矿业与金属冶炼作业指导书

矿业与金属冶炼作业指导书TOC\o"1-2"\h\u29172第1章矿业基础知识 3207651.1矿石成因与分类 3278411.1.1矿石成因 31711.1.2矿石分类 466251.2矿山地质与勘探 4294561.2.1矿山地质 4199681.2.2矿山勘探 419173第2章矿山开采 5101212.1矿山设计原则 5251722.2矿山开采方法 581242.3矿山环境保护与治理 615958第3章矿石破碎与筛分 6157503.1矿石破碎工艺 6206553.1.1初碎 6163763.1.2细碎 699903.1.3精碎 614213.2矿石筛分技术 7224183.2.1预筛分 7242343.2.2干筛分 7164163.2.3湿筛分 7115053.3破碎与筛分设备选择 747543.3.1破碎设备 7323553.3.2筛分设备 716897第4章矿石磨矿与分级 726644.1矿石磨矿工艺 8159004.1.1干式磨矿 8266734.1.2湿式磨矿 857754.2矿石分级技术 8207544.2.1沉降分级 8118774.2.2水力分级 858294.2.3筛分分级 8101884.3磨矿与分级设备选择 8298794.3.1磨矿设备 8129614.3.2分级设备 923761第5章矿物加工与选矿 9319155.1矿物加工方法 990415.1.1物理方法 9144535.1.2化学方法 9191245.1.3生物方法 961785.2重选与浮选工艺 9306665.2.1重选工艺 9173265.2.1.1跳汰分选 959775.2.1.2摇床分选 9200965.2.1.3离心选矿 10189505.2.2浮选工艺 1036355.2.2.1粗选 1041885.2.2.2扫选 1012815.2.2.3再选 10164205.3精选与脱水工艺 10256565.3.1精选工艺 10218715.3.2脱水工艺 1039995.3.2.1过滤脱水 1042775.3.2.2干燥脱水 1025341第6章金属冶炼概述 1084926.1金属冶炼基本概念 10184306.2金属冶炼方法分类 11281836.2.1火法冶炼 11123016.2.2湿法冶炼 114146.3冶炼设备与工艺流程 11271406.3.1冶炼设备 11284696.3.2工艺流程 1125448第7章热处理与熔炼 12324267.1热处理工艺 12316857.1.1热处理概述 12134457.1.2热处理类型 12255987.1.3热处理工艺参数 12190927.2熔炼工艺 12289967.2.1熔炼概述 124007.2.2熔炼类型 12185667.2.3熔炼工艺参数 13156857.3热处理与熔炼设备 13119277.3.1热处理设备 1398917.3.2熔炼设备 13272377.3.3辅助设备 1311166第8章金属铸造与锻造 13209718.1金属铸造工艺 13130008.1.1砂型铸造 1381458.1.2金属型铸造 14187008.1.3压力铸造 14242668.1.4离心铸造 145008.2金属锻造工艺 14248868.2.1自由锻造 14182688.2.2模具锻造 14119298.2.3精密锻造 14316188.2.4超塑性锻造 14240248.3铸造与锻造设备 14104498.3.1铸造设备 14190458.3.2锻造设备 155344第9章金属加工与成型 15173399.1金属加工方法 15308369.1.1切削加工 1545759.1.2压力加工 15277859.1.3铸造加工 15160649.1.4焊接加工 