资源环境化学与工程

“资源环境化学与工程”复习题1.什么是自然资源和矿产资源？请列举6种我国储量居世界第一的矿产资源。

自然资源是指在一定的技术经济条件下，实现或可预见的将来能产生生态价值或经济效益，以提高人类生产水平和生活质量的一切自然物质和自然能量的总和。

从这一概念不难看出，资源是动态的，它随着人类的认识水平和科技成就而不断地扩展，与人类需要和利用能量紧密联系。

即资源是一个历史范畴。

矿产资源：由地质作用形成的，赋存于地壳内部或地表的具有利用价值的，呈固态、液态或气态的自然资源。

它既包括在当前技术经济条件下可以开发利用的物质，又包括在未来条件下具有潜在利用价值的物质。

通过对45种主要矿产的探明储量及其人均拥有量在世界上的地位的综合分析，可将我国矿产资源分成以下5类：具有绝对优势的矿产，是指探明储量居世界第1、2位，人均拥有量大于世界平均值的矿种，包括稀土、钛、钽、钨、锡、钼、锑、钒、锂、石膏、膨润土、芒硝、重晶石、菱镁矿、石墨共15种。

具有相对优势的矿产，即探明储量居世界第2、3位，但人均拥有量接近或低于世界平均值的矿产，包括煤、铌、铍、汞、硫、萤石、滑石、磷、石棉共9种。

具有潜在优势的矿产，即虽然探明储量居世界前列，而人均拥有量偏低，但据地质勘查工作表明资源量大，储量可以得到提高的矿种，包括锌、铝土矿、珍珠岩、高岭土、耐火粘土5种。

相对短缺的矿产，探明储量居世界第5～10位，而人均拥有量低于世界平均值的l/2～1/8的矿产，包括铁、锰、镍、铅、铜、金、银、石油、铀、硼共10种。

紧缺矿产，是指我国探明储量在世界上的位次偏后而人均拥有量低于世界平均值1/20的矿产，包括金刚石、铂、铬、钾盐、天然气和天然碱共6种。

2.什么是过程科学和过程工程？过程科学具有哪些特征？如何理解化学工程也可以称为“过程工程”？过程工程的内涵：考虑作为过程工业的理论基础，狭义的过程科学可以被认为是以不同规模物质和能量转化与传递过程的共性规律作为其主要研究内容，将物质、能量、信息转化与传递过程的实验室研究成果转化为现实生产力的科学，其实质还是一门技术（工程）科学。

与过程科学对应，通过一系列物理化学分离和化学反应（包括催化、电化与生化反应）改变原料的状态、微观结构和\或化学组成的过程技术及配套的工程应用，统称为过程工程。

过程科学是为所有过程工业服务的共性学科，它研究物质的化学、物理和生物转化过程中物质的运动、传递、形态和反应及其相互关系；其任务是创建高效清洁的物质转化工艺、流程和设备，解决实验室成果产业化中的瓶颈问题。

这一学科既具科学前沿性，又针对国民经济的瓶颈，涉及的问题多数属复杂系统，需要学科交叉才能发展。

化学工程是研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程共同规律的一门工程学科。

这些工业包括石油炼制工业、冶金工业、建筑材料工业、食品换热设备的换热设备的安装工业、造纸工业等。

过程工程是研究物质的化学、物理和生物转化过程中物质的运动、传递和反应及其相互关系的一门工程科学。

化学工程的研究对象：化学工程的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别是在放大中的效应，以解决关于过程开发、装置设计和操作的理论和方法等问题。

它以物理学、化学和数学的原理为基础，广泛应用各种实验手段，与化学工艺相配合，去解决工业生产问题。

化学工程包括单元操作、化学反应工程、传递过程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等方面。

单元操作3.什么是资源综合利用以及发展方向？矿产综合利用主要是指在矿产开发过程中对共生、伴生矿产进行综合勘探、开采和利用；对以矿产资源为原料、燃料的工业企业排放的废渣、废液、废气及生产过程中的水、气进行综合利用。

