论述矿物加工工程技术发展和研究新领域

论述矿物加工工程技术发展和研究新领域

郝鹏程

中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司 河北省秦皇岛市 066000

摘要：我国是一个能源大国，随着人口的不断增加，对能源需求量不断增加，但是矿物资源的利用率较低，再加上能源消耗量较大，不仅造成严重的资源浪费，而且降低了矿业企业的经济效益。因此，需要对矿物加工工艺进行合理使用，从而提升矿物资源的利用率，真正实现矿物加工工程技术的持续性发展，同时对相关领域进行创新研究，以便进一步推动矿物企业的长远发展。本文主要对矿物加工工程技术发展以及研究新领域进行探究，以期对后续发展提供参考依据。

关键词：矿物加工工程；技术发展；研究新领域

引言

新时期下，经济的前行对矿物资源的利用提出较多高要求，社会需求量也呈现上升趋势，矿物开发及后续加工环节受到相关部门关注，也是企业得以改革的新方向。我国属于矿产大国，对资源开采有着一定主动性，同时需要对其进行科学加工后才能彰显出资源有独价值，故矿物加工工程技术是整个过程中的关键所在。基于此，相关部门带着长远眼光对矿物加工工程技术的发展做到全面研究，对其面临的新要求和发展现状及未来前行方向等进行分析，使金属矿山的资源不被浪费，能够彰显其所有价值，促进我国综合实力的增强。

1矿物加工工程技术现状

20世纪初期，重选、磁选和电选等选矿方法开始在矿物加工中应用，极大推进了当时的社会发展，随后社会发展速度开始加快，对矿物资源的需求越来越高。但人们发现在利用矿物资源的同时会对生态环境造成严重影响，因此人们开始寻求矿物资源利用和生态环境之间的平衡办法，再次将矿物工程加工技术推向了新的发展高峰，相关技术水平不断提升，而且也涉及了越来越多的学科。矿物加工工程技术在我国的发展从20世纪60年代开始，并且发展速度也在逐渐加快，为开展社会基础建设提供了有力支持[1]。近年来，我国的矿物加工行业发展态势愈发良好，极大地推动了社会经济建设的稳步开展，随着我国进入新的发展时期，更加重视高质量发展和可持续发展，因此持续开展对矿物加工工程技术的研究，进一步平衡矿物利用和生态环境，从而在保证社会经济建设不受影响的基础上，持续发挥矿产资源的作用。

2矿物加工工程技术的具体方法

矿物加工工程技术的有效性能够，能够对矿物中的矿物元素和杂质进行有效性分离，能够提升分离效率，提升矿物质的利用率。基于此，要加大矿物加工工程技术的重视力度，使其在矿物生产中发挥有效作用。一般情况下，主要是利用物理方法对矿物中的矿物元素和杂质进行分析。社会发展新时期，科学技术日新月异，人们对各种矿物元素属性认识的不断深入，对矿物加工工程技术进行了创新和拓展，尤其是生物和化学在矿物加工中的使用，可以进一步控制矿物加工的成本，促进矿物资源利用率的提升。

2.1生物浸入的应用

矿物类型不同，其中含有的元素种类也存在很大差异性，再加上各种元素的属性各不相同。在开展矿物加工工程时，需要充分发挥元素的不同属性和微生物之间的作用，并利用生物浸入技术，实现矿物元素的分离目的。在具体操作中，微生物能够利用生物吸收、聚集、吸附等功能，把目标矿物成分从矿物中进行提取，这种提取过程是有选择性的，针对性的。在对铜矿石进行加工提取过程中，需要利用微生物对矿物中的铜元素进行吸附，也可以利用微生物的代谢产物与矿物元素互相产生作用，从而对矿物中铜进行有效性提取。在对该技术进行应用时，要严格控制微生物浸入的时间、温度、培养液浓度和充气量等因素，避免对所需矿物质的浸入效果产生影响，从而提高矿物质的提取率，最大程度上发挥该技术的功能作用。要结合提取矿物质类型的不同，要选择针对性的微生物。其中包含异养微生物和自养微生物。两种微生物包括的细菌有氧化铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、高温嗜酸古细菌和硫化芽孢杆菌等等。