15237249.2金属成型工艺 15214129.2.1塑性成型 1544039.2.2弹性成型 16143509.2.3粉末成型 16150429.2.4复合材料成型 16187619.3金属加工与成型设备 16303979.3.1金属切削机床 16195749.3.2压力机 16136889.3.3铸造设备 16283159.3.4焊接设备 163751第10章矿业与金属冶炼安全与环保 16520710.1矿山安全规程 161465410.1.1矿山安全基础知识 171288510.1.2矿山类型及预防措施 171295710.1.3矿山安全监测与应急处理 171799910.2冶炼过程安全管理 17205310.2.1冶炼过程安全基础知识 172385310.2.2冶炼设备安全操作规程 17736510.2.3冶炼过程危险性分析及控制措施 171407910.3环境保护与污染治理措施 172323210.3.1环境保护政策与法规 172454510.3.2矿业与金属冶炼环境污染治理技术 172668610.3.3环境保护设施运行与管理 17335310.3.4环境监测与应急预案 17第1章矿业基础知识1.1矿石成因与分类1.1.1矿石成因矿石成因研究是了解矿物资源形成过程的基础。矿石成因主要包括内因、外因和变质成因三种类型。（1）内因：指岩石圈内部热能作用下，地壳内部物质重熔、分异、迁移和富集的过程。内生矿床主要分布在岩浆岩、伟晶岩和热液活动中。（2）外因：指地表岩石在水、风、冰等外力作用下，发生机械破碎、化学风化和生物风化等过程，使有用矿物富集形成的矿床。外生矿床主要分布在沉积岩中。（3）变质成因：指原有岩石在地下深处，受地壳运动和岩浆活动影响，发生温度、压力等物理化学条件的变化，使原有岩石中的有用矿物重新组合、富集形成的矿床。变质矿床主要分布在变质岩中。1.1.2矿石分类矿石分类主要依据矿石的成因、矿石类型、矿物组成和工业用途等方面进行。（1）按成因分类：分为内生矿床、外生矿床和变质矿床。（2）按矿石类型分类：分为金属矿床、非金属矿床和能源矿床。（3）按矿物组成分类：分为单矿床、多矿床和复合矿床。（4）按工业用途分类：分为黑色金属矿床、有色金属矿床、贵金属矿床、稀有金属矿床、放射性元素矿床和非金属矿床等。1.2矿山地质与勘探1.2.1矿山地质矿山地质研究主要包括以下几个方面：（1）地层岩性：研究矿区的地层分布、岩性特征、岩相变化等。（2）构造特征：分析矿区的构造形态、断裂分布、构造活动等。（3）岩浆活动：研究矿区的岩浆岩分布、岩浆侵入、喷发等。（4）矿床地质：探讨矿床的成因、类型、规模、分布等。（5）围岩蚀变：研究矿区围岩的物理化学变化及其对矿床的影响。1.2.2矿山勘探矿山勘探是在矿山地质研究的基础上，采用地质、地球物理、地球化学等多种方法，对矿床进行详细的调查、评价和预测。（1）地质勘探：包括野外调查、钻探、坑探、槽探等方法。（2）地球物理勘探：利用地球物理场与地质体的相互关系，对矿床进行勘探。（3）地球化学勘探：通过分析土壤、岩石、水系沉积物等样品中的元素含量，圈定矿化异常。（4）遥感勘探：利用卫星遥感影像，结合地质、地球物理、地球化学等数据，进行矿床预测。（5）勘探成果评价：对勘探成果进行综合分析，评价矿床的工业价值和开发前景。第2章矿山开采2.1矿山设计原则矿山设计是矿山开采的基础工作，关系到矿产资源的安全、高效开发和环境保护。在设计矿山时，应遵循以下原则：（1）合法合规原则：矿山设计应严格遵守国家相关法律法规，保证矿产资源开发合法、合规。（2）安全高效原则：矿山设计要保证矿山生产过程中的人员、设备安全，提高矿产资源开发效率。（3）资源合理利用原则：矿山设计应充分考虑矿产资源的赋存条件，实现资源的高效、合理开发。