资源加工学【1~8章课后习题答案】
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第一章单元测试1、判断题:矿石中包括有用矿物与脉石矿物。
选项:A:错B:对答案: 【对】2、多选题:查明有用矿物和脉石矿物分离的规律性,主要包括()选项:A:有用矿物的嵌布特征B:有用组分(元素)赋存状态C:元素的分配情况D:元素富集规律答案: 【有用矿物的嵌布特征;有用组分(元素)赋存状态;元素的分配情况;元素富集规律】3、多选题:矿物加工过程是由()组成的矿石连续加工的生产过程。
选项:A:运输B:选别前的准备作业C:选别后产品处理作业D:选别作业答案: 【选别前的准备作业;选别后产品处理作业;选别作业】4、判断题:矿石连续加工的工艺过程称为工艺流程。
选项:A:对B:错答案: 【对】5、多选题:矿物加工过程中,矿石一般根据过程会分为()选项:A:精矿B:中矿C:尾矿D:原石矿答案: 【精矿;中矿;尾矿】6、判断题:通过矿物加工,可以使有用矿物相对富集。
选项:A:错B:对答案: 【对】7、多选题:把()与()之比值,称为选矿比。
选项:A:精矿密度B:原矿密度C:精矿质量D:原矿质量答案: 【精矿质量;原矿质量】8、多选题:富矿比是()与()之比。
选项:A:精矿品位B:原矿重量C:原矿品位D:精矿重量答案: 【精矿品位;原矿品位】9、多选题:精矿中()与()之比的百分数,称为该有用组分在精矿中的回收率。
选项:A:原矿中该有用成分质量B:有用组分密度C:原矿中该有用组分密度D:有用成分质量答案: 【原矿中该有用成分质量;有用成分质量】10、判断题:回收率是评定选矿过程(或作业)效率的一个重要指标。
回收率越高,表示选矿过程回收的脉石成分越多。
提高金属回收率可以适当降低精矿品位。
选项:A:对B:错答案: 【错】矿物加工学是在选矿学的基础上发展起来的,是用物理、化学方法,对天然矿物资源进行加工。
选项:A:对B:错答案: 【对】第二章单元测试1、多选题:破碎机可按工作原理和结构特征划分为()选项:A:锤式破碎机B:颚式破碎机C:冲击式破碎机D:辊式破碎机答案: 【锤式破碎机;颚式破碎机;冲击式破碎机;辊式破碎机】2、单选题:大型颚式破碎机给料口的宽度B的大小()选项:A:>600mmB:>800mmC:<600mmD:300mm~600mm答案: 【>600mm】3、判断题:旋回破碎机的规格是以最小给矿口宽度()来表示的。
习题解答第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(Mineral Processing);矿物材料加工(Mineral Material Processing);二次资源加工(Secondary Material Processing);金属提取加工(Metal Metallurgical Processing)。
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。
资源加工学习题及答案第1章资源加工学概述习题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。
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?3.资源加工学的研究对象及研究方向有那些?4.资源加工学在国民经济建设中的地位和作用如何?第2章物料的基本物理化学特性习题1.什么是矿石、矿物、岩石?三者关系如何?2.二次资源包含哪些物料?3.工艺矿物学研究的内容是什么?4.物料的几何特性包括那三项?5.物质的磁性可以分为那几类,其磁性强弱如何?6.简述铁磁质物质的磁化过程。
7.简述矿物磁性的分类,及其分选特点。
8.矿物的电性质有那些?9.简述矿物的价键类型及解理面规律。
10.简述非极性矿物与极性矿物的矿物内部结构与价键特性、11.矿物表面自由能的数值取决于晶体断裂面的几何形状及表面原子所处的位置在矿物颗粒表面不同的位置:晶面上,棱面上和尖角上的表面张力的关系如何?12.硫化矿物表面氧化的几种形式及规律是什么?13.矿物表面电荷是由哪几种因素引起的?14.离子型矿物表面阴阳离子的溶解规律是什么?15.简述石英在水中的荷电过程及其机理。
16.什么是接触角、三相润湿周边?17.如何通过接触角鉴别颗粒表面的润湿性?18.简述润湿方程及其物理意义。
19.接触角的测量方法有那些?躺滴法测润湿角应注意什么?第3章粉碎与分级习题1.粉碎作用在工业中的主要作用是什么?什么是粉碎比?部分粉碎比和总粉碎2.粉碎为什么要分段进行?其各段的产品特性如何?3.什么是选择性粉碎?它与产品的粒度有何关系?它在矿物加工过程中有什么意义? 4.什么是可碎系数?如何用可碎系数判断颗粒的可碎性?5.物料机械粉碎过程中粉碎机械对物料施力的方式有那些?6.简述三种粉碎模型的特征7.简述三个粉碎功能理论的基本内容。