2.2化学浸出技术

2.2.1水浸技术

在采用水浸技术开展工作时，水热硫化浮选法是其中较为常见的施工方法，该项技术的使用能够有效地促进矿物质分解。具体应用原理包括以下几点：首先，硫在特定的环境下能够与矿物质之间产生化学反应，这是由于钼、镍与硫化铜等物质能够与硫之间发生反应并形成硫化铜矿物质，这种物质具有极高的稳定性。为实现这一反应，工作人员必须确保其热压达标，以此来为化学反应的发生提供稳定的基础条件。同时，热水的条件能确保浮选硫化铜发挥效用，以此来进行硫化铜矿物质的回收。在使用上述技术进行矿物浸出时，温度、矿石粒度以及硫化的时间均会导致反应的进行受到影响。此外，因为使用该项技术来进行矿石分解必然需要消耗大量的能源来进行加热，因此水浸技术的使用可能会对生态环境造成一定破坏，最终导致其在实际应用过程中受到一定限制。

2.2.2酸浸技术

在对矿石进行加工时，其运用浸出工艺的过程中也会用到加压酸浸浸出技术，而在运用该技术时普遍用到的基本办法有两种：其一，运用于加压条件结合常压条件下的办法，运用此办法需将加压情况下的某段浸出与常压条件下的多段浸出相结合，接着再与酸浸相结合以达到浸出矿物质的目的；其二，运用于加压条件下的办法，主要用来浸出包括硅酸盐矿石、铝硅盐矿石在内的酸盐类矿物。除了加压酸浸浸出技术，在加工矿石时，其运用浸出工艺的过程中还会用到共生矿的酸浸之法。上述两种选矿办法是较为常见的，不过对于铜钼铅锌共生矿则并不适用，于此类矿所含物质而言，若借助上述两种普通办法进行分解则难以产生较好的效果，若想将此种矿所含物质更高效地分离出来则应运用独特的浸出技术。在运用此种独特的浸出技术时，首先要实行的便是与浸铅富硫有关的反应，并且在进行这些反应时，应确保温度为85度并反应1.5小时以后方算完成。而运用浸铅富硫有关反应的原因，在于酸液的运用能将矿中含有的硫酸盐、氧化物高效的分别溶解于水及酸液当中，如此便可将包括锌、钼在内的金属物质与其他物质完全地分离开，进而使浸出矿物质的目的得以实现。

2.3物理浸出技术

物理浸出技术，主要是通过化学物质中的物理性质，将矿物质分别在不同温度、熔点等条件下有效分离，通过离心机分离方法及温度梯度分离方法，促使矿物质尽快反应。物理浸出技术在矿物加工工程应用过程中，主要包括微生物浸出和细菌浸出两种类型。微生物属于简单的生物，在吸收、吸附或者聚积时，便会产生强烈的物理反应和化学反应，将矿物成分直观地展现出来。工作人员基于微生物这一特点，精准提取矿物质，在微生物分解矿物质的过程中，工作人员需要创造相应的分解环境，促使矿物发生反应。以一矿物加工工程为例，工作人员为微生物矿物分解创造合适的环境，将温度控制在20～50℃，促进微生物快速反应。这一过程中，微生物主要包括氧化亚铁螺旋菌、氧化亚铁硫杆菌、硫氧化硫杆菌等。浸出机制方面，在微生物分解矿物质的过程中，工作人员需要将微生物置于矿物质表面，再通过氧化分解将矿物质有效分离。除此之外，工作人员不仅要考虑微生物矿物分解温度，还要对微生物矿物分解环境制定严格的规范标准，特别是浸出中微生物矿物分解。需要注意的是，如果工作人员过度追求严格的分解环境，便会影响微生物矿物分解效率，为进一步提升微生物矿物分解效率，应进一步创新微生物分解措施，加强微生物生态学与分子微生物学的有效结合，利用二者之间的共同优点，提升微生物矿物分解能力。若反应具有较强的适应性，便可以实现高效率的矿物浸出。对于新增加的细菌群落，工作人员为促使细菌可以更快地适应环境，将矿物质分解效率提升一个新的台阶，使浸出工艺充分发挥自身优势。

