用或生物作用所形成的（结晶态的）（结晶态的）天然化合物或自然单质。它们具有均匀且相对稳定的化学成分天然化合物或自然单质。它们具有均匀且相对稳定的化学成分和确定的晶体结构。和确定的晶体结构。 矿物是地壳中岩石和矿石的组成单位。矿物是地壳中岩石和矿石的组成单位。矿石是地球上各种成矿作用的产矿石是地球上各种成矿作用的产物，是具有经济价值的特殊岩石。物，是具有经济价值的特殊岩石。矿物加工的对象矿物矿物加工的对象矿物我国地大物博、矿产资源丰富我国地大物博、矿产资源丰富地壳中发

7、现的矿物有地壳中发现的矿物有3000多种。地壳中含量最多的矿物有多种。地壳中含量最多的矿物有长石、石英和辉石，占四分之三。矿物分为五大类。长石、石英和辉石，占四分之三。矿物分为五大类。世界矿产世界矿产173种种,已探明储量已探明储量158种。种。其中能源矿产其中能源矿产8种种:(煤煤,石油石油,天然气天然气,油页岩油页岩,石煤石煤,铀铀,钍钍,地热地热)金属矿产金属矿产54种；种；非金属非金属91种；种；水气矿产水气矿产3种。种。2011年，黄金产量年，黄金产量361t，铜，铜518万吨，铝万吨，铝1755万吨，铅万吨，铅473万万吨，锌吨，锌534万吨，镍万吨，镍27万吨，钢万吨，钢6.83

8、亿吨亿吨(铁矿石铁矿石13.3亿，进口亿，进口6.86亿，石油亿，石油2.04亿吨（净进口亿吨（净进口2.54亿），煤亿），煤35.4亿吨。亿吨。1.1 1.1 矿物加工学的一般概念矿物加工学的一般概念2011年我国矿石总产量年我国矿石总产量60亿吨。其中铁矿石亿吨。其中铁矿石13.27亿吨，亿吨，粗钢粗钢6.83亿吨，亿吨，10种有色金属种有色金属3424万吨，磷矿石万吨，磷矿石8100万吨，万吨，煤煤25.4亿吨。煤炭、十种有色金属及粗钢、铁矿石产量连续亿吨。煤炭、十种有色金属及粗钢、铁矿石产量连续五年位居世界第一。我国稀土产量约五年位居世界第一。我国稀土产量约10万吨，占全球万吨，占全球

9、2/3。我国矿产资源的主要特点我国矿产资源的主要特点=结构不合理结构不合理。富矿少，贫矿多；富矿少，贫矿多；难选矿多，易选矿少；难选矿多，易选矿少；中小型矿床多、大型矿床少；中小型矿床多、大型矿床少；单一矿种型矿产少，伴生型、组合型矿产多。单一矿种型矿产少，伴生型、组合型矿产多。平均品位还不及世界平均品位的一半；煤炭原生灰分高、平均品位还不及世界平均品位的一半；煤炭原生灰分高、可选性差。可选性差。1.1 1.1 矿物加工学的一般概念矿物加工学的一般概念金属矿物金属矿物第一章概述第一章概述自然银自然银自然金自然金孔雀石孔雀石自然铜自然铜磁铁矿磁铁矿黄铜矿黄铜矿方铅矿方铅矿白钨矿白钨矿非非金属矿物

10、金属矿物第一章概述第一章概述莹石莹石蓝晶石蓝晶石重晶石重晶石刚玉刚玉金刚石金刚石正长石正长石玛瑙玛瑙白云母白云母为什么要对矿物进行加工？为什么要对矿物进行加工？矿石矿石有用矿物有用矿物脉石脉石品位品位矿物加工（矿物加工（mineralprocessing）的基本概念：）的基本概念：矿物加工是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种矿物加工是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种分离、富集、提纯等加工手段和方法，将矿石中有用矿物分离、富集、提纯等加工手段和方法，将矿石中有用矿物和脉石分离，达到有用矿物相对富集并进行其加工利用的和脉石分离，达到有用矿物相对富集并进行其加工利用的方法。方法。(分离、富

11、集、纯化、提取、改性分离、富集、纯化、提取、改性)矿物加工学是矿物加工学是专门研究矿物分离与加工、利用的学科。专门研究矿物分离与加工、利用的学科。它在内涵和外延上比传统的选矿学都有要宽广。它在内涵和外延上比传统的选矿学都有要宽广。矿物加工学的外延可扩大到一般意义上的矿物加工学的外延可扩大到一般意义上的分离与加工分离与加工过程。过程。第一章概述第一章概述分离过程：分离过程：一般包括原料（混合物）、分离剂（能量或物质）及产品三部分。一般包括原料（混合物）、分离剂（能量或物质）及产品三部分。1.1矿物加工学的一般概念矿物加工学的一般概念分离装置分离装置分离剂分离剂（能量或物质）（能量或物质）原料原料

12、（混合物混合物）产品产品（不同组分的物流不同组分的物流）第一章概述第一章概述 如果，以矿物为分离加工的对象，那么这种分离过程就是我们所研究如果，以矿物为分离加工的对象，那么这种分离过程就是我们所研究的的矿物加工矿物加工。 传统上，把矿石加以破碎，使之彼此分离（解离），然后将有用矿物传统上，把矿石加以破碎，使之彼此分离（解离），然后将有用矿物加以富集提纯，无用的脉石被抛弃，这样的工艺过程叫加以富集提纯，无用的脉石被抛弃，这样的工艺过程叫选矿（选矿（ore ore dressingdressing）。 在选矿过程中选出的有用矿物叫在选矿过程中选出的有用矿物叫精矿精矿；被子抛弃的无用矿物叫；被子抛弃

