應(yīng)用礦床學(xué)課件

1、 應(yīng)應(yīng) 用用 礦礦 床床 學(xué)學(xué) 概概 論論 第一章第一章 總總 論論 應(yīng)用礦床學(xué)的概念應(yīng)用礦床學(xué)的概念應(yīng)用礦床學(xué)分類應(yīng)用礦床學(xué)分類 礦床開發(fā)歷史簡(jiǎn)介礦床開發(fā)歷史簡(jiǎn)介礦床在開發(fā)及應(yīng)用中的幾種情形礦床在開發(fā)及應(yīng)用中的幾種情形礦床應(yīng)用基本方法礦床應(yīng)用基本方法 、步驟、步驟1.1 應(yīng)用礦床學(xué)的概念應(yīng)用礦床學(xué)的概念 研究礦床開發(fā)應(yīng)用及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的學(xué)科，稱為應(yīng)用礦床學(xué)。主要研究礦床的應(yīng)用類型、應(yīng)用指標(biāo)、應(yīng)用途徑、應(yīng)用方法、開發(fā)理論及其如何適應(yīng)市場(chǎng)的問題。 應(yīng)用礦床學(xué)是探討礦床在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、制造、能源、醫(yī)療、飲食、藝術(shù)等方面的應(yīng)用，顯然，這樣的研究?jī)?nèi)容具有重要的實(shí)際意義。 礦床地質(zhì)學(xué)礦床勘查與評(píng)價(jià)應(yīng)用

2、應(yīng)用礦床學(xué)礦床學(xué)冶金業(yè)制造業(yè)材 料 及 加工業(yè)自然基礎(chǔ)學(xué)科礦產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)及市場(chǎng)方面應(yīng)用礦床學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系應(yīng)用礦床學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系 采礦學(xué)選礦學(xué)1.2 應(yīng)用礦床學(xué)分類應(yīng)用礦床學(xué)分類 礦床應(yīng)用分類是在礦床成因?qū)W研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)礦床在社會(huì)上的廣泛應(yīng)用情況，依據(jù)開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行的分類。 不同于礦床的工業(yè)類型（針對(duì)單礦種 ），礦床應(yīng)用類型是根據(jù)礦床的開發(fā)、應(yīng)用及其經(jīng)濟(jì)價(jià)值等方面來進(jìn)行分類。它不是針對(duì)單礦種而進(jìn)行的分類。 礦床應(yīng)用分類表礦床應(yīng)用分類表(王思源1996） 除了上述分類之外，我們也應(yīng)了解我國(guó)的主要成礦區(qū)帶，如我國(guó)東部中生代大規(guī)模成礦作用的幾個(gè)主要區(qū)帶有： 1、小秦嶺-熊耳山鉬-鎢-金礦帶；

3、 2、膠東大型金礦集區(qū)（累計(jì)探明黃金儲(chǔ)量已超過900T，年產(chǎn)黃金約28T）； 3、長(zhǎng)江中下游地區(qū)銅-鉬-金-鐵成礦帶； 4、西秦嶺金成礦區(qū)； 5、華北克拉通北緣金-鉬-銅-鉛-鋅成礦帶； 6、大興安嶺南段銀-鉛-鋅-錫成礦帶； 7、華南地區(qū)銅-鉛-鋅成礦區(qū)（德興、永平等）； 8、南嶺鎢-錫-稀有成礦帶； 9、滇黔桂金三角區(qū)的金-銀和鈾礦帶。1.3 礦床開發(fā)歷史簡(jiǎn)介 一、古代社會(huì)一、古代社會(huì) （一）原始社會(huì)（約距今500萬年公元前4000年） 據(jù)研究，大約在40萬年前的舊石器時(shí)代，人類就開始應(yīng)用某些非金屬。例如用火石、石英、燧石、黑曜巖、石英巖、石灰?guī)r等做工具、取火、壘墻等，從而積累了有關(guān)石材的

4、種類、性能及應(yīng)用方面的知識(shí)。 距現(xiàn)在約2萬年左右，古人用赤鐵礦、孔雀石等作顏料，繪制大量壁畫等，如在法國(guó)及西班牙就發(fā)現(xiàn)了這樣的壁畫。 約1萬年左右的新石器時(shí)代，磨制石器取代了打制石器。新石器晚期制陶業(yè)興起，說明人類已掌握了粘土性質(zhì)及應(yīng)用方法。 （二）奴隸社會(huì)在公元前40002000年間，即所謂“金石并用時(shí)代”。據(jù)記載，金在公元前3100年左右就得到了應(yīng)用，最初可能作為護(hù)身符佩帶，后來作為宗教信仰物，再后來就成為財(cái)富和社會(huì)地位的標(biāo)志。約在公元前3000-2000年，人類用粘土制陶、燒磚、加工石材、進(jìn)行建筑等，如公元前2700年的金字塔即是例證。 公元前1800年左右，進(jìn)入“青銅器時(shí)代”，煉出硬度