8.什么是功指数?9.什么是助磨剂?对助磨剂有什么要求?简述助磨剂的助磨机理。
10.什么叫分级?分级的方式有那些?12.什么是筛分分析、标准筛、基筛、筛比筛序?14.何谓难筛粒,易筛粒?他们在筛分过程中的行为如何?15.什么是总筛分效率、部分筛分效率?如某一单层筛按原料计的生产能力为8吨/小时,该原料的粒度-15mm~+0mm,其中-6mm~+0mm粒级含量为68%,-2mm~+0mm粒级含量为38%,当用筛孔为6mm的筛网筛分后,筛上产品中-6mm粒级含量为4%,-2mm粒级含量为0.3%,求这两个粒级的筛分效率。
高中化学(必修二)第八章金属矿物、海水资源的开发利用练习题(含答案)学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.下列反应原理不符合工业实际的是A.2Ag2O 高温4Ag+O2↑B.4Al+3MnO2高温3Mn+2Al2O3C.2MgO 电解2Mg+O2↑D.2CuO+C高温2Cu+CO2↑2.工业上常用电解法治炼的金属为A.镁B.铁C.铜D.银3.下列说法不正确...的是A.自然界中存在游离态的金属单质B.金属活动性不同,冶炼方法也有所不同C.地球上金属矿物资源是取之不尽的,因此,应加大开采金属矿物的速度,以满足经济发展的需要D.废旧金属的回收利用,有利于环境保护4.下列关于金属镁、铝的说法中正确的是A.铝在地壳中的储量非常丰富,在古代常用来制造兵器B.大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液D.依据铝热反应原理,能发生反应2Al+3MgO 高温3Mg+Al2O35.从利用金属的历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的利用是近百年的事,这个先后顺序跟下列有关的是①地壳中金属的含量①金属活动性顺序①金属的导电性①金属冶炼的难易程度①金属的延展性A.①①B.①①C.①①D.①①6.中华诗词中蕴含着丰富的化学知识。
下列关于诗词的分析错误的是A.“ 蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明”,句中蜡烛变化过程只涉及物理变化B.“梨花院落溶溶月,柳絮池塘淡淡风”,句中柳絮的主要成分属于糖类C.“遍身罗绮者,不是养蚕人”,句中的罗绮不可用沸水浸泡D.“炉火照天地,红星乱紫烟”,句中情境描述了金属的冶炼过程7.铝用作焊接钢轨是利用A.铝同氧气反应生成稳定的保护层B.铝是热的良导体C.铝合金强度大D.铝是强还原剂,铝热反应放热8.从淡化海水后的浓海水中提取溴的流程如图所示,下列有关说法错误的是A.X为SO2气体,也可将SO2换成Na2SO3B.设备Y为蒸馏塔C.在提取溴的过程中一定有Br-被氧化D.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2的体积最多为22.4 L(标准状况下)9.下列物质用途与原理分析均不正确的是A.A B.B C.C D.DNH COONH)可用于生产医药试剂、发酵促进剂、电子元件等,是一种可贵的氨化剂,某10.氨基甲酸铵(24化学小组用下列实验装置模拟工业制备少量氨基甲酸铵。
一.名词解释答:1.表面活性剂:溶质加入到溶剂中可使其表面张力发生变化,有三种情形:有的物质如强电解质等物质使溶剂表面张力升高,有的物质如低碳醇等有机化合物使溶剂表面张力逐渐降低,另一些物质如油酸钠在其加入少量时会使溶剂表面张力急剧下降,但降到一定程度后便下降得很慢,或不再发生变化,并可能出现表面张力的最低值。
通常,把能使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性(对此溶剂而言)。
而具有表面活性的物质称为表面活性物质。
少量物质即能明显降低溶剂的表面张力,而且在某一浓度下表面张力曲线出现水平线,这类物质称为表面活性剂。
2.临界胶团浓度(CMC):表面活性剂溶液的某些性质在某一浓度范围内会发生突变,这一浓度范围称为表面活性剂的临界胶团区域。
在这一范围内,通常选取一个浓度,称为临界胶团浓度,以CMC表示。
3.HLB:HLB值(Hydrophile-Lipophile Balance Number)称亲水疏水平衡值,也称水油度。
它既与表面活性剂的亲水亲油性有关,又与表面活性剂的表面(界面)张力、界面上的吸附性、乳化性及乳状液稳定性、分散性、溶解性、去污性等基本性能有关,还与表面活性剂的应用性能有关。
4.大分子药剂:一般的有机化合物的相对分子质量M r(旧称分子量M)约在500以下,而某些有机化合物如纤维素的相对分子质量很大,由许多结构单元连结而成,这就是大分子化合物。
一般把相对分子质量大于10,000的物质称为大分子。