矿产综合利用领域：①共生伴生矿产资源的综合利用：黑色金属矿产；有色金属矿产；化工原料矿产；建材原料矿产②煤炭矿产③二次矿产资源的综合利用：以矿产资源为原材料、燃料的工业企业排出的具有再利用价值的固体、液体、气体废弃物，即为二次矿产资源，也称作再生矿产资源。

包括：钢铁工业；有色金属工业；化学工业；石油化学工业。

矿产综合利用的发展方向：发展无废生产工艺；采用再资源化新技术；优化产品应用途径。

4.矿产资源一般包括哪三大类，并说明我国矿产资源的基本特点。

按其特点和用途，通常分为金属矿产、非金属矿产和能源矿产三大类。

目前我国已发现矿种171个。

可分为能源矿产(如煤、石油、地热)、金属矿产(如铁、锰、铜)、非金属矿产(如金刚石、石灰岩、粘土)和水气矿产(如地下水、矿泉水、二氧化碳气)四大类。

目前已成为世界矿业大国之一，全国年矿石总产量为50亿吨，其中国有生产矿山开发利用的矿种数为150个，年产矿石量约为20亿吨（不含石油、天然气）；非国有小型矿山开发利用的（亚）矿种数为179个，年产矿石量约30亿吨。

原油产量为1.67亿吨。

我国原油、煤炭、水泥、粗钢、磷矿、硫铁矿10种有色金属产量已跃居世界前列。

我国固体矿产开发的总规模已居世界第二位。

经过多年的发展，总体上我国的矿产资源既有优势，也有劣势。

其基本特点主要表现在以下几个方面：（一）矿产资源总量丰富、品种齐全，但人均占有量少。

截至2005年底，我国已发现了171种矿产，查明有资源储量的矿产159种，其中：能源矿产10种，金属矿产54种，非金属矿产92种，水气矿产3种。

已发现矿床、矿点20多万处，其中有查明资源储量的矿产地1.8万余处。

煤、稀土、钨、锡、钽、钒、锑、菱镁矿、钛、萤石、重晶石、石墨、膨润土、滑石、芒硝、石膏等20多种矿产，无论在数量上或质量上都具有明显的优势，有较强的国际竞争能力。

但是我国人均矿产资源拥有量少，仅为世界人均的58％，列世界第53位。

（二）大多矿产资源质量差，国际竞争力弱。

与国外主要矿产资源国相比，我国矿产资源的质量很不理想。

考虑矿石品位、矿石类型、矿石的选冶性能等综合因素，我国金矿、钾盐、石油、铅矿、锌矿的质量为中等；煤炭、铁矿、锰矿、铜矿、铝土矿、硫矿、磷矿的质量处于最差地位。

从总体上讲，我国大宗矿产，特别是短缺矿产的质量较差，在国际市场中竞争力较弱，制约其开发利用。

（三）一些重要矿产短缺或探明储量不足。

我国石油、天然气、铁矿、锰矿、铬铁矿、铜矿、铝土矿、钾盐等重要矿产短缺或探明储量不足，这些重要矿产的消费对国外资源的依赖程度比较大，2006年我国石油消费对进口的依赖程度已经达到47.3％。

（四）成分复杂的共（伴）生矿多，大大增加了开发利用的技术。

据统计，我国有80多种矿产是共（伴）生矿，以有色金属最为普遍。

例如，铅锌矿中共（伴）生组分达50多种，仅铅锌矿中的银就占全国银储量的60％，产量占70％；伴生疏达大型、特大型的铜矿床就有10余座，全国伴生金的76％和伴生银的32.5％均来自铜矿等等。

虽然共（伴）生矿的潜在价值较大，甚至超过主要组分的价值，但其开发利用的技术难度亦大，选冶复杂，成本高。

因而竞争力低。

（五）中、小型矿和坑采矿多，大型、超大型矿和露采矿少，严重制约着矿产开发的规模效益。

我国矿产资源总体上是矿产地多，但单个矿床规模大多偏小。

拥有大型、超大型矿床的多为钨、铝、锑、铅锌、镍、稀土、菱铁矿、石墨等矿产；一些重要支柱矿产如铁、铜、铝、金及石油天然气等矿产，以中小型为主，不利于规模开发，单个矿床难以形成较大的产量，影响资源开发的总体效益。

