石俊超

（河南有色金屬地質礦產局第五地質大隊，河南 鄭州 450000）

常見的礦物加工技術有物理振動、化學法分離、化工技術以及生物技術等加工方法，同時也有對礦物中的元素進行提取的工藝技術。礦物加工技術最初是由選礦方法逐步完善發(fā)展至今的，選礦方法一般是對礦物進行分離并進行二次加工。在中國最古老的礦物加工技術是淘金，淘金與現代的礦物加工技術相比還是有本質上的區(qū)別，礦物加工技術主要是對礦物資源進行精準的加工、分離及最終的利用。工業(yè)技術持續(xù)高效的發(fā)展，帶動著社會對礦物的需求總量越來越大，近幾年自然災害的增加使人們對礦物資源的合理利用意識和對環(huán)境保護的意識也愈發(fā)強烈。礦物的加工技術也開始從節(jié)能、高效率、無污染等方面展開，重點發(fā)展?jié)崈舻V物的加工技術，不僅要在傳統(tǒng)的礦物加工、分離和后期技術處理上進行技術攻關，增長經濟效益，同時也要在行業(yè)中尋求新的學科合作和發(fā)展機會，最終可以實現礦物加工技術與資源有效利用、環(huán)境保護、水源保護及環(huán)境治理等技術融為一個有機發(fā)展體系。因此，礦物加工工程的發(fā)展和人類對自然的探索，對自然的利用以及對礦產資源日益擴大的質量都具有十分密切的聯系，從對礦產的勘查選擇對礦產的有效開發(fā)都要利用到礦物加工工程技術。

1 礦物加工技術對分離性能的影響

礦物加工工程在19世紀之前還不是一門獨立的技術學科，它正式成為獨立學科是從采礦學科和冶金學科中分離出來的；在1900年，礦物工程的前身冶金工程作為一門學科而正式成立，但是其存在的學科目的主要還是教育學生如何進行選礦；經歷一段漫長時間的發(fā)展，直到二十世紀初，礦物加工技術的發(fā)展逐步形成了選礦這一概念；在二十世紀中期，隨著采礦技術的成熟，形成了更加完善的技術分類，從此礦物加工技術正式成立。

當前的礦物加工技術包括選礦方法、礦物破碎分級的輔助流程和對礦物加工過程的檢測與控制三大方面，其每一方面也會有相應的發(fā)展形成多個分支，例如結構復雜的礦物質合理利用、重力與離心力場的礦物分離技術、利用生物化學技術對礦物資源提取、微量毒素材料加工技術、精細加工技術、機械設備、加工廢料的有效利用、加工過程的自動化控制、資源環(huán)境開發(fā)技術等[1]。其中礦物分離技術與以前的傳統(tǒng)方法相比較，其對應的分離性能大大提高，從而提高機器的效率，提高產出。

以礦物加工技術中的超細磨技術為例，超細磨技術在國外已經較為成熟，可將原有礦物細磨。其主要是應用破碎，合理的控制排礦粒度，一般范圍在230mm。超細磨技術應用的關鍵在于，攪拌磨的運用與創(chuàng)新，各種型號的攪拌磨能進一步將礦物細磨。這種攪拌磨與傳統(tǒng)的球磨機相比，研磨時間更短、能耗較小、細磨精度更高的特點，其超細磨的技術主要體現在使用小磨球。在攪拌磨采用高攪拌轉速和高介質填充率的情況下，能保障小磨球能得到足夠的能量，從而將礦物充分細磨，大大提高了其效能的發(fā)揮。為探尋這項技術對分離性能的影響，以小磨球結構參數為研究基礎，以操作參數及物性參數變化對分離性能的影響進行研究。

對于固定入口尺寸的小磨球，流量的改變直接體現為入口流速的變化。以攪拌打磨速度為變量，分析小磨球變化對分離效率的影響規(guī)律。經過探究后可知，入口攪拌速度增加，分離效率呈上升趨勢，入口速度越低，分離效率下降得越快。自磨排礦經雙層篩，篩上礦物粒度的范圍控制在63.5～22mm，將其分為2個部分，另外，通過短頭圓錐破碎后再進行自磨。

2 礦物加工技術對礦產材料力學性能的影響

傳統(tǒng)方法對礦產材料進行選礦過程中，在經過磨碎等加工過程中，浪費了大量的原材料，其能量也消耗巨大，但產出卻很少，并且消耗的原材料也不能得到有效的利用，使其利用率降低[2]。但利用礦物加工技術不僅能提高其利用率，還可以提高對應的產出礦物性能。