5.相比:相比就是在萃取过程中有机相体积与水相体积的比例,通常用O/A表示,其中,O代表有机相体积,A代表水相体积。
在连续萃取过程中,有机相和水相是连续供入的,此时相比就用联系供入的有机相流量与水相流量的比例表示,又称流比。
流比不一定完全等于萃取容器内的相比。
二.简答论述题答:1.异极性浮选捕收剂的分子结构类似于表面活性剂,均由非极性的亲油(疏水)基团和极性的特定亲固基团构成,形成既有亲固性又有亲油(疏水)性的所谓“双亲结构”分子。
自己整理仅供参考第二章固体废物性质分析1、简述调研生活垃圾物理组成数据的技术意义。
答:物理组成对由可之别的不同组分混合构成的固体废物有意义,适用于描述生活垃圾、加工工业废物(工业垃圾)和电子设备类废物的性状,尤其对生活垃圾处理的意义最为显著。
我国习惯按有机垃圾、无机垃圾和废品三大类来描述生活垃圾的物理组成。
其中,有机垃圾组分主要受生活习俗影响,无机垃圾受燃料结构和气候等影响,废品类垃圾则与消费水平关联度较大。
2、简述废物的粒径与含水率对其压缩性能和容积密度的影响。
答:废物的容积密度指的是一定体积空间中所能容纳废物的质量,通常以kg/m³为单位。
废物的容积密度与废物的粒径和含水率有关,粒径小且潮湿的废物容积密度较高。
废物的可压缩性一般定义为一定质量废物在压缩前后的体积变化率。
废物的粒径越大越干燥,可压缩性越好。
3、试分析田间持水量与极限含水率在概念和测试方法上的区别。
答:田间持水量是在不会因重力作用而产生失水的条件下,一定量的样品所能持有的水分量。
其测试方法为:取混合样品按装样要求(压实度)堆积于下部可观察滴水情况的容器中,先用水饱和整个样品,然后进行重力排水(同时应控制会发失水),排水平衡后测定样品的含水率。
极限含水率是当废物颗粒的内部空隙,包括溶胀性的空隙,全部被水所饱和后废物的含水率。
其测试方法为:将废物样品在清水中浸没一段时间后取出,在水分饱和的空气中沥干一段时间,以沥出样品表面的滞留水分,然后将样品按含水率定义方法测定其含水率。
4、试辨别水分、可燃分、不可燃分、挥发分、固定碳和灰分的异同,并简述其测试方法。
答:参考课本25,26页。
5、为什么要测试固体废物的浸出特性?固体废物浸出测试方法如何分类?答:测定固体废物的浸出特性可以用于(1)分析废物中水或其他溶液可溶的污染物量,判断固体废物在不同环境条件下的污染物释放潜力;(2)废物中有机污染物的全量分析;(3)提供废物生物监测的样品,保证样品组分的生物可利用性。
r 基础工业工程2.1 程序分析A.1.在生产实际工作中, 在选择研究对象时, 措施研究一般选择( A)工序进行研究.B.瓶颈环节或工序 B.设备最贵旳工序C.生产效率最高旳工序D.生产价值最高旳工序A.2.对制品制造过程进行分析旳技术是( C )B.操作分析 B.工艺流程分析C.作业流程分析D.动作分析A.3.5W1H提问技术中旳what表达(D )B.何处做 B.何时做C.如何做D.做什么4、ECRS中旳R表达( C )A.取消B.合并C.重排D.简化5、工艺流程分析旳分析改善对象只涉及加工和( B )A.装配B.检查C.包装D.储存6、流程程序分析中进行以操作者旳作业流程为对象旳分析所采用旳图表为( B )A.物型流程图B.人型流程图C.操作分析图D.程序分析图7、检查过程属于( A )过程A.基本过程B.辅助过程C.生产准备D.生产8、如下活动不涉及在程序分析中旳是( D )A.作业B.搬运C.检查D.包装9、通过措施研究使既有旳工作措施更加经济和( B )A.简便B.有效C.安全D.舒服10、工艺程序分析旳工具是( A )A.工艺程序图B.流程程序图C.线路布置图D.工艺程序图与线路布置图2.2 作业分析1.联合伙业分析旳含义是指(A )A. 几种作业人员共同作业于一项工作时, 对作业人员时间上旳关系旳分析以及排除作业人员作业过程中存在旳不经济、不均衡、不合理和挥霍等现象旳一种分析措施。
B. 几项作业同步由一种人操作时, 分析操作人员工作中存在旳不经济、不均衡、不合理和挥霍等现象旳一种分析措施。
C.一种人同步在多种设备上加工多种零件时, 其操作过程中存在旳不经济、不均衡、不合理和挥霍等现象旳一种分析措施。
D.几种作业人员共同操作一台机器, 分析作业人员作业过程中存在旳不经济、不均衡、不合理和挥霍等现象旳一种分析措施。
2.以操作者为对象开展程序分析合适采用(B )A 人、机操作分析B 人型流程图分析C 物型流程图分析D 双手操作分析3.在生产现场中, 常有( D )同步对一台设备(一项工作)进行操作, 则称为联合操作作业。
矿物加工学复习思考题第一章 概述1. 名词解释: 矿物加工(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。