（4）环境保护原则：矿山设计要注重环境保护，降低开采活动对生态环境的影响。（5）可持续发展原则：矿山设计应兼顾经济效益、社会效益和环境效益，实现矿产资源的可持续开发。2.2矿山开采方法根据矿床的赋存条件、矿产种类和市场需求，选择合适的矿山开采方法。常见的矿山开采方法包括：（1）露天开采：适用于矿床赋存于地表或浅部，矿石品位较高，易于露天剥离的矿床。该方法具有生产效率高、投资少、建设周期短等优点。（2）地下开采：适用于矿床赋存较深、矿石品位较低、不宜露天开采的矿床。地下开采可分为井工开采、地下溶浸开采等。（3）联合开采：针对矿床赋存条件复杂、单一开采方法难以满足要求的情况，采用露天与地下相结合的开采方法。（4）原地浸出开采：适用于低品位、难选冶矿石，通过注入浸出剂，使矿石中的有价金属溶解，再进行提取。2.3矿山环境保护与治理矿山开采在带来经济效益的同时也会对生态环境造成一定影响。为保护环境，减少矿山开采对生态环境的影响，应采取以下措施：（1）矿山生态环境保护：在矿山设计阶段，充分考虑矿山开采对生态环境的影响，制定合理的生态环境保护措施。（2）矿山废水处理：对矿山废水进行处理，保证达到国家排放标准，减少对水环境的影响。（3）矿山废气处理：对矿山废气进行处理，保证达到国家排放标准，减少对大气环境的影响。（4）矿山固体废弃物处理：对矿山固体废弃物进行分类、堆存、处置，避免环境污染。（5）矿山土地复垦：在矿山开采结束后，对矿山土地进行复垦，恢复土地生产力，改善生态环境。（6）矿山生态环境监测：建立健全矿山生态环境监测体系，实时掌握矿山生态环境变化，为矿山环境保护与治理提供科学依据。第3章矿石破碎与筛分3.1矿石破碎工艺矿石破碎工艺是将原矿进行物理加工，减小矿石粒度，提高矿石品质的重要环节。矿石破碎主要包括以下几种工艺：3.1.1初碎初碎是将原矿经过粗碎机进行破碎，将矿石粒度减小至150mm以下，以便进行下一步的细碎处理。3.1.2细碎细碎是在初碎的基础上，通过细碎机将矿石粒度进一步减小，通常要求矿石粒度在1020mm范围内。3.1.3精碎精碎是对细碎后的矿石进行进一步破碎，以达到更小的粒度，通常要求矿石粒度在5mm以下。3.2矿石筛分技术矿石筛分技术是将破碎后的矿石进行粒度分类，以实现矿石的分级利用。矿石筛分主要包括以下几种技术：3.2.1预筛分预筛分是在矿石破碎过程中对矿石进行初步筛选，将不合格的粒度矿石提前筛选出来，避免过度破碎，提高破碎效率。3.2.2干筛分干筛分是利用振动筛对干燥矿石进行筛分，适用于水分含量较低的矿石。3.2.3湿筛分湿筛分是将矿石浸泡在水中进行筛分，适用于水分含量较高的矿石，有利于减少筛分过程中的扬尘污染。3.3破碎与筛分设备选择在矿石破碎与筛分过程中，设备的选择。以下是几种常见的破碎与筛分设备及其选择原则：3.3.1破碎设备（1）颚式破碎机：适用于粗碎，具有结构简单、操作方便、破碎效率高等特点。（2）圆锥破碎机：适用于细碎，具有产品粒度均匀、功能稳定等优点。（3）立式冲击破碎机：适用于精碎，具有破碎效果好、能耗低等特点。3.3.2筛分设备（1）振动筛：适用于干筛分和湿筛分，具有筛分效率高、操作简便等优点。（2）棒条筛：适用于对粘性矿石的筛分，具有不易堵塞、筛分效果好等特点。（3）振动给料机：在破碎与筛分过程中，用于均匀给料，保证破碎和筛分效果。在选择破碎与筛分设备时，应考虑矿石性质、生产规模、投资预算等因素，保证设备选型合理、经济、高效。第4章矿石磨矿与分级4.1矿石磨矿工艺矿石磨矿工艺是将原矿经过破碎后，进一步减小矿物颗粒尺寸，以满足后续选矿工艺对矿石粒度的要求。磨矿工艺主要包括干式磨矿和湿式磨矿两种方式。4.1.1干式磨矿干式磨矿工艺适用于含水分较少的矿石。