13、的无用矿物叫尾矿尾矿。 对煤炭而言，将煤与矸石分离，从而获得质量不同的产品过程，称为对煤炭而言，将煤与矸石分离，从而获得质量不同的产品过程，称为选煤选煤( (coal preparationcoal preparation) )。矿物加工的依据和方法？矿物加工的依据和方法？ 依据：矿物的各种物理化学性质及表面性质所存在的差异。主要有密依据：矿物的各种物理化学性质及表面性质所存在的差异。主要有密度、磁性、导电性、润湿性等。度、磁性、导电性、润湿性等。 根据不同的矿石类型、不同的特性参数和对产品的要求不同，在生产根据不同的矿石类型、不同的特性参数和对产品的要求不同，在生产实践中，可采用不同的矿物加

14、工方法。实践中，可采用不同的矿物加工方法。常用的矿物加工方法主要有：常用的矿物加工方法主要有：重选法、磁选法、电选法、浮选法重选法、磁选法、电选法、浮选法化学分选、生物分选化学分选、生物分选特殊分选法特殊分选法其中，重选和浮选法应用最广。见表其中，重选和浮选法应用最广。见表1 1。各种矿物加工方法可以单独使用，也可以几种方法联合使用。各种矿物加工方法可以单独使用，也可以几种方法联合使用。 1.1矿物加工学的概念及定义矿物加工学的概念及定义第一章概述第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义矿物加工学的概念及定义序号序号矿物加工方法矿物加工方法主要用途主要用途1重选法重选法黑色、有色、稀有金属及煤炭

15、的分选；固体废弃物黑色、有色、稀有金属及煤炭的分选；固体废弃物处理。处理。2浮选法浮选法金属及非金属矿物的分选；废水处理；菌种分离。金属及非金属矿物的分选；废水处理；菌种分离。3磁选法磁选法黑色金属、稀有金属的分选；非金属矿物原料中除黑色金属、稀有金属的分选；非金属矿物原料中除铁。铁。4电选法电选法有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属（铁、锰、有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属（铁、锰、铬）矿石的分选；非金属矿石（煤粉、金刚石、石铬）矿石的分选；非金属矿石（煤粉、金刚石、石墨、高岭土等）的分选。墨、高岭土等）的分选。5化学分选化学分选煤炭等。煤炭等。6生物分选生物分选硫化矿物、煤炭等。硫化矿

16、物、煤炭等。7特殊选矿特殊选矿金属和非金属矿。金属和非金属矿。常用矿物加工方法常用矿物加工方法第一章概述第一章概述矿物加工，以选矿过程为典型，一般都包括以下三个基本工艺过矿物加工，以选矿过程为典型，一般都包括以下三个基本工艺过程：程： 矿物选前的准备作业矿物选前的准备作业 分选作业分选作业 选后产品的处理作业选后产品的处理作业矿物经过分选加工后，所得到的精矿产品其有用矿物含量高，可直接矿物经过分选加工后，所得到的精矿产品其有用矿物含量高，可直接用于冶炼加工、炼焦，或作为矿物材料进行进一步加工利用。用于冶炼加工、炼焦，或作为矿物材料进行进一步加工利用。某种矿物是否需要进行分离加工，或达到什么样的

17、质量标准一般要从某种矿物是否需要进行分离加工，或达到什么样的质量标准一般要从技术和经济两方面同时考虑。技术和经济两方面同时考虑。只有当产品的销售价格高于所有生产费用只有当产品的销售价格高于所有生产费用时，对矿物进行分离加工才是合算的。时，对矿物进行分离加工才是合算的。 1.1矿物加工学的概念及定义矿物加工学的概念及定义第一章概述第一章概述下面重点介绍矿物加工的两个基本概念：下面重点介绍矿物加工的两个基本概念：流程流程 选矿厂或选煤厂为生产其产品而配置的方式以选矿厂或选煤厂为生产其产品而配置的方式以流程图流程图简明表示。简明表示。流程流程实际上是选矿厂为生产某种质量标准的产品所安排的作业顺序。实

18、际上是选矿厂为生产某种质量标准的产品所安排的作业顺序。选矿产选矿产品的质量标准主要包括成分和（或）粒度等方面。当要求成分达到某种品的质量标准主要包括成分和（或）粒度等方面。当要求成分达到某种标准时，一般需深度粉碎以使各种矿物相互解离，其分选或富集过程才标准时，一般需深度粉碎以使各种矿物相互解离，其分选或富集过程才得以进行。得以进行。对任一流程来说，不论是要求粒度标准或成分标准，分级作业总是在对任一流程来说，不论是要求粒度标准或成分标准，分级作业总是在选矿的中间阶段进行。其主要原因是任何粉碎或分选设备对粒度范围很选矿的中间阶段进行。其主要原因是任何粉碎或分选设备对粒度范围很窄的物料操作效果最佳。

19、窄的物料操作效果最佳。分选过程的作业可用如下方法表达：分选过程的作业可用如下方法表达： 第一章概述第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义矿物加工学的概念及定义入料入料有用成分产品有用成分产品 （精矿）（精矿）残渣或废料残渣或废料（尾矿）（尾矿）分选分选选矿过程的一大特点是分选效果绝非十分完善；一些有价产品总要损失于尾选矿过程的一大特点是分选效果绝非十分完善；一些有价产品总要损失于尾矿流中；而一些脉石（无用）矿物又总是混入有价矿流。矿流中；而一些脉石（无用）矿物又总是混入有价矿流。为准确表述分选加工程度，通常采用品位、产率和回收率三个参数。为准确表述分选加工程度，通常采用品位、产率和回收率三个参