5、是純銅的23倍的銅錫合金。中國(guó)商代用青銅鑄造了大型鐘鼎。 鐵的廣泛運(yùn)用大約出現(xiàn)在公元前1200年，至公元前800年，人類進(jìn)入“鐵器時(shí)代”。 （三）（三） 封建社會(huì)封建社會(huì) 多種金屬及非金屬得到了應(yīng)用。如金、銀、銅、鐵、各種寶玉石、煤等。 寶石、玉石的開采、加工、制造成為當(dāng)時(shí)工匠的一大行業(yè)，其工藝產(chǎn)品為上層人物所居有。 以粘土為原料的陶瓷工藝首推中國(guó)，景德鎮(zhèn)的瓷器在當(dāng)時(shí)即遠(yuǎn)銷歐洲及南洋。 元初，意大利人馬可.波羅在東方見聞錄中記述：“中國(guó)的燃料，既非柴，又非草，而是一種黑色石頭?！?。 明代李時(shí)珍著本草綱目中，載醫(yī)藥礦物160種，注明了產(chǎn)地及用途，劃分了金、玉、石、鹵四類。 金、銀、銅、鐵、錫、

6、鉛、鋅、汞是封建時(shí)代采冶的八大金屬。 二、現(xiàn)代社會(huì)二、現(xiàn)代社會(huì) 國(guó)家的經(jīng)濟(jì)富強(qiáng)是以礦產(chǎn)資源為基礎(chǔ)。 資本主義的興起靠大機(jī)器生產(chǎn)，大機(jī)器本身就來自礦產(chǎn)原料，何況它加工、制造的主要對(duì)象也是礦產(chǎn)品。工業(yè)時(shí)代的興起極大地加快了人類對(duì)礦產(chǎn)的需求，第二次世界大戰(zhàn)后，消耗的礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過戰(zhàn)前。 人們發(fā)現(xiàn)，銅、鐵消耗速度比人口增長(zhǎng)速度快得多。如西方工業(yè)革命的第一個(gè)世紀(jì)，即18121912年間，人口增長(zhǎng)3倍，銅耗量卻增長(zhǎng)80倍，鐵100倍。 M.K.Hubbert曾對(duì)世界石油資源與使用年限做過預(yù)測(cè)，按此預(yù)測(cè)，若原油資源13,500億桶，至2020年將消耗90。于是，必須研究并開發(fā)其它能源。（出現(xiàn)了危機(jī)感） 1

7、.4 礦床在開發(fā)及應(yīng)用中的幾種情形礦床在開發(fā)及應(yīng)用中的幾種情形 （一）單一論（一）單一論 所謂單一論是指礦床可被單獨(dú)應(yīng)用，即單用途論。例如玉石礦只作為工藝品的原材料。這種單一論有時(shí)是由于礦床本身的特點(diǎn)所決定的，如礦床為單礦種、單成因或其產(chǎn)品只具有唯一的用途等等。 單一論指出了礦床開發(fā)、應(yīng)用的主要方向。 應(yīng)該說，這是礦床在開發(fā)應(yīng)用的早期階段所具有的特征，需在今后研究其新的用途。 （二）調(diào)配論 兩個(gè)或兩個(gè)以上的礦床或礦種的調(diào)配使用，這是由礦床及礦產(chǎn)品的性質(zhì)所決定的。原因有： 1、某礦床缺少某種物質(zhì)或剩余某種物質(zhì)，這就需兩礦床配合使用，例如，景德鎮(zhèn)制瓷，就是由幾個(gè)地方的高嶺土礦混合制成。是因?yàn)閱蝹€(gè)地

8、方的高嶺石礦，其土質(zhì)要么太硬，要么太軟。 2、礦種的調(diào)配使用可改變產(chǎn)品的機(jī)械性能，如“合金”的性能就與各單金屬的機(jī)械性能明顯不同。 （三）相似論 依據(jù)礦種間各種性質(zhì)的的相似性，對(duì)礦種進(jìn)行相互替代而制成產(chǎn)品。這種相似性主要是化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)上的相似性。 1、利用化學(xué)成分的相似性，例如分析表明，人骨與牙齒的無機(jī)成分為氫氧磷灰石Ca10(PO4)(OH) 2，醫(yī)學(xué)上就用磷灰石制成牙骨填補(bǔ)料，植入牙床，可獲得很好的醫(yī)療效果（日本，1985）（中國(guó)上海）。 2、利用物理特征相似性。用儲(chǔ)量豐富的礦物代替另一種物理性質(zhì)類似、但含儲(chǔ)量不足的礦物，這在礦產(chǎn)品的生產(chǎn)中是常見的情形。 （四）仿效論 觀察異常效果，

