中國(guó)地質(zhì)大學(xué)礦物資源加工試卷

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)北京 2021年秋季學(xué)期課程號(hào)： 0301102 ?礦物原料深加工?期末考試試卷考試形式：閉卷考試 考試時(shí)間：120分鐘班號(hào) 學(xué)號(hào) 得分 題號(hào)一二三四五總分得分一、礦物加工工程主要的研究?jī)?nèi)容有哪些？說(shuō)明選礦的含義、三種主要選礦方法和它基于的原理。15分答：1礦物加工工程主要的研究?jī)?nèi)容：1 選礦提純：根據(jù)礦石中有用礦物和脈石礦物性能的差異，或經(jīng)改造后性能的差異，在一定的條件下實(shí)現(xiàn)彼此別離；根據(jù)密度和粒度差異-重力選礦；根據(jù)磁性差異-磁選 ；根據(jù)外表特性差異-浮選；其它選別手段和技術(shù)； 2粉碎和分級(jí)：為滿足選礦提純工序的粒度要求或一般應(yīng)用玻璃原料、建筑石砂料要求所進(jìn)行的破碎、研磨和按粒

2、度分布進(jìn)行的分級(jí)作業(yè)； 超細(xì)粉碎通過(guò)機(jī)械方法將固體礦物細(xì)化至微米范疇小于10mm,形成新功能，滿足應(yīng)用要求。屬于礦物深加工技術(shù)，包括超細(xì)粉碎和精細(xì)分級(jí)兩局部；3外表改性：通過(guò)粉碎或超細(xì)粉碎加工成的粉體，假設(shè)用于有機(jī)體系塑料、橡膠、油漆等，為實(shí)現(xiàn)良好相容，對(duì)外表進(jìn)行有機(jī)化改性。為使材料具有某種特殊功能，也包括無(wú)機(jī)化改性。4礦物基體功能材料制備：礦物基體功能材料是以礦物或礦物深加工產(chǎn)品為根本組分，采用現(xiàn)代高新技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造、復(fù)合從而使其具有某種功能性質(zhì)的新材料；礦物基體功能材料的制造往往和礦物基體的制備過(guò)程相結(jié)合或銜接。例如，濕法超細(xì)就是重要手段和工序，或?yàn)橹苯拥闹圃爝^(guò)程，或?yàn)橹圃爝^(guò)程的必須前提

3、。5礦物加工輔助作業(yè)：提高和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，完善加工工藝，滿足應(yīng)用領(lǐng)域的各方面要求。 過(guò)濾、枯燥、打散、造粒、混合、收集、包裝6礦物基體功能材料制備 礦物基體功能材料是以礦物或礦物深加工產(chǎn)品為根本組分，采用現(xiàn)代高新技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造、復(fù)合從而使其具有某種功能性質(zhì)的新材料；礦物基體功能材料的制造往往和礦物基體的制備過(guò)程相結(jié)合或銜接。例如，濕法超細(xì)就是重要手段和工序，或?yàn)橹苯拥闹圃爝^(guò)程，或?yàn)橹圃爝^(guò)程的必須前提。2選礦的含義：1從技術(shù)方面講，科技和工業(yè)的開展礦物原料質(zhì)量的要求越來(lái)越高，直接開采的礦石往往達(dá)不到標(biāo)推，而將原礦進(jìn)行選礦加工那么可以滿足要求。2. 從經(jīng)濟(jì)方面講，選礦可以給礦山、選廠和冶煉廠帶來(lái)

4、經(jīng)濟(jì)效益。3. 應(yīng)用選礦技術(shù)還能變廢為寶，綜合回收各種有價(jià)成分。3三種主要的選礦方法：1.重力選礦重力選礦是根據(jù)礦物密度不同及其在介質(zhì)中不同沉降速度來(lái)進(jìn)行礦物別離的選礦方法，根本原理是垂直力場(chǎng)的作用、斜面力場(chǎng)作用、離心力場(chǎng)作用。主要的根本方法有：分級(jí)，洗礦，重介質(zhì)選礦，跳汰選礦，搖床選礦，溜槽選礦，離心選礦。2.浮游選礦浮游選礦是利用礦物外表物理化學(xué)性質(zhì) (疏水-親水)的不同，來(lái)分選礦物的一種選礦方法。從水的懸浮液中(通常稱礦物懸浮液或礦漿)浮出固體礦物的選礦過(guò)程稱為浮游選礦，簡(jiǎn)稱浮選。現(xiàn)代較全面的定義:利用物料自身具有的或經(jīng)藥劑處理后獲得疏水親氣 (或親油)特性，使之在水-氣或水-油界面聚集