20、数。品位品位指原料或产品中有用成分的质量与该产品质量之比，常用百分数表示。指原料或产品中有用成分的质量与该产品质量之比，常用百分数表示。通常用通常用、分别表示原矿、精矿和尾矿品位。分别表示原矿、精矿和尾矿品位。产率产率指产品质量与原矿质量之比，叫该产品的产率，用指产品质量与原矿质量之比，叫该产品的产率，用表示。表示。回收率回收率指精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比。用指精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比。用表示表示回收率（回收率（%）=选矿比选矿比指原矿质量与精矿质量之比。用指原矿质量与精矿质量之比。用K K表示。表示。 富集比富集比精矿品位与原矿品位之比。精矿品位与原

21、矿品位之比。 品位和回收率两个参数在生产过程中，要同时兼顾，不能顾此失彼。富集品位和回收率两个参数在生产过程中，要同时兼顾，不能顾此失彼。富集过程有时分几个阶段进行。即分粗选、扫选和精选三个阶段。过程有时分几个阶段进行。即分粗选、扫选和精选三个阶段。见图见图1 1。 第一章概述第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义矿物加工学的概念及定义%100)100/( / i第一章概述第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义矿物加工学的概念及定义图图1粗选、扫选和精选构成的基本选矿流程粗选、扫选和精选构成的基本选矿流程入料入料粗选粗选扫选扫选精选精选再磨再磨尾矿尾矿精矿精矿返回返回选选 矿矿 流流 程程 图

22、图朗朗 艾艾 道道 工工 艺艺 流流 程程 图图块块 煤煤 动动 筛筛 末末 煤煤 重重 介介 旋旋 流流 工工 艺艺 流流 程程 图图MMMMMHXXXMMMMMMMHHHHGGGGMMMMMXXXXMMMMMMMMMMMMMGGGGGGXXXXMMMMMMMHMMMMMMMMMM煤煤 泥泥 水水 处处 理理 工工 艺艺 流流 程程 图图 古古古古古古 交交交交交交 屯屯屯屯屯屯 兰兰兰兰兰兰 选选选选选选 煤煤煤煤煤煤 厂厂厂厂厂厂山西晋城寺河矿井选煤厂山西晋城寺河矿井选煤厂神华集团乌兰木伦选煤厂神华集团乌兰木伦选煤厂平朔安家岭选煤厂平朔安家岭选煤厂15.0Mt/a15.0Mt/a世界上最

23、大的选煤厂世界上最大的选煤厂 布尔台选煤厂布尔台选煤厂31.0Mt/a31.0Mt/a物料平衡物料平衡设计流程时，必须分析和了解矿流分支或汇合时物料是如何分布的。这类设计流程时，必须分析和了解矿流分支或汇合时物料是如何分布的。这类分析计算称之为分析计算称之为物料平衡物料平衡，它在物质守恒原理之上。一般地，它在物质守恒原理之上。一般地，在稳态连续系在稳态连续系统中没有积累：统中没有积累：输入输出输入输出第一章概述第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义矿物加工学的概念及定义分选机分选机精矿精矿M2尾矿尾矿M3给矿给矿M1任何作业都可视作一个分离点，称之为任何作业都可视作一个分离点，称之为“节点节点

24、”. . M1=M2+M3如：原矿经过某一作业后，出两种产品：含有价矿物的精矿和含有脉石的尾如：原矿经过某一作业后，出两种产品：含有价矿物的精矿和含有脉石的尾矿。整个过程以给入和排出的物料总量表示，因此，整个流程可表示如下：矿。整个过程以给入和排出的物料总量表示，因此，整个流程可表示如下：如某选矿厂，若入料为如某选矿厂，若入料为500吨时，产得精矿吨时，产得精矿10吨时，则尾矿为：吨时，则尾矿为： M3=M1M2=490吨时吨时 除了对各作业过程进行重量平衡计算外，同时还要对每一组分或成除了对各作业过程进行重量平衡计算外，同时还要对每一组分或成分进行质量平衡计算。分进行质量平衡计算。 例如，若

25、上述选矿厂的给矿含例如，若上述选矿厂的给矿含10%PbS10%PbS、90%SiO90%SiO2，则可建立，则可建立PbSPbS和和SiOSiO2的平衡。的平衡。 例如：例如： PbSPbS平衡：平衡：M M1 1，PbSPbSM M2 2，PbSPbSM M3 3，PbSPbS SiOSiO2 2平衡：平衡：M M1 1，SiO2SiO2M M2 2，SiO2SiO2M M3 3，SiO2SiO2 总：总：M M1 1 = M = M2 2M M3 3 物料平衡的原理适用于选矿厂内的任一节点，如给料分配器，分选物料平衡的原理适用于选矿厂内的任一节点，如给料分配器，分选机，或料流的集散点。机，

26、或料流的集散点。（同化工过程的反应平衡式）同化工过程的反应平衡式） 第一章概述第一章概述1.1矿物加工学的概念及定义矿物加工学的概念及定义矿物加工是在传统的选矿技术基础上发展起来的一门交叉学科。矿物加工是在传统的选矿技术基础上发展起来的一门交叉学科。 选矿作为一种有效的分离手段，早已在冶金工业、煤炭工业、化学选矿作为一种有效的分离手段，早已在冶金工业、煤炭工业、化学工业、硅酸盐、陶瓷与建材工业得到广泛的应用。近年来，矿物加工技工业、硅酸盐、陶瓷与建材工业得到广泛的应用。近年来，矿物加工技术在金属的再生工业、环境保护、医药、轻工等行业也发挥了重要的作术在金属的再生工业、环境保护、医药、轻工等行业