礦物合金材料中最常見一種材料是鋁硅系合金，其力學性能極易發(fā)生改變，主要原因是取決于合金中硅顆粒的形態(tài)和分布，硅的細化能夠起到彌散強化的作用，可以很大程度上提高合金材料的強度，而硅的均勻分布則能夠提高材料整體的韌性[3]。對于傳統(tǒng)的鑄造鋁硅合金來說，熱處理主要是促進合金元素固溶到金屬鋁基體中從而形成的彌散相，起到固溶強化的效果，通常這種方法能提高鋁硅合金的強度，但韌性會被降低。在進行礦物熱處理加工前，在顯微鏡下其形態(tài)由兩部分組成，一部分晶粒細小，另一部分則受技術作用的熱影響組織較大。晶粒細小部分是由納米級球狀硅顆粒鑲嵌的鋁基體中構成。

礦物加工技術的發(fā)展與新領域的開發(fā)探索密切相關，發(fā)現一個新型研究領域，并將礦物將技術運用在其中，會使得礦物加工工程的發(fā)展更加完善，更能為社會經濟的發(fā)展帶來發(fā)展益處。礦物加工工程技術在保持現有發(fā)展的基礎上，需要繼續(xù)做好傳統(tǒng)礦物加工工程的研發(fā)，積極拓展技術研究和礦物工程應用范圍，把礦物加工工程技術應用與環(huán)保，加大礦物加工工程技術的發(fā)展速度。

3 礦物加工技術對礦物材料力學性能的影響

礦物加工技術針對礦物材料性能也可進行改變，其主要組成部分是從礦中提取出的細集料，細集料在礦物混合料中主要包括天然砂、人工砂（包括機制砂）及石屑等天然砂石[4]。在經過礦物加工技術獲得的細集料其幾何特征可以發(fā)生改變，改變幾何特征后的細集料對礦物材料的力學性能有著一定規(guī)律的影響。礦物混合材料的抗壓力強度以及抗壓回彈模量與細集料形態(tài)結構之間具有良好的比例關系，隨著細集料形狀特性值的增加，礦物混合材料力學性能明顯的呈現下降的趨勢，當其特性值由1.315升高至1.426時，礦物混合材料的抗壓力強度由3.1MPa降低至1.9MPa；抗壓回彈模量也相應的由622MPa下降至497MPa，降低幅度達到了20%。根據上述數據分析可知，隨著細集料顆粒形狀由立方體向扁平狀的變化，礦物混合材料力學性能逐漸降低[5]。因此，可通過礦物加工技術改變細集料的形狀，使其變成立方體，從而改善礦物材料的力學性能。同時礦物加工技術也可改變細集料的SP值，隨著細集料棱角性參數SP值的增加，礦物混合材料力學性能呈現逐漸升高的趨勢，當棱角性參數SP值為0.548時，礦物混合材料的抗壓強度為1.8MPa，隨著棱角性參數SP值增加至0.872，抗壓強度升高為2.8MPa，提高幅度為52%；在此條件下，礦物混合材料的抗壓回彈模量也由386MPa升高至523MPa，升高幅度為30%。與此同時，研究結果顯示礦物混合材料力學性能與細集料棱角特性之間表現出良好的線性相關關系。由此可知，細集料的形態(tài)對礦物混合材料力學性能具有顯著影響，通過改變細集料的形態(tài)有利于力學性能的提高[5]。根據上述分析，礦物加工技術可以改變細集料的形狀及棱角性對礦物混合材料力學性能均產生顯著的影響，因此，礦物加工技術可以大大提高礦物材料的力學性能。

4 結束語

本文僅針對礦物加工技術對材料的分離性能、及金屬與非金屬的力學性能進行研究分析，但礦物加工技術的對應性能還有很多，并且還有很多無法探究的性能需要在今后進行更深入的研究。礦物加工技術的研究時間還不長，其范圍還比較窄，我國應加強對這方面的深入研究，從而增寬礦物加工技術的研究范圍和應用范圍，積極尋找并發(fā)現礦物加工技術的新思路，新方法。礦物加工技術目前面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中一個最重要的方向是礦物資源的變化和配套技術的匹配問題。現在的礦物加工技術應同其他相關技術交互融合，以此催生出更多的新型學科和新的研究領域，因此尋求新技術的創(chuàng)新發(fā)展是礦物加工的一條有效途徑。