5、，到達(dá)富集、別離和純化。根本原理是三相體系氣體、固體、液體相界面上發(fā)生著各種現(xiàn)象，其中對(duì)浮選過(guò)程影響較大的現(xiàn)象有潤(rùn)濕現(xiàn)象、吸附現(xiàn)象、界面電現(xiàn)象、化學(xué)反響等。 主要的方法有：粗選，精選、掃選，精礦，中礦，尾礦，正浮選、反浮選，優(yōu)先浮選、混合浮選。3.磁選：磁選是在不均勻磁場(chǎng)中，利用礦物間磁性的差異實(shí)現(xiàn)不同礦物之間別離的一種選礦方法。根本原理是對(duì)磁性礦物顆粒: F 磁 > F機(jī) ，(F與F方向相反) ，對(duì)非磁性礦物顆: F 磁 < F機(jī)，礦粒在磁場(chǎng)中受力: F 磁 =xHgradH gradH磁場(chǎng)剃度，A/m3磁場(chǎng)為不均勻磁場(chǎng)，方可進(jìn)行磁選主要方法有：弱磁選，強(qiáng)磁選。二.名詞解釋：產(chǎn)率

6、，回收率，品位，選礦比，富集比5分產(chǎn)率：產(chǎn)品質(zhì)量與所消耗原礦質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)?；厥章剩褐高x礦產(chǎn)品一般為精礦中某一有用成分的重量與入選原礦中同一有用成分重量的百分比。選礦比：指入選的原礦重量與選出的精礦重量之比，即平均選出一噸精礦所需要的原礦重量。品味：礦石中有用某種金屬量的多少稱為這種金屬的品位。富集比：礦石經(jīng)選礦之后，其有用成分在精礦中得到富集，這時(shí)的精礦品位與入選原礦品位之比，稱為富集比，用以表示有用成分在精礦中的集中程度，即富集比=精礦品位÷原礦品位。三. 選礦問(wèn)題闡述： 1濕式弱磁場(chǎng)磁選機(jī)用來(lái)分選什么類型的礦石?描述該磁選機(jī)的分選過(guò)程； 2浮選藥劑的主要類別，各自組分特征和在

7、浮選中的作用； 3推導(dǎo)浮選過(guò)程進(jìn)行的熱力學(xué)判據(jù)。25分 答：1濕式弱磁場(chǎng)磁選機(jī)：分選強(qiáng)磁性礦物，處理能力大，有三種類型：順流、逆流、半逆流型。弱磁場(chǎng)磁選機(jī)，磁極外表強(qiáng)度H0=80-120kA/m，磁場(chǎng)力H gradH=3-6´105 kA2/m3用于分選強(qiáng)磁性礦物分選過(guò)程：礦漿經(jīng)給礦箱給入槽體后，在給礦噴水管的水流作用下，使礦粒呈松散狀態(tài)進(jìn)入箱底的給礦區(qū)。由于磁場(chǎng)的作用，磁性礦粒發(fā)生磁聚而形成“磁團(tuán)或“磁鏈，并克服重力等機(jī)械力向磁極運(yùn)動(dòng)，而被吸引到筒體的外表上。然后隨同圓筒一起向上轉(zhuǎn)動(dòng)。因磁系的極性交替，礦粒發(fā)生磁攪拌使機(jī)械夾雜的脈石脫落下來(lái)，從而使精礦品位得到提高。磁性礦粒隨圓筒轉(zhuǎn)

8、到磁系邊緣最弱處。在卸礦水管噴出的沖洗水流作用下，將它卸到精礦槽中。非磁性或弱磁性礦粒在槽體內(nèi)快速流動(dòng)的礦漿流作用下，從底析的尾礦孔排入到尾礦管中。2浮選藥劑的分類：按作用：捕收劑-吸附在礦物外表，增加疏水性；調(diào)整劑活化劑、抑制劑、PH調(diào)整劑、分散劑、絮凝劑；起泡劑附著在氣泡外表，提高氣泡穩(wěn)定性和壽命捕收劑的分類按結(jié)構(gòu)：異極性捕收劑，非極性油類捕收劑、兩性捕收劑；按作用方式：硫化礦類捕收劑、非硫化礦類捕收劑調(diào)整劑的分類：抑制劑： 消除溶液中活化離子，消除礦物外表活化薄膜，形成親水薄膜 活化劑：在礦物外表生成活化薄膜，活化離子在礦物外表吸附，清洗掉礦物外表親水薄膜，消除礦漿中有害離子的影響浮選藥