27、也发挥了重要的作用。用。 矿物加工技术最早广泛用于冶金工业。使矿石中的金属含量富集几矿物加工技术最早广泛用于冶金工业。使矿石中的金属含量富集几倍至几百倍，以降低冶炼成本。倍至几百倍，以降低冶炼成本。在有色冶金工业中，由于有色金属和稀有金属矿产资源的品位大都在有色冶金工业中，由于有色金属和稀有金属矿产资源的品位大都很低，各种有用矿物与脉石间共生的关系更为复杂，矿物加工就显得尤很低，各种有用矿物与脉石间共生的关系更为复杂，矿物加工就显得尤其重要。其重要。 煤炭的分选是矿物加工技术在煤炭工业中的重要应用。选煤的主要煤炭的分选是矿物加工技术在煤炭工业中的重要应用。选煤的主要任务就是除去原煤中的杂质，降

28、低煤炭的灰分和硫分，提高煤炭质量，任务就是除去原煤中的杂质，降低煤炭的灰分和硫分，提高煤炭质量，满足用户要求。满足用户要求。 第一章概述第一章概述1.2矿物加工在国民经济中的地位矿物加工在国民经济中的地位选煤的意义：选煤的意义：第一章概述第一章概述1.2矿物加工在国民经济中的地位矿物加工在国民经济中的地位 入选入选1 1亿吨原煤，可脱除其中大部分的黄铁矿，减少亿吨原煤，可脱除其中大部分的黄铁矿，减少SO2SO2排放量排放量100100150150万吨，而其成本仅为煤炭燃后洗涤烟气脱硫的万吨，而其成本仅为煤炭燃后洗涤烟气脱硫的1/101/10； 精煤灰分每降低精煤灰分每降低1 1，焦炭灰分可降低

29、，焦炭灰分可降低1.33%1.33%，而焦炭灰分每降低，而焦炭灰分每降低1 1，炼铁焦比可降低，炼铁焦比可降低2 22.52.5，高炉利用系数可提高，高炉利用系数可提高3 3。煤中硫。煤中硫6060以上转入焦炭里，焦炭中硫分每增加以上转入焦炭里，焦炭中硫分每增加0.10.1，高炉用焦就多消耗，高炉用焦就多消耗2 2，石灰多消耗，石灰多消耗2 2，生铁产量降低，生铁产量降低2 25 5。 发电用煤灰分每降低发电用煤灰分每降低1%1%，发热量上升，发热量上升200200360J/g360J/g，每度电的标，每度电的标准耗煤减少准耗煤减少2 25g5g； 我国煤炭按平均运距我国煤炭按平均运距600k

30、m600km计算，入选计算，入选100Mt100Mt动力煤一般能去除矸动力煤一般能去除矸石石16Mt16Mt，可节省车皮，可节省车皮3232万节，节运力万节，节运力9600Mt9600Mtkmkm。 非金属矿物资源是陶瓷、建材、造纸、纺织、电子等工业部门非金属矿物资源是陶瓷、建材、造纸、纺织、电子等工业部门的原料来源。的原料来源。 天然的非金属矿物资源绝大多数是多种矿物共生，不经过分选天然的非金属矿物资源绝大多数是多种矿物共生，不经过分选提纯是无法直接利用的。如高岭土用于高级陶瓷和造纸工业时，对提纯是无法直接利用的。如高岭土用于高级陶瓷和造纸工业时，对其中铁的含量控制极严。其中铁的含量控制极严

31、。 第一章概述第一章概述1.2矿物加工在国民经济中的地位矿物加工在国民经济中的地位 矿物加工的分离技术和手段除了在冶金、煤炭、建材工业广泛应矿物加工的分离技术和手段除了在冶金、煤炭、建材工业广泛应用外，近年来正在不断向其它领域交叉渗透。用外，近年来正在不断向其它领域交叉渗透。在非金属加工领域应用在非金属加工领域应用在固体废料中（包括工业和城市垃圾）的处理和金属的再生工业中高在固体废料中（包括工业和城市垃圾）的处理和金属的再生工业中高效分离技术日益显示出它的优势；效分离技术日益显示出它的优势；在化纤工业中采用分离技术排除混入原料中的某些杂质（砂粒、玻璃屑在化纤工业中采用分离技术排除混入原料中的某

32、些杂质（砂粒、玻璃屑等）；等）；在粮食加工过程中分离技术用于选种、除杂；在粮食加工过程中分离技术用于选种、除杂；在轻工业中利用浮选法脱除废纸墨渍；在轻工业中利用浮选法脱除废纸墨渍；在医学领域中用高梯度分离法分离病毒、细菌、红血球和肿瘤细胞；在医学领域中用高梯度分离法分离病毒、细菌、红血球和肿瘤细胞；特别应当指出的是，目前在环境工程里用浮选法处理废水已卓有成效。特别应当指出的是，目前在环境工程里用浮选法处理废水已卓有成效。 矿物加工技术作为一种基本加工手段和方法，在国民经济的各部门起矿物加工技术作为一种基本加工手段和方法，在国民经济的各部门起着十分重要的作用。它的技术水平对许多经济部门产生较大影

33、响。着十分重要的作用。它的技术水平对许多经济部门产生较大影响。 矿物加工学已发展成为一门独立的学科。矿物加工学已发展成为一门独立的学科。 第一章概述第一章概述1.2矿物加工在国民经济中的地位矿物加工在国民经济中的地位在其它领域应用在其它领域应用第一章概述第一章概述1.3矿物加工与其它学科的关系矿物加工与其它学科的关系矿物加工学矿物加工学岩石力学、流体力岩石力学、流体力学、电磁学、化学、学、电磁学、化学、微生物学等微生物学等地质学、矿床学、地质学、矿床学、矿物学、晶体化学矿物学、晶体化学采矿、冶金采矿、冶金化工、环境化工、环境计算机、控制工程计算机、控制工程机械机械材材料料浮选化学浮选化学物理加