磨矿过程中，矿石在干燥状态下被研磨，通过磨矿介质（如钢球、钢棒等）与矿石之间的冲击、挤压和摩擦作用，实现矿石粒度的减小。4.1.2湿式磨矿湿式磨矿工艺适用于含水分较多的矿石。磨矿过程中，矿石与水混合形成矿浆，通过磨矿介质与矿石之间的作用，实现矿石粒度的减小。湿式磨矿具有磨矿效率高、矿浆浓度易控制、磨矿介质磨损小等优点。4.2矿石分级技术矿石分级技术是根据矿石颗粒的粒度大小，将磨矿后的矿浆分为不同级别的产品。矿石分级主要有以下几种方法：4.2.1沉降分级沉降分级是利用矿浆中不同粒度颗粒的沉降速度差异，实现矿石颗粒的分级。常用的沉降分级设备有沉降槽、螺旋分级机等。4.2.2水力分级水力分级是利用矿浆在水中流动时，不同粒度颗粒所受阻力不同，实现矿石颗粒的分级。常用的水力分级设备有水力旋流器、水力分级箱等。4.2.3筛分分级筛分分级是通过筛网对矿浆进行过滤，将不同粒度的矿石颗粒分开。常用的筛分设备有振动筛、旋转筛等。4.3磨矿与分级设备选择磨矿与分级设备的选择应根据矿石性质、生产规模、工艺要求等因素综合考虑。以下为几种常见的磨矿与分级设备：4.3.1磨矿设备（1）球磨机：适用于湿式磨矿，具有结构简单、操作方便、处理能力大等优点。（2）棒磨机：适用于干式磨矿，磨矿效率较高，适用于硬度较大的矿石。（3）立式磨机：占地面积小，磨矿效率高，适用于细磨和超细磨。4.3.2分级设备（1）沉降槽：适用于粗分级，分级粒度范围较大，设备结构简单。（2）水力旋流器：适用于细分级，分级效率高，占地面积小。（3）振动筛：适用于干式分级，筛分粒度范围广泛，操作简便。（4）旋转筛：适用于湿式分级，筛分效率高，但筛网易堵塞。在选择磨矿与分级设备时，应充分考虑矿石性质、生产规模、工艺要求等因素，合理匹配设备，以提高磨矿与分级效率，降低生产成本。第5章矿物加工与选矿5.1矿物加工方法矿物加工是将原矿进行处理，分离出有用矿物与废石，以便进一步提取金属或其他有价组分的过程。矿物加工方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。5.1.1物理方法物理方法主要依据矿物的物理性质差异进行分离，包括重力选矿、磁选、电选、摩擦和磨损等。5.1.2化学方法化学方法是通过化学反应提取有用组分，如浸出、氰化、电解等。5.1.3生物方法生物方法利用微生物对矿物进行氧化、还原、吸附等作用，实现有用组分的提取。5.2重选与浮选工艺5.2.1重选工艺重选工艺是利用矿物的密度差异进行分选的方法。主要包括跳汰、摇床、离心选矿等。5.2.1.1跳汰分选跳汰分选是在垂直交变流的作用下，使矿物按密度分层，从而实现分选。5.2.1.2摇床分选摇床分选是利用振动机构产生振动，使矿物在床面上进行分选。5.2.1.3离心选矿离心选矿是利用离心力场使矿物按密度分离，适用于细粒矿物的分选。5.2.2浮选工艺浮选工艺是利用矿物表面的物理化学性质差异，通过添加浮选剂，使有用矿物在气泡作用下上浮至矿浆表面，实现分选。5.2.2.1粗选粗选是在较粗的粒度下进行浮选，去除大量废石，得到粗精矿。5.2.2.2扫选扫选是对粗选尾矿进行再次浮选，提高金属回收率。5.2.2.3再选再选是对粗精矿进行进一步处理，提高精矿品位。5.3精选与脱水工艺5.3.1精选工艺精选工艺是对浮选得到的粗精矿进行进一步处理，提高精矿品位。主要包括重选、磁选、电选等方法。5.3.2脱水工艺脱水工艺是将精矿中的水分去除，得到合格的产品。主要包括过滤、干燥等方法。5.3.2.1过滤脱水过滤脱水是通过施加压力，使矿浆通过过滤介质，实现固液分离。5.3.2.2干燥脱水干燥脱水是通过加热，使矿物体内的水分蒸发，达到脱水的目的。常用的干燥设备有回转干燥机、流化床干燥机等。第6章金属冶炼概述6.1金属冶炼基本概念金属冶炼是指将金属矿物经过一系列物理、化学方法加工，提取出金属的过程。