9、劑的作用：人為控制礦物之間的潤(rùn)濕性，人為控制可浮性。3YOUNG方程gsg = g lg cosq + gsl cosq = gsg -gsl/ g lg 礦粒與氣泡附著的自由能E= g lg1- cosq 固體與液體的粘著功：Wa= -êG=gsg + g lg- gsl根據(jù)YOUNG方程： gsg = g lg cosq + gsl所以, Wa = g lg1 +cosq 液體內(nèi)聚功: Wacoh=2 g lg Wa / Wcoh= 1 +cosq /2Wa > Wcoh 鋪展，無(wú)接觸角，高度潤(rùn)飾 Wa / Wcoh=1 q=0 Wa <Wcoh q > 0,

10、其中, Wa = Wacoh / 2 q=90Wa << Wacoh q很大 0<q<90 潤(rùn)飾良好 9 0<q<180 不良潤(rùn)飾四. 某礦石所含有用礦物為磁鐵礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦，脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石等，根據(jù)你所學(xué)選礦知識(shí)，給出從該礦石中選別回收鐵精礦和硫精礦的原那么工藝流程，并指出流程中所用藥劑的種屬和名稱。20分 答：采用先浮后磁的手段，首先，采用浮選流程回收磁鐵礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦，起泡劑采用醇類物質(zhì)，用硫化鈉作為活化劑，磷酸三鈉作為脈石的抑制劑，石灰為pH調(diào)整劑及硫的抑制劑，別離硫精礦后調(diào)節(jié)pH捕收劑采用黃藥作為捕收劑回收鐵精礦，之后對(duì)鐵精礦進(jìn)

11、行磁選。五. 指出和闡述：20分1濕法超細(xì)粉碎、干法超細(xì)粉碎各自的主要設(shè)備類型；2說(shuō)明濕式攪拌磨設(shè)備的粉碎原理，影響因素和主要用途？答：1濕式超細(xì)分級(jí)機(jī)，分級(jí)設(shè)備為外置式放置粉碎機(jī)外，與粉碎機(jī)構(gòu)成閉路 干式超細(xì)分級(jí)機(jī)，分級(jí)設(shè)備為內(nèi)置式放置粉碎機(jī)內(nèi)部2粉碎原理：在攪拌磨機(jī)內(nèi), 磨球的填充率約80%, 磨球可以是氧化鋯珠、瓷球、玻璃珠及鋼球等, 主軸上裝有假設(shè)干個(gè)攪拌器( 盤或棒) , 研磨介質(zhì)隨攪拌器產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 包括公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)。在徑向上位于不同半徑上的磨球運(yùn)動(dòng)的線速度是不相等的; 在垂直方向上, 即層與層之間磨球運(yùn)動(dòng)的速度也不相等, 存在一個(gè)速度梯度, 所以剪切力和擠壓力處處存在; 在攪拌器

12、附近, 磨球運(yùn)動(dòng)比擬劇烈, 除了圓周運(yùn)動(dòng)外, 還有不同程度的上下翻動(dòng), 有一局部磨球與攪拌器發(fā)生沖撞、摩擦, 在攪拌器附近還存在一定的沖擊力。綜合起來(lái), 在整個(gè)研磨室內(nèi)起粉碎作用的力有剪切力、擠壓力和沖擊力。攪拌磨內(nèi), 起主要作用的粉碎力是剪切力和擠壓力。影響因素：分級(jí)濃度、進(jìn)漿壓力、出口壓力主要用途：除超細(xì)粉碎原材料外，還可改造為材料反響器。超細(xì)粉碎系統(tǒng)是顆粒等反響物和輸入能量等的傳遞與接觸體系，在一定條件下可實(shí)現(xiàn)相界面間的化學(xué)反響。機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)：熱力學(xué)的根底和保證顆粒外表能量的貯存結(jié)晶構(gòu)造的整體變形、晶格畸變和顆粒外表非晶化為特征，反響的條件與根底具強(qiáng)烈補(bǔ)償趨勢(shì)的高活性外表，動(dòng)力學(xué)的前提