34、工学物理加工学第一章概述第一章概述1.3矿物加工与其它学科的关系矿物加工与其它学科的关系矿物加工学矿物加工学学科基础与学科基础与研究方向研究方向工艺矿物学工艺矿物学矿物组成特性的分析、鉴定矿物组成特性的分析、鉴定以岩石、断裂力学和晶体化学为基以岩石、断裂力学和晶体化学为基础，进行破碎、解离、超细粉碎础，进行破碎、解离、超细粉碎化学分离化学分离生物提取生物提取浮选浮选粉碎工程粉碎工程重力场中的分离重力场中的分离电磁场中的分离电磁场中的分离表面改性表面改性聚集与分散聚集与分散计算机技术计算机技术以流体力学为基础以流体力学为基础以电磁学、静电学为基础以电磁学、静电学为基础以表面及胶体化学、溶液化学、

35、电以表面及胶体化学、溶液化学、电化学为基础化学为基础以微生物学、化学反应工程等为基以微生物学、化学反应工程等为基础础包括萃取、离子交换、化学浸出等包括萃取、离子交换、化学浸出等以化学、材料学等为基础以化学、材料学等为基础以表面化学、颗粒学等为基础以表面化学、颗粒学等为基础以数学、计算机科学及控制科学等以数学、计算机科学及控制科学等为基础为基础第一章概述第一章概述1.3矿物加工与其它学科的关系矿物加工与其它学科的关系 矿物加工的基本作业过程就是单元操作，有着很强的通用性。矿物加工的基本作业过程就是单元操作，有着很强的通用性。 它与冶金、化学工程、环境工程、无机材料工程及颗粒技术领域的许多它与冶金

36、、化学工程、环境工程、无机材料工程及颗粒技术领域的许多单元作业是相同的。它们有着密不可分的相关关系。单元作业是相同的。它们有着密不可分的相关关系。单元单元作作业业学科学科粉粉碎碎混合混合贮贮运运聚团聚团固液分离固液分离气固气固分离分离分分级级搅搅拌拌混混匀匀球团球团造粒造粒成型成型沉降沉降过滤过滤干燥干燥收尘收尘矿物加工矿物加工冶金工业冶金工业化学工程化学工程无机材料无机材料工程工程环境工程环境工程颗粒技术颗粒技术第一章概述1.3矿物加工与其它学科的关系矿物加工与其它学科的关系单元单元作业作业学科学科颗粒分选过程颗粒分选过程离子（分子）分离过程离子（分子）分离过程化学处理化学处理生生化化过过程

37、程物理物理分选分选界面分选界面分选（含浮选）（含浮选）吸附吸附萃取萃取吸收吸收沉淀沉淀蒸馏蒸馏结晶结晶膜膜分分离离熔熔烧烧浸浸出出矿物加工矿物加工冶金工业冶金工业化学工程化学工程无机材料无机材料工程工程环境工程环境工程颗粒技术颗粒技术1名词解释名词解释矿物加工学选矿选煤品位回收率矿物矿物加工学选矿选煤品位回收率矿物粗选精选扫选粗选精选扫选2.分离过程一般包括哪几部分？分离剂主要指什么？分离过程一般包括哪几部分？分离剂主要指什么？3.常用的矿物加工方法主要有哪些？常用的矿物加工方法主要有哪些？4.矿物加工的三个基本工艺过程指什么？矿物加工的三个基本工艺过程指什么？5.什么叫流程？什么叫流程？6.

38、什么叫物料平衡？在矿物加工中有何意义？什么叫物料平衡？在矿物加工中有何意义？7.矿物加工在国民经济中有何作用？矿物加工在国民经济中有何作用？8.矿物加工学与哪些学科密切相关？矿物加工学与哪些学科密切相关？9.什么是矿物？矿物与岩石的区别？什么是矿物？矿物与岩石的区别？10.煤是否属于矿物煤是否属于矿物?为什么为什么?第一章复习思考题第一章复习思考题 内生作用的能源来自地球内部，主要指与岩浆活动有关的作用。内生作用的能源来自地球内部，主要指与岩浆活动有关的作用。由于岩浆的冷却、分异，其中的物质通过各种物理化学反应形由于岩浆的冷却、分异，其中的物质通过各种物理化学反应形成矿物的作用叫内生作用。成矿

39、物的作用叫内生作用。 岩浆岩浆地壳深处的高温高压的富含挥发分的硅酸盐熔融体。地壳深处的高温高压的富含挥发分的硅酸盐熔融体。第二章第二章 矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类2.1.1 2.1.1 矿物的成因矿物的成因矿物矿物是自然界地质作用的单质或天然化合物，是在一定的物理、是自然界地质作用的单质或天然化合物，是在一定的物理、化学作用下形成的。化学作用下形成的。 形成矿物的地质作用根据作用的性质和能量来源的不同分为形成矿物的地质作用根据作用的性质和能量来源的不同分为内生内生作用作用、外生作用外生作用及及变质作用变质作用。1.1.内生作用内生作用内生作用可根据岩浆