金属矿物主要包括金属氧化物、硫化物、碳酸盐等，金属冶炼的主要目的是为了获得高纯度的金属及其合金。冶炼过程中，通常涉及到矿石的破碎、磨矿、选矿、焙烧、熔炼、精炼等环节。6.2金属冶炼方法分类金属冶炼方法主要分为火法冶炼和湿法冶炼两大类。6.2.1火法冶炼火法冶炼是指利用高温热能将金属矿物分解、还原、氧化等化学反应，从而获得金属及其合金的方法。火法冶炼主要包括以下几种：（1）还原法：通过加热和还原剂使金属矿物中的金属氧化物还原成金属。（2）氧化法：通过加热和氧化剂使金属矿物中的金属硫化物氧化成金属。（3）熔炼法：将金属矿物与熔剂混合，加热至熔融状态，使金属与脉石分离。6.2.2湿法冶炼湿法冶炼是指利用溶液中的化学试剂与金属矿物发生反应，从而提取金属的方法。湿法冶炼主要包括以下几种：（1）浸出法：将金属矿物与化学试剂反应，使金属离子进入溶液，再通过其他方法提取金属。（2）萃取法：利用有机溶剂与金属离子形成络合物，实现金属的提取。（3）电解法：在电解质溶液中，通过电解使金属离子还原成金属。6.3冶炼设备与工艺流程6.3.1冶炼设备冶炼设备主要包括破碎设备、磨矿设备、选矿设备、焙烧设备、熔炼设备、精炼设备等。这些设备的选择和配置取决于金属矿物的性质、冶炼方法及生产规模。6.3.2工艺流程冶炼工艺流程主要包括以下几个阶段：（1）矿石准备：包括破碎、磨矿、选矿等过程，目的是提高金属矿物的品位，为后续冶炼创造条件。（2）焙烧：将选矿后的精矿进行氧化或还原焙烧，使金属矿物中的金属氧化物或硫化物转化为易于熔炼的形态。（3）熔炼：将焙烧后的精矿与熔剂混合，加热至熔融状态，使金属与脉石分离。（4）精炼：对熔炼后的金属进行化学或物理方法处理，去除杂质，提高金属纯度。（5）提取与回收：采用湿法冶炼等方法，从溶液中提取金属，并进行回收和利用。（6）尾矿处理：对冶炼过程中产生的尾矿进行处理，实现资源的综合利用和环境保护。第7章热处理与熔炼7.1热处理工艺7.1.1热处理概述热处理是通过控制加热、保温和冷却等过程，改变金属材料的组织结构，从而获得所需功能的一种工艺方法。热处理工艺在矿业与金属冶炼领域具有重要作用。7.1.2热处理类型（1）退火处理：降低硬度，改善加工功能，消除内应力。（2）正火处理：提高硬度和强度，改善耐磨性。（3）淬火处理：提高硬度和耐磨性，降低韧性。（4）回火处理：调整淬火后的硬度和韧性，提高材料的综合功能。7.1.3热处理工艺参数（1）加热温度：根据材料种类和热处理类型选择合适的加热温度。（2）保温时间：保证材料内部温度均匀，达到预期组织结构。（3）冷却速度：影响材料组织结构和功能的关键因素。7.2熔炼工艺7.2.1熔炼概述熔炼是将金属和非金属原料加热至熔化状态，通过化学反应和物理变化，制备出所需成分和功能的金属材料的工艺过程。7.2.2熔炼类型（1）火法熔炼：利用高温火焰直接加热原料，适用于铜、铅、锌等金属的冶炼。（2）湿法熔炼：利用溶液或熔盐等介质进行熔炼，适用于贵金属、稀土等金属的提取。7.2.3熔炼工艺参数（1）熔炼温度：根据金属种类和熔炼设备选择合适的熔炼温度。（2）熔炼时间：保证原料充分熔化，反应充分进行。（3）熔炼气氛：控制熔炼过程中的气氛，防止氧化、还原等反应。7.3热处理与熔炼设备7.3.1热处理设备（1）箱式电阻炉：适用于批量热处理，具有温度均匀、操作简便等优点。（2）井式电阻炉：适用于大型工件热处理，具有加热速度快、节能等优点。（3）熔盐浴炉：适用于高精度要求的热处理，具有温度稳定、可控性强等优点。7.3.2熔炼设备（1）冲天炉：适用于火法熔炼，具有结构简单、操作方便等优点。（2）反射炉：适用于高温度要求的熔炼，具有热效率高、节能等优点。（3）电炉：适用于湿法熔炼，具有温度控制精确、环境污染小等优点。