)选矿:(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,这样的工艺过程叫选矿) 选煤:(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) 品位:(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α、β、γ分别表示原矿、精矿和尾矿品位。
)产率:(指产品质量与原矿质量之比,叫该产品的产率,用γ表示。
)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ε表示 回收率(%)= 有用矿物(众多矿物中能被人类利用的称为有用矿物)粗选 精选 扫选(矿物经初次选别后,如浮选、重选或磁选,将其中所含的部分脉石矿物和围岩选出,而得到了高于原矿品位的产物,称为粗精矿,一般还达不到精矿质量的要求,这一工序称为粗选作业。
将粗选精矿进行再选以得到合格的精矿,这一工序称为精选作业。
有时需要将粗精矿经过几次精选才能得到合格精矿,其作业依次称为一次精选、二次精选、三次精选……。
一般粗选尾矿还不能作为最终尾矿废弃,往往还需要进入下一步作业处理,这一作业称为扫选。
为了提高金属的回收率,有时需要经过多次扫选才能得出最终尾矿。
) 分离过程一般包括哪几部分?(一般包括原料(混合物)、分离剂(能量或物质)及产品三部分) 分离剂主要指什么?指分选过程中帮助物料分离的能量或物质,如浮选中的捕收剂,抑制剂;重选里的重介质、跳汰分选用的水和空气;磁电选中的磁场和电场;风选中的空气等 PP 12. 常用的矿物加工方法主要有哪些?(重选,浮选,电选,磁选,化学分选,生物分选,特殊选矿)PP33. 矿物加工的三个基本工艺过程指什么?(① 矿物选前的准备作业② 分选作业③选后产品的处理作业)PP34.什么叫流程(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)?PP35.什么叫物料平衡?(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。
第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用第1课时金属矿物的开发利用课后篇巩固提升夯实基础·轻松达标1.下列金属中,通常采用热还原法冶炼的是()A.NaB.AlD.Ag答案C解析Na、Al很活泼,应用电解法冶炼;Ag为不活泼金属,可以用热分解法冶炼。
2.下列说法错误的是()A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液答案C解析活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的,电解其盐溶液得不到金属单质,C错误。
3.下列冶炼方法中,不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是()A.加热Al2O3B.加热HgOC.电解熔融NaClFe2O3共热答案A解析A项中Al2O3熔点高,难以分解;B项中汞可由加热HgO制取;C项中金属钠是活泼金属,用电解法制取;D项中铝粉和Fe2O3组成铝热剂,Al可将Fe2O3中的铁元素还原成单质。
4.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。
下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于()A.金属的化合价高低B.金属的活动性强弱C.金属的导电性强弱,而金属冶炼的难易程度取决于金属的活动性强弱。
5.冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气(或H2或CO)法;③活泼金属置换法;④电解法。
四种方法在工业上均有应用。
古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜,(Ⅱ)湿法炼铜;现代有(Ⅲ)铝热法炼铬,(Ⅳ)从光卤石中炼镁。
对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A.(Ⅰ)用①B.(Ⅱ)用②用③ D.(Ⅳ)用④(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)发生的反应分别是(Ⅰ):Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O、C+2CuO2Cu+CO2↑,符合①;(Ⅱ):Fe+CuSO4FeSO4+Cu,符合③;(Ⅲ):Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3,符合③;(Ⅳ):先从光卤石中提取MgCl2,再电解熔融的MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,符合④。