40、演化阶段和物理化学条件的不同而大致分为三个阶内生作用可根据岩浆演化阶段和物理化学条件的不同而大致分为三个阶段：段：（1 1）岩浆作用阶段）岩浆作用阶段 当岩浆在地下逐渐冷却时，首先结晶析出的是含量最高的硅酸盐矿物，如当岩浆在地下逐渐冷却时，首先结晶析出的是含量最高的硅酸盐矿物，如橄榄石、角闪石、长石、云母以及石英等。这些矿物组成各种侵入岩橄榄石、角闪石、长石、云母以及石英等。这些矿物组成各种侵入岩(地壳深地壳深处的熔融岩浆处的熔融岩浆 )。岩浆冷却形成各种侵入岩的作用叫岩浆作用岩浆冷却形成各种侵入岩的作用叫岩浆作用。岩浆作用是在高温（岩浆作用是在高温（65065010001000）和高压下进行

41、的，岩浆作用的）和高压下进行的，岩浆作用的矿物一矿物一般呈等粒状结构、块状或浸染状构造。般呈等粒状结构、块状或浸染状构造。(如花岗岩如花岗岩 )第二章第二章 矿物及其分类矿物及其分类（2 2）伟晶作用阶段）伟晶作用阶段 随着岩浆作用中硅酸盐大量析出，岩浆中的挥发性组分相对增加。随着岩浆作用中硅酸盐大量析出，岩浆中的挥发性组分相对增加。如果有适当的外部条件使挥发性组分不致迅速逸出，即可形成富含挥发如果有适当的外部条件使挥发性组分不致迅速逸出，即可形成富含挥发性组分的所谓性组分的所谓“伟晶岩浆伟晶岩浆”。岩浆在这种特殊条件下形成矿物的作用，岩浆在这种特殊条件下形成矿物的作用，叫伟晶作用。叫伟晶作用

42、。 伟晶岩矿物具有三个特点。（伟晶岩矿物具有三个特点。（晶粒巨大、富含挥发性组分矿物、稀有金晶粒巨大、富含挥发性组分矿物、稀有金属的矿物属的矿物） 伟晶岩是大晶体和稀有金属的宝库。伟晶岩是大晶体和稀有金属的宝库。（3）热液作用阶段）热液作用阶段如果在岩浆作用后期外压不高，岩浆中聚集的挥发性组分即进入周围岩如果在岩浆作用后期外压不高，岩浆中聚集的挥发性组分即进入周围岩石的裂隙。当温度下降到水的临界温度以下时，石的裂隙。当温度下降到水的临界温度以下时，高温气体即形成高温液体高温气体即形成高温液体-热热液液。在这种高温的气。在这种高温的气液中形成矿物的作用，叫热液作用。液中形成矿物的作用，叫热液作用

43、。热液作用中形成的硅酸盐矿物较少，热液作用中形成的硅酸盐矿物较少，大量出现的是钨、锡、钼、铁、铜、大量出现的是钨、锡、钼、铁、铜、铅、锌、锑、砷、金等元素的矿物，铅、锌、锑、砷、金等元素的矿物，以及石英、萤石、方解石等所谓非金属矿以及石英、萤石、方解石等所谓非金属矿物。物。由这些矿物组成的热液矿床是特种和有色金属的最主要的来源。由这些矿物组成的热液矿床是特种和有色金属的最主要的来源。（4）火山作用）火山作用如果地下深处的岩浆不是在地下深处冷凝，而是直接喷溢地表后迅速冷如果地下深处的岩浆不是在地下深处冷凝，而是直接喷溢地表后迅速冷凝，凝，即称火山作用即称火山作用。火山作用形成各种火山岩，如玄武岩

44、、安山岩、流纹岩等。火山作用形成各种火山岩，如玄武岩、安山岩、流纹岩等。2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类外生作用是外力（太阳能、水、大气和生物）地质作用外生作用是外力（太阳能、水、大气和生物）地质作用的一种特殊形式。的一种特殊形式。（1）风化作用）风化作用物理风化物理风化在常温常压下进行。只把矿物破碎而不在常温常压下进行。只把矿物破碎而不形成新矿物；形成新矿物；化学风化化学风化使矿物破坏，其组分转入溶液或改造为使矿物破坏，其组分转入溶液或改造为新矿物。新矿物。风化作用形成的矿物集合体，常

45、具有多孔状、土状、风化作用形成的矿物集合体，常具有多孔状、土状、皮壳状等形态。皮壳状等形态。2 2外生作用外生作用2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类机械沉积机械沉积当风化产物被水流冲刷和再沉积时，物理和化学性质相对稳定当风化产物被水流冲刷和再沉积时，物理和化学性质相对稳定的矿物，就形成机械沉积。如长石、石英砂及少量的重矿物，构成砂岩等沉积的矿物，就形成机械沉积。如长石、石英砂及少量的重矿物，构成砂岩等沉积岩。岩。沉积作用虽不产生新物质，但会使某些矿物富集。沉积作用虽不产生新物质，但会使某些矿物富集。胶体沉积胶体沉积风化作用中形成的难溶物质大部分以水胶体的形式

46、搬运到湖、风化作用中形成的难溶物质大部分以水胶体的形式搬运到湖、海等水盆地中沉积下来。这些物质主要是各种硅酸盐粘土矿物，铁、锰、硅、海等水盆地中沉积下来。这些物质主要是各种硅酸盐粘土矿物，铁、锰、硅、铝的氧化物和氢氧化物等。胶体沉积的矿物常形成致密状、鲕状、豆状、肾状铝的氧化物和氢氧化物等。胶体沉积的矿物常形成致密状、鲕状、豆状、肾状等形态。等形态。结晶沉积结晶沉积主要是各种物质在过饱和情况下的沉积。如干旱区内陆湖泊主要是各种物质在过饱和情况下的沉积。如干旱区内陆湖泊中的石盐、硼砂，封闭或半封闭海湾中的石盐、钾盐、硬石膏的沉积。中的石盐、硼砂，封闭或半封闭海湾中的石盐、钾盐、硬石膏的沉积。生物