我国至今尚未发现特大型的富铁矿（5亿t级）和富铜矿（500万t级），而国外探明金属量超过1000万t的超大型铜矿60余座，其中有一半超过1000万t。

目前我国己开采的329个铜矿，全年产量仅33.4万t；世界超200t的超大型金矿有48个，我国金矿超过60吨的产地也仅有7处。

可露采的矿产地少。

如煤矿可露采的储量仅占7％，而美国、澳大利亚露采矿分别占总产量的60％和70％，因此生产效率、成本、回采率等，都难以与国外的相比。

在金属矿产中，我国70％以上的铝土矿，80％以上的铜矿，90％以上的镍矿都需坑采。

而硫铁矿全国可露采的仅15％。

此外，由于矿床规模偏小，并以坑采为主，不能形成规模开发。

这些都是造成我国矿产资源开发效率和经济效益低的重要原因。

（六）矿产资源地理分布不均衡，产区与加工消费区错位。

由于地质成矿条件不同，导致我国部分重要矿产分布特别集中。

90%的煤炭查明资源储量集中于华北、西北和西南，这些地区的工业产值占全国工业总产值不到30%，而东北、华东和中南地区的煤炭资源仅占全国10%左右，其工业产值却占全国的70%多；70%的磷矿查明资源储量集中于云、贵、川、鄂四省；铁矿主要集中在辽、冀、川、晋等省。

铁矿主要集中在辽宁、河北、四川和山西省，其开发利用也受到一定程度的限制。

北煤南调、西煤东运、西电东送和南磷北调的局面将长期存在。

此外，近年来在西部边远地区发现了一批大型、特大型矿区。

开发难度亦大。

基于矿产分布的不平衡态势，今后我国矿业发展战略重心西移已成必然之势。

（七）能源矿产结构性矛盾突出。

2005年我国一次能源消费结构中，煤炭占68.7%，石油占21.2%，天然气占2.8%，水电占7.3%。

煤炭消费所占比例过大，能源效率低，煤炭燃烧还带来严重的环境问题。

我国非能源矿产资源品种齐全，但存在着严重的结构性短缺，铁、锰、铜、铝等大宗矿产可采资源后备储量不足，铬、钾盐严重短缺；钨、锑、锡、稀土等优势矿产，富矿多，质量好，储量丰富，但存在生产及出口过量、不少矿产品出口价格偏低、储量消耗速度过快、资源利用效率不高等问题，资源优势正在下降。

（八）贫矿多，富矿、易选的矿少，致使商品矿的成本大大增加。

我国支柱性矿产大多存在这样的问题。

我国铁矿平均品位仅33％，比世界铁矿平均品位低10％，而国外主要铁矿生产国如：澳大利亚、巴西、印度、俄罗斯等，其铁矿石不经选矿品位就可达62％的商品矿石品位。

我国锰矿平均品位仅22％，不到世界锰商品矿石工业标准48％的一半，且多属难选的碳酸锰。

我国铜矿平均品位仅0.87％，而智利、赞比亚分别为1.5％和2％。

我国铝土矿几乎全是一水硬铝石，生产成本远高于美、加、澳等国的三水或一水软铝石。

磷矿全国平均品位仅17％，富矿储量仅占6.6％，且胶磷矿多，选矿难度大。

我国硫矿以硫铁矿为主，贫矿多、富矿少，一级品富矿储量仅占4.3％，而国外大多以自然硫和回收油气副产硫为主。

钾盐我国严重短缺，现在利用的盐湖钾镁盐，根本无法与国外固态氯化钾开发的成本效益相比。

5.我国稀土金属资源的基本特点是什么？我国素有“稀土王国”之誉，稀土资源具有数量大、品种全、质量好的特点。

迄今发现稀土矿数百处，储量居世界第一。

既有像白云鄂博这样的世界超大型稀土矿床，又有类型独特、富含重稀土的风化型稀土矿床。

储量绝对集中在内蒙古(占总量的96％)、贵州(1.5％)、湖北(1.3％)、江西(0.6％)、广东(0.4％)和湖南等省。