13、與保證活化能的降低、反響速度的增加 。超細(xì)粉碎過(guò)程對(duì)相間反響的其它促進(jìn)作用：顆粒間作用力。顆粒外表有利于反響的中間體-官能團(tuán)生成，超細(xì)粉碎可滿足反響物復(fù)合時(shí)的幾何尺度要求，濕法超細(xì)可與其它制備環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)良好銜接。六用連接框圖的方法，說(shuō)明和闡述“粉體外表改性的知識(shí)點(diǎn)及相互關(guān)系15分改性的目的外表改性劑改性工藝和設(shè)備改性產(chǎn)物性能評(píng)價(jià)1、粉體外表改性的目的1外表改性是無(wú)機(jī)填料由一般增量填料變?yōu)楣δ苄蕴盍纤仨毜募庸な侄沃?，同時(shí)也為高分子材料及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料的開展提供了新的技術(shù)方法，這是粉體外表改性最主要的目的之一。 2提高涂料或油漆中顏料的分散性并改善涂料的光澤、著色力、遮蓋力和耐候性、耐熱性、抗

14、菌防霉性和保色性等是粉體外表改性的第二個(gè)主要目的。3對(duì)于吸附和催化粉體材料，為了提高其吸附和催化活性以及選擇性、穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度等性能，也需要對(duì)其進(jìn)行外表處理或外表改性。 4納米粉體的外表處理或外表改性對(duì)改善和提高納米粉體的應(yīng)用性能、加速其工業(yè)應(yīng)用具有至關(guān)重要的意義。 總的目的是改善或提高粉體原料的應(yīng)用性能或賦予其新的功能以滿足新材料、新技術(shù)開展或新產(chǎn)品開發(fā)的需要。 2.外表改性劑 粉體的外表改性，主要是依靠外表改性劑(或處理劑)在粉體顆粒外表的吸附、反響、包覆或包膜來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常用的改性劑有偶聯(lián)劑、外表活性劑、有機(jī)低聚物、不飽和有機(jī)酸、有機(jī)硅、水溶性高分子、超分散劑以及金屬氧化物及其鹽等。3.

15、外表改性的工藝 1干法工藝 2濕法工藝3復(fù)合工藝4.外表改性的方法 1物理涂覆：利用高聚物或樹脂等對(duì)粉體外表進(jìn)行處理而到達(dá)外表改性的工藝。2化學(xué)包覆：利用有機(jī)物分子中的官能團(tuán)在無(wú)機(jī)粉體外表的吸附或化學(xué)反響對(duì)顆粒外表進(jìn)行包覆使顆粒外表改性的方法。3沉淀反響：通過(guò)無(wú)機(jī)化合物在顆粒外表的沉淀反響，在顆粒外表形成一層或多層“包膜，以到達(dá)改善粉體外表性質(zhì)，如光澤、著色力、遮蓋力、保色性、耐候性，電、磁、熱性和體相性質(zhì)等目的的外表改性方法。要根據(jù)粉體產(chǎn)品的最終用途或性能要求來(lái)選擇沉淀反響的無(wú)機(jī)外表改性劑。4機(jī)械力化學(xué)：機(jī)械化學(xué)改性是利用超細(xì)粉碎及其他強(qiáng)烈機(jī)械作用有目的的對(duì)粉體外表進(jìn)行激活，在一定程度上改變

16、顆粒外表的晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能(外表無(wú)定形化)、化學(xué)吸附和反響活性(增加外表活性點(diǎn)或活性基團(tuán))等。目前還難以滿足應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ垠w外表物理化學(xué)性質(zhì)的要求。 5膠囊化改性：膠囊化改性指在粉體顆粒外表上覆蓋一層均質(zhì)且有一定厚度薄膜的一種外表改性方法。粉體的膠囊化改性主要指微小顆粒膠囊化。6高能外表改性：高能外表改性是指利用紫外線、紅外線、電暈放電、等離子體照射和電子束輻射等方法對(duì)粉體進(jìn)行外表改性的方法。此外，化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理沉積(PVD)，無(wú)機(jī)酸堿、鹽處理也可用于粉體的外表改性。將這些方法與前述各種改性方法并用效果更好。 5、粉體外表改性產(chǎn)品的檢測(cè)與表征 ：目前的表征方法大體上可分為直接法和間接法。所謂直接法就是通過(guò)測(cè)定外表改性或處理后粉體的外表物理化學(xué)性質(zhì)，如外表潤(rùn)濕性、外表能、外表電性、在極性和域非極性介質(zhì)中的分散性、光學(xué)和吸波性能、外表改性劑的作用類型(吸附和化學(xué)反響類型)、包覆量、外表結(jié)構(gòu)、形貌和外表化學(xué)組