47、沉积生物沉积为生物有机体作用的结果。常由生物的骨骼和遗骸堆积而成。为生物有机体作用的结果。常由生物的骨骼和遗骸堆积而成。如石灰岩、硅藻土、煤、油页岩、石油等。如石灰岩、硅藻土、煤、油页岩、石油等。2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类（2 2）沉积作用）沉积作用地壳中已形成的矿物群体在地壳内部温度和压力作用下所地壳中已形成的矿物群体在地壳内部温度和压力作用下所发生的结构、构造或矿物成分和矿物组成的变化过程，发生的结构、构造或矿物成分和矿物组成的变化过程，称谓变称谓变质作用质作用。按发生变质作用的原因的不同，可将变质作用分为区域变按发生变质作用的原因的不同，可将变

48、质作用分为区域变质和接触变质二种类型。质和接触变质二种类型。（1）区域变质作用）区域变质作用广大的区域中，已形成的岩石因区域构造变动产生的高温、广大的区域中，已形成的岩石因区域构造变动产生的高温、高压使岩石的矿物成分发生变化的作用称为区域变质作用。区高压使岩石的矿物成分发生变化的作用称为区域变质作用。区域变质作用形成的矿物随着变质深度的加大，一方面是向生成域变质作用形成的矿物随着变质深度的加大，一方面是向生成不含不含OH的方向发展，一方面是向体积小、比重大的矿物转化。的方向发展，一方面是向体积小、比重大的矿物转化。在区域变质作用中常形成各种板岩、片岩等岩石。在区域变质作用中常形成各种板岩、片岩

49、等岩石。3 3变质作用变质作用2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类2）接触变质作用）接触变质作用当岩浆侵入到围岩中，改变了周围岩石的物理化学条件，使原有矿物得当岩浆侵入到围岩中，改变了周围岩石的物理化学条件，使原有矿物得到改造而形成新的作用，称为接触变质作用。包括热变质作用和接触交代作到改造而形成新的作用，称为接触变质作用。包括热变质作用和接触交代作用。用。接触热变质作用：接触热变质作用：岩浆侵入围岩受到热的影响而引起的变质作用。岩浆侵入围岩受到热的影响而引起的变质作用。接触交代作用：中酸性岩浆侵入与碳酸盐岩石间接触发生成分交换的交接触交代作用：中酸性岩浆侵入

50、与碳酸盐岩石间接触发生成分交换的交代反应。代反应。3 3变质作用变质作用2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类1.煤的形成煤的形成煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用，演变而成的沉积矿物。煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用，演变而成的沉积矿物。成煤的原始物质是植物。高等植物形成的煤为腐植煤类，低等植物形成的成煤的原始物质是植物。高等植物形成的煤为腐植煤类，低等植物形成的煤为腐泥煤类，由高等植物和低等植物共同形成的煤为腐植腐泥煤类。煤为腐泥煤类，由高等植物和低等植物共同形成的煤为腐植腐泥煤类。煤的形成过程包括两个阶段，即泥炭化阶段和煤化阶段。煤的

51、形成过程包括两个阶段，即泥炭化阶段和煤化阶段。（1）泥炭化阶段）泥炭化阶段 当大批植物死亡后，植物遗骸聚集在低洼沼泽和湖泊中。当大批植物死亡后，植物遗骸聚集在低洼沼泽和湖泊中。水中大量的喜氧细菌对植物遗骸的堆积层进行氧化分解，这一作用称为菌水中大量的喜氧细菌对植物遗骸的堆积层进行氧化分解，这一作用称为菌解或称为生物化学作用。解或称为生物化学作用。 由于分解所产生的物质使水质发生变化，喜氧细菌难以生存，此时，植物由于分解所产生的物质使水质发生变化，喜氧细菌难以生存，此时，植物遗骸的氧化分解并不完全。遗骸的氧化分解并不完全。随着堆积层作用的下沉，在沼泽深处的厌氧细菌与植物遗骸的分解产物又随着堆积层

52、作用的下沉，在沼泽深处的厌氧细菌与植物遗骸的分解产物又相互作用，分解作用和化合作用相互交错而形成了新的产物，相互作用，分解作用和化合作用相互交错而形成了新的产物，即泥炭即泥炭。这就是这就是泥炭化作用阶段或称生物化学作用阶段。泥炭化作用阶段或称生物化学作用阶段。 高等植物经过这一阶段形成高等植物经过这一阶段形成泥炭泥炭，低等植物经过这一阶段则形成，低等植物经过这一阶段则形成腐泥腐泥。2.1.2煤炭的形成与地质年代煤炭的形成与地质年代2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类（2）煤化作用）煤化作用当当泥炭层在地层下部的高温和覆盖层的挤压下，导致其化学组成发生泥炭层在地

53、层下部的高温和覆盖层的挤压下，导致其化学组成发生缓慢变化，逐渐过渡成为密度较大、腐植酸减少、含碳量增大、氧含量缓慢变化，逐渐过渡成为密度较大、腐植酸减少、含碳量增大、氧含量减少的褐煤，这个过程是煤化作用的开始阶段，也称减少的褐煤，这个过程是煤化作用的开始阶段，也称成岩作用成岩作用。这一作用发生在地表浅处，温度一般不超过这一作用发生在地表浅处，温度一般不超过70。当褐煤继续受地壳运动的影响，下降到地壳的较深处，受到地壳内部当褐煤继续受地壳运动的影响，下降到地壳的较深处，受到地壳内部不断增高的压力和温度的影响，引起了煤的内部分子结构、物理和化学不断增高的压力和温度的影响，引起了煤的内部分子结构、物