9、進(jìn)而分析異常原因，再進(jìn)行產(chǎn)品仿制。 例如1911年墜落于西伯利亞通古斯地區(qū)的隕石周圍，樹木生長(zhǎng)速度較別處快2倍，于是用與隕石相同的元素Br、As、Hg、Pb、Zn、Ag等制成人造隕石肥料，經(jīng)試驗(yàn)，馬鈴薯增產(chǎn)50，玉米、小麥、甜菜增40。 （五）系統(tǒng)論 破除“單打一”，實(shí)行綜合開發(fā)。應(yīng)對(duì)礦床進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)礦石進(jìn)行綜合分析，以便綜合利用，應(yīng)打破金屬與非金屬礦單一開發(fā)的界線。例如大冶鐵礦的鐵、銅、鉛、鋅、硫鐵礦、大理石、石灰?guī)r等的綜合評(píng)價(jià)與開發(fā)就是很好的例子。（六）優(yōu)選論 在礦床開發(fā)中，對(duì)不同品級(jí)的礦石或礦物應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)優(yōu)用，優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。應(yīng)避免“大材小用”。例如大理石可作石材，但其中某些若用于制造裝飾

10、品，其價(jià)值將會(huì)猛增。 （七）拓新論 向新領(lǐng)域開拓，獲取新原料，制取新產(chǎn)品。 1、不局限于某些礦種或礦石的傳統(tǒng)用法，應(yīng)拓寬新路子，探索新用途。例如作為耐磨材料的金剛石，在日本視為最有希望的新一代半導(dǎo)體芯片。 2、對(duì)于原視為廢石的物質(zhì)，需研究其應(yīng)用價(jià)值。例如石英脈型金礦床中，對(duì)晚期不含金及硫化物的乳白色石英脈，經(jīng)過選礦、提純，所得石英砂，可供作玻璃原料。 1.5 礦床應(yīng)用基本步驟與方法礦床應(yīng)用基本步驟與方法 礦床開發(fā)應(yīng)用的礦床開發(fā)應(yīng)用的基本步驟是：開采、運(yùn)輸、破礦、選礦、提取、加工。 一、采礦一、采礦 1.露采與坑采：礦床中礦體埋藏淺，則用露天開采，如銅錄山銅礦床的采掘；如果礦體埋深大，則需坑采。

11、對(duì)于同一礦區(qū)內(nèi)不同產(chǎn)狀、不同埋深的礦體可用不同的方法開采，如大冶鐵礦區(qū)，就采用了露采與坑采兩種方法。 2.機(jī)采與手采：不怕破碎的大型原生礦體，可用機(jī)器開采；對(duì)于珍貴的寶石礦，可借助錘、釬等手段。 三、選礦三、選礦 選礦的一般程序是：將礦石（大塊）壓碎手選破碎過篩富選。 常用富選法（選精礦）如下： 1.磁選：磁選：用磁選機(jī)，利用礦物顆粒間的磁性差異將其中的不同成分進(jìn)行分離。主要用于鐵礦物與其它物質(zhì)的分離。 一般來說，經(jīng)焙燒后，鐵礦物磁性增大，而不含鐵的礦物則無磁性。然后就可以用磁選法將它們分開。如菱鐵礦經(jīng)焙燒加熱到400560時(shí)的化學(xué)過程為：3FeCO3=Fe3O4+2CO2+CO2重選（重力選

12、礦）：重選（重力選礦）：利用礦物間比重不同，在運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)中將它們進(jìn)行分選。介質(zhì)有水、空氣、重液（無機(jī)鹽水）等。生產(chǎn)中用得最多的介質(zhì)是水。用于重選的設(shè)備主要有：搖床、溜槽、跳汰機(jī)、離心機(jī)等。 3浮選：浮選：利用礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異，在高分散的已基本解離的礦物懸浮液中，在浮選藥劑作用下，使其中一種或一部分礦物能選擇性地粘著在懸浮液的氣泡中，被浮至液面，另一部分礦物仍留在懸浮液內(nèi)。將液面上的泡沫刮去，以實(shí)現(xiàn)礦物分離。 浮選法適用于：1、弱磁性鐵礦石（含石英）、菱錳礦礦石、鈦鐵礦礦石；2、磁選精礦的再選，進(jìn)一步提高精礦品位；3、與黑色金屬礦物伴生的硫化銅、硫化鐵、硫化鈷、螢石、稀土礦物和磷灰石等的綜合回收。 所用設(shè)備有攪拌式浮選機(jī)及充氣式浮選機(jī)。 4電選：電選：在高壓電場(chǎng)中利用礦物的電性差異使之分離的方法。 所用設(shè)備有靜電電選機(jī)、電暈電選機(jī)、復(fù)合電選機(jī)等。 5手工精選：手工精選：專業(yè)人員對(duì)礦石進(jìn)行分選，包括借助放大鏡、雙目鏡于實(shí)驗(yàn)室手選。 一般適用于寶玉石、貴重礦物等等。四、提取四、提取有用物質(zhì)自精礦中提取主要有如下方法： 1火法：火法：是在高溫下將礦石或礦砂熔融而提取有用組分的化學(xué)方法。包括干燥（去水）、焙烘（去碳酸鹽）、煅燒（氧化）、燒結(jié)（成塊）、熔煉和蒸餾（分解）、氧化精煉（提純）等。 2水法：水法：使用各種溶劑，從粉碎的礦石中通過溶解而提出有用組分的方法。