2.4煤炭清洁工程技术的发展

煤炭资源是我国开展社会经济建设过程中主要使用的自然资源之一，虽然今年我国一直在大力发展清洁能源，但在未来的很长一段时间内，煤炭依然会在矿物资源中占有最大比例。但煤炭资源在加工和使用过程中都会对周围环境造成很大影响，比如煤炭在燃烧时会释放硫化物，这类物质对环境的影响非常大，因此应从加工角度入手，大力发展煤炭清洁工程技术。煤炭的加工有点筛选、选煤、成型、制浆、燃烧、转化等多个步骤。筛选就是将毛煤分成不同粒级，同时将可见矸石、杂物等去除。选煤就是利用化学或者物理方法将原煤分成不同粒级时所采用的工艺，这一步也是煤炭加工中基础内容，对煤炭热效率具有直接影响，同时也决定了煤炭后期使用对环境的影响，选煤工艺共有三种，分别是湿法选煤、干法选煤和油团选煤，其中应用最为广泛的是湿法选煤，但具体使用暗中选煤方法还应参考具体用途。成型就是通过一定压力、温度以及粘结剂加工煤粉，令煤粉形成一定的形状和尺寸。加工完成后，煤炭中的水分含量会发生变化，燃烧方式也会随之改变，作用是能够提升煤炭资源的热效率，促进使用价值的显著提升。制浆就是按照一定粒度将的煤粉和煤泥混合，然后加入添加剂、水或者油，制备成质量分数近70%的流动煤浆，用途是电厂锅炉或工业炉窑。燃烧就是利用煤炭中的可燃成分提供热能，但煤炭不能完全燃烧，会产生大量烟尘和有害气体，因此需要在加工阶段进行的处理，或者改进燃烧技术，以此提升煤炭的燃烧效率。转化就是利用热处理或者化学处理将煤炭转变为化工产品，经过转化处理的煤炭，可充分利用煤炭的化学组分，并令煤炭燃烧时对环境的影响得到有效控制。

3矿物加工工程中技术有效应用的建议

3.1优化浸出环境及菌种特性、强化微生物浸出技术应用成效

微生物浸出作为矿物质提取的有效方式，在矿物加工工程中得到广泛应用，然而此种浸出方法的局限性相对较大，主要是多特性菌种培养难度高，培养成功率相对较低，并且矿物提取过程中，温度条件、浸出时间以及浸出液的PH值均会影响到细菌作用的发挥效果。为此，微生物浸出技术应用过程中，需要优化浸出环境，可在矿物加工过程中应用表面活性剂，进而加快菌种及矿物的接触速度。或是严格控制浸出液成分的浓度，使细菌活性得以进一步提升。与此同时，还应加大菌种优化力度，培育新型变异菌，以增强细菌的抗酸或抗碱能力，减少细菌生长周期，进而实现微生物浸出速度的有效提升。细菌培育过程中，可在特殊气候条件下培养菌株，或是利用特殊条件增强菌株的抗温及抗酸碱能力，从而扩大微生物浸出技术的应用范围，增强多类矿物开采中此技术的适用性，并提高矿物浸出效率。