54、理和化学性质的变化，褐煤转变成烟煤，由烟煤又转变成无烟煤。这种转变属于性质的变化，褐煤转变成烟煤，由烟煤又转变成无烟煤。这种转变属于物理化学作用，也称物理化学作用，也称变质作用变质作用。成岩作用和变质作用统称煤化作用。成岩作用和变质作用统称煤化作用。2 2成煤地质年代成煤地质年代煤属于一种有机生物岩，是由不同地质年代的植物在死亡以后形成的。煤属于一种有机生物岩，是由不同地质年代的植物在死亡以后形成的。地质年代是地壳发展的时间表，它的成煤时代见表地质年代是地壳发展的时间表，它的成煤时代见表1 14 4。 2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类矿物的形态是指矿物的单

55、体及同种矿物集合体的形状特点。矿物的形态是指矿物的单体及同种矿物集合体的形状特点。矿物的形态主矿物的形态主要取决于矿物的化学成分和内部结构，是矿物的重要外表特征之一要取决于矿物的化学成分和内部结构，是矿物的重要外表特征之一。 矿物的形态矿物的形态：单体；集合体。：单体；集合体。在自然界，矿物多数呈集合体出现，但是也出现具有规则几何多面体形态在自然界，矿物多数呈集合体出现，但是也出现具有规则几何多面体形态的单晶体。的单晶体。 1.1.矿物的单体形态矿物的单体形态只有晶质矿物才有可能呈现单体，所以矿物单体形态就是指矿物单晶体的只有晶质矿物才有可能呈现单体，所以矿物单体形态就是指矿物单晶体的形态。形

56、态。 （1 1）理想晶体与实际晶体）理想晶体与实际晶体 理想晶体理想晶体 它的内部结构严格地服从空间格子规律，外形就应为规则的它的内部结构严格地服从空间格子规律，外形就应为规则的几何多面体，面平、棱直，几何多面体，面平、棱直，同一单形的晶面同形等大同一单形的晶面同形等大。 实际晶体实际晶体 就内部构造而言，并非是严格地按照空间格子规律所形成的就内部构造而言，并非是严格地按照空间格子规律所形成的均匀整体。往往是由许多个别理想的均匀块段组成的单晶体，这些块段并不均匀整体。往往是由许多个别理想的均匀块段组成的单晶体，这些块段并不相互平等，从而形成相互平等，从而形成“镶嵌构造镶嵌构造”。并且还会存在空

57、位、位错、歪晶等各种。并且还会存在空位、位错、歪晶等各种构造缺陷。构造缺陷。 2.1.3矿物的形态矿物的形态2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类（2 2）晶体习性晶体习性 晶体习性主要指矿物单体在三维空间发育和延伸情况。大致有以下三晶体习性主要指矿物单体在三维空间发育和延伸情况。大致有以下三种类型：种类型：粒状（三向等长）粒状（三向等长） 矿物单体在三维空间发育程度基本相等时的形状矿物单体在三维空间发育程度基本相等时的形状称为粒状。称为粒状。片状和板状（二向延长）片状和板状（二向延长） 单体沿两个方向伸展，第三向不很发育。单体沿两个方向伸展，第三向不很发育。具

58、有二向延长的矿物，其内部结构中常具有坚强的构造层。具有二向延长的矿物，其内部结构中常具有坚强的构造层。 柱状（单向伸长）柱状（单向伸长） 单体延一向伸长，其形态称为柱状。单体延一向伸长，其形态称为柱状。 2.2.矿物集合体的形态矿物集合体的形态 矿物的集合体形态是指同种矿物多个单体的集合方式。矿物的集合体形态是指同种矿物多个单体的集合方式。矿物集合体的形态主要取决于单体的形态和它们的集合方式。矿物集合体的形态主要取决于单体的形态和它们的集合方式。根据集合体中矿物颗粒的大小可分为三种：根据集合体中矿物颗粒的大小可分为三种：显晶集合体（肉眼可辨）、显晶集合体（肉眼可辨）、隐晶集合体和胶态集合体（借

59、助显微镜）隐晶集合体和胶态集合体（借助显微镜）。 2矿物及其分类矿物及其分类2.12.1矿物成因及其分类矿物成因及其分类矿物的分类方法有多种，常用的分类方法有工业分类、成因分类和晶体矿物的分类方法有多种，常用的分类方法有工业分类、成因分类和晶体化学分类。下面主要介绍晶体化学分类法。化学分类。下面主要介绍晶体化学分类法。1.1.矿物的晶体化学矿物的晶体化学分类分类以矿物的化学成分和晶体结构作为矿物的分类依据是比较通用的一种分以矿物的化学成分和晶体结构作为矿物的分类依据是比较通用的一种分类方法。类方法。晶体化学的分类体系和原则如下：晶体化学的分类体系和原则如下：大类大类将化合物类型和化学键相同或相

60、似的矿物归为一大类。将化合物类型和化学键相同或相似的矿物归为一大类。类类在大类范围内，把具有在大类范围内，把具有相同阴离子或络阴离子相同阴离子或络阴离子的矿物归并为为小类。的矿物归并为为小类。构成分类体系中的第二级。构成分类体系中的第二级。簇簇是分类体系中的第三级。将是分类体系中的第三级。将化学成分类似、晶体结构相同化学成分类似、晶体结构相同的矿物，的矿物，划分为一个簇。同一簇的矿物常常具有相同的构造类型。划分为一个簇。同一簇的矿物常常具有相同的构造类型。 种种是分类体系中的第四级。同种矿物具有相同的成分和构造。其类质是分类体系中的第四级。同种矿物具有相同的成分和构造。其类质同象而产生的变化，