7.3.3辅助设备（1）加热设备：如燃气加热器、电加热器等，用于提供热源。（2）冷却设备：如冷却塔、冷却器等，用于控制热处理和熔炼过程中的冷却速度。（3）自动化控制系统：用于实现热处理和熔炼工艺参数的精确控制，提高生产效率和产品质量。第8章金属铸造与锻造8.1金属铸造工艺金属铸造工艺是将熔化的金属液体浇注到预先准备好的模具中，经过冷却、凝固，获得一定形状、尺寸和功能的铸件的方法。本章主要介绍以下几种金属铸造工艺：8.1.1砂型铸造砂型铸造是一种传统的铸造方法，采用砂型作为模具。根据造型方法的不同，可分为手工造型、机械造型和真空吸铸等。8.1.2金属型铸造金属型铸造是采用金属模具进行铸造的方法，具有铸件精度高、表面质量好、生产效率高等优点。8.1.3压力铸造压力铸造是利用高压将熔化的金属液体快速注入金属模具，并在压力作用下凝固成型的铸造方法。适用于生产形状复杂、尺寸精度高的铸件。8.1.4离心铸造离心铸造是利用离心力将金属液体分布在旋转的模具内，使其在离心力作用下凝固成型的铸造方法。适用于生产旋转体类铸件。8.2金属锻造工艺金属锻造工艺是对金属进行加热、变形和冷却，以获得所需形状、尺寸和功能的加工方法。本章主要介绍以下几种金属锻造工艺：8.2.1自由锻造自由锻造是通过对金属施加外力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的锻造方法。适用于生产简单形状的锻件。8.2.2模具锻造模具锻造是利用模具对金属进行塑性变形的锻造方法，具有生产效率高、锻件精度高等优点。8.2.3精密锻造精密锻造是在室温或较低温度下，对金属进行高精度塑性变形的锻造方法。适用于生产高精度、高强度、高耐磨性的锻件。8.2.4超塑性锻造超塑性锻造是利用金属在特定条件下具有超塑性现象，进行塑性变形的锻造方法。适用于生产复杂形状、微细结构的锻件。8.3铸造与锻造设备8.3.1铸造设备铸造设备包括熔炼设备、造型设备、浇注设备、清理设备等。其中，熔炼设备主要有炉子、炉衬、加热元件等；造型设备包括手工造型工具、机械造型机、真空吸铸机等；浇注设备主要有浇包、浇注机等；清理设备包括砂轮机、抛丸机、酸洗机等。8.3.2锻造设备锻造设备主要包括锻造锤、压力机、摩擦压力机、液压机等。锻造锤分为空气锤、蒸汽锤、电液锤等；压力机分为机械压力机、螺旋压力机、曲柄压力机等；摩擦压力机和液压机适用于大型锻件的生产。本章对金属铸造与锻造工艺及其设备进行了详细介绍，旨在为矿业与金属冶炼作业提供技术支持。在实际生产过程中，应根据铸件和锻件的形状、尺寸、功能要求以及生产条件，合理选择铸造和锻造工艺及设备。第9章金属加工与成型9.1金属加工方法金属加工方法主要包括以下几种：切削加工、压力加工、铸造加工和焊接加工。这些加工方法在金属加工领域具有广泛的应用。9.1.1切削加工切削加工是通过切削工具与金属表面之间的相对运动，去除多余金属，以达到所需形状和尺寸的加工方法。主要包括车削、铣削、刨削、磨削等。9.1.2压力加工压力加工是利用外力使金属产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。主要包括锻造、挤压、拉伸、冲压等。9.1.3铸造加工铸造加工是将金属熔化后，倒入预先准备好的模具中，冷却凝固形成所需形状的加工方法。根据铸造方法的不同，可分为砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等。9.1.4焊接加工焊接加工是利用加热或加压的方式，使金属之间形成原子间的结合，从而连接两个或多个金属件的加工方法。主要包括气焊、电焊、激光焊、电子束焊等。9.2金属成型工艺金属成型工艺主要包括以下几种：塑性成型、