新教材高中化学提能作业新人教版必修第二册:第八章 第1节 第1课时基础达标一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.我国古代炼丹家魏伯阳所著《周易参同契》是世界上现存最早的一部炼丹专著。
书中描写到:“金入于猛火,色不夺精光。
”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下( B )A .活泼B .稳定C .易氧化D .易还原2.海水淡化可采用膜分离技术。
如图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中其他各种离子不能通过淡化膜,从而得到淡水。
对加压后右侧海水成分变化分析正确的是( B )A .溶质质量增加B .溶剂质量减小C .溶液质量不变D .溶质质量分数减小3.冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气(或H 2或CO)法;③活泼金属置换法;④电解法。
四种方法在工业上均有应用。
古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜;现代有(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁。
对它们的冶炼方法的分析不正确的是( B )A .(Ⅰ)用①B .(Ⅱ)用②C .(Ⅲ)用③D .(Ⅳ)用④解析:对于(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是(Ⅰ):Cu 2(OH)2CO 3=====△2CuO +CO 2↑+H 2O 、C +2CuO=====△2Cu +CO 2↑,符合①;(Ⅱ):Fe +CuSO 4===FeSO 4+Cu ,符合③;(Ⅲ):Cr 2O 3+2Al=====高温2Cr +Al 2O 3,符合③;(Ⅳ):先从光卤石中提取MgCl 2,再电解MgCl 2:MgCl 2(熔融)=====电解Mg +Cl 2↑,符合④。
4.据《天工开物》记载,我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO 3)来升炼倭铅(即锌),其原理如图2。
已知锌的熔点为420 ℃、沸点为906 ℃。
则下列说法不正确的是( D )A .升炼倭铅过程包含氧化还原反应B .“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中燃烧形成的C .“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化D .冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体解析:“升炼倭铅”的反应:ZnCO 3=====高温CO 2↑+ZnO 、CO 2+C=====高温2CO 、ZnO +CO=====高温Zn(g)+CO 2。
第一章、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(Mineral Processing);矿物材料加工(Mineral Material Processing);二次资源加工(Secondary Material Processing);金属提取加工(Metal Metallurgical Processing)。
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的浮选、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】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。
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的浮选、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。
11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。
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。
第二章、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。
一般由矿石矿物和脉石矿物两部分组成。
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。