3.2可靠性与风险管控对策

（1）防范措施。首先，建立全面的管控体系，包括政策、操作规程和应急预案等。确保所有人员都了解并遵守相关操作规定。其次，对自动化系统进行定期的全面检查和维护，确保设备和系统的可靠性和稳定性。包括检查传感器和控制设备的工作状态、设备连接的可靠性以及系统的防护措施等。再次，强化访问控制和身份验证，确保只有经过授权的人员才能访问和操作自动化系统。采取措施保护系统免受未经授权的访问，降低恶意软件和网络攻击的风险。最后，提供必要的专业培训和意识教育，使所有工作人员了解运行风险和应对措施，包括对潜在的危险和应急情况处理能力的培训，以及正确使用防护设备和工具的培训。（2）风险评估与管控。首先，进行全面的风险评估，识别潜在的风险和隐患。评估范围包括设备故障、数据泄露以及人为差错等各方面的风险。其次，建立风险管控计划，制定相应的风险应对策略和措施。包括制定事故预防和应急响应计划、备份和恢复数据的措施、应对网络攻击的防护措施等。最后，定期进行风险审查和演练，确保风险管控措施的有效性和适应性。演练包括模拟应急情况和事故处理流程，以验证应急响应计划的可行性和有效性。

3.3着力发展新型浸出技术开采厂

近年来，在我国的浸出技术发展中，浸出生产厂的数量只占采选厂总数的一小部分，与全面建设新的采选厂的目标还有很大差距。因此，要大力开展新建矿山厂房建设，确保高质量开采。

3.4精加工、深加工领域

在矿物加工工程实施过程中，通过对矿物更深层次、更加精细的加工，可以在很大程度上增加矿物加工工程产品的附加值，从而进一步增加矿山企业的经济的益，并延长矿山的开采寿命。在科学技术发展支持下，社会经济速度加快，同时对矿物材料性能提出了更高的要求。在此背景下，需要矿物加工工程逐渐向精加工、深加工领域进行积极探索，以便实现矿物材料精加工和深加工，从而获得超细、超纯的矿物材料，并确保这些材料具备特殊功能，对矿物加工工程的精加工以及深加工领域进行更加深入的研究意义重大。在矿物企业发展中，不仅需要加大对传统矿物加工工程的科研开发与工程应用的投入力度，需要展开全面调查，以便了解社会对于矿物资源综合利用、分离以及富集的需求，从而实现对复杂贫细矿物资源的有效性处理，才能确保矿物环境生态化效果，并对“三废”问题进行科学性治理，要对矿物资源进行二次利用回收，以便提升矿物资源利用率。结合社会生产实际需求积极探索新型技术，促进新型技术与工程应用的深度融合，进一步完善和更新矿物加工工程的装备、工艺，引导行业人员积极探索和研究高新技术理论，从而为矿物资源的精加工与深加工奠定良好的基础，推动我国矿物加工工程的可持续发展发展。在社会经济高速发展背景下，对矿物加工和利用技术提出了更高的要求，各种矿物材料在加工生产中所需要的技术和设备性能存在很大差异性。因此，要通过高新技术理论研究，全面提升矿物产品的直接价值，并增加矿物产品附加价值，只有这样才能延长矿山寿命，为时代发展提供源源不断的矿物资源供给。因此，需要强化矿物深加工技术和精加工技术进行研究、优化和升级，为矿企提高经济效益提供有力保障。

结束语

古往今来，矿物资源都一直处在被开采的状态，我国在历史洗礼下积累了很多开采经验，在沿用的同时也进行着不断改革，但在新时期下暴露出诸多不足，特别是在对矿物进行加工的环节中出现不同弊端，整体发展受到一定阻碍，需要技术人员凭借先进理念和创新精神对其做到有力突破，使矿物加工工程技术得到稳步前行并走入更为广阔的空间，发挥出应有效用，让资源利用率得到极大程度提升。实践中，技术人员基于前人留下的珍贵经验，结合当前实际情况和先进技术做到结合，从多角度去完成糟粕的去除，使矿物加工工程技术的前行不会盲目，在正确方向下得到切实有效发展，对加工中所出现的困难用先进技术来解决，保证资源能够在加工环节中完全利用，在相应程度上遏制资源浪费现象，做到可持续前行。

参考文献

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