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北京七星彩走势图:【學科發展報告】礦物加工工程學科發展報告簡要綜述

七星彩走势图预测下期 www.ensyhz.com.cn 發布時間:2019-01-25收藏本文七星彩走势图预测下期

 礦物加工工程,在以往相當長的時期內稱為選礦工程,也稱礦物工程。在我國現今學科分類中,礦物加工工程屬于礦業工程的二級學科。國外有些國家往往將礦物加工工程納入冶金工程、化學工程或材料科學與工程。

礦物加工是用物理或化學方法將礦石中的有用礦物與無用礦物(通常稱脈石)或有害礦物分開,或將多種有用礦物分離的過程。在礦產資源開發和綜合利用產業鏈中,礦物加工是介于地質、采礦與冶金或化工之間的重要流程作業環節??笫?/span>通過礦物加工(選礦)處理,可將有用礦物品位顯著提高,從而大幅減少運輸費用;而且可減輕后續工序如冶金、化工處理或材料制備的困難,降低后續工序的處理成本,對國民經濟的發展具有重要支撐作用。

近年來,中國礦物加工學科建設取得了長足進步,以礦物加工理論、工藝、裝備、藥劑和選礦廠自動化及過程控制為代表的選礦技術發展迅速,為中國礦物加工事業發展提供了人才保障及理論和技術支撐,在世界礦物加工技術發展過程中起到了重要作用。為了促進礦物加工學科的進一步發展,提高礦物加工學科在資源開發及環境生態相關領域中的地位和作用,對中國礦物加工學科建設、人才培養、科學研究情況進行了調查評估,系統展示了中國礦物加工學科發展的成就和學科發展的支撐條件,對比分析了國內外礦物加工學科的發展態勢及未來發展趨勢,指出了學科發展面臨的問題與挑戰。

1、中國礦物加工學科建設取得重大成就,形成了完備的教學、科研、設計與工程應用學科體系,擁有高水平的人才隊伍和研究團隊,建立了完備的基礎研究、技術開發與成果轉化平臺。

中國礦物加工學科經過全國高校和研究機構幾十年的建設,不斷得到完善,具備較強的國際競爭力。本學科的本科生教育和研究生培養快速發展,截止到20179月,中國開設礦物加工工程本科專業的高等學校共計37所,全國擁有2個二級學科的重點學科。大學礦物加工學科共有專任教師600多名,在校本科生15000多名,碩士研究生3600多名,博士生650多名。

中國擁有礦物加工學科的研究和設計機構20余家,這些專業研究和設計機構擁有高水平的研究和設計隊伍,完備的科研條件與先進的技術平臺,是中國開展礦物加工科學基礎理論與應用基礎研究、實現科研成果轉化、促進科研合作與學術交流的重要基地。

中國擁有礦物加工學科相關的國家重點實驗室、工程技術研究中心等國家級研究平臺22個,各類省部級實驗室和研究中心共計58個。這些高端研究平臺既是學科發展實力體現,也是學科發展的支撐硬件之一,對促進學科快速發展起到了重要作用。

目前中國礦物加工學科領域從業人員共40多萬人,其中院士6名,國家有突出貢獻的中青年專家和政府特殊津貼專家350多名,長江學者特聘教授/講座教授10多,國家杰出青年科學基金獲得者10多名,跨世紀、新世紀百千萬人才工程國家級人選20多名。中國擁有幾十支各具特色的礦物加工科學與技術研究團隊,這些團隊中國礦物加工科學與技術的發展做出了重要貢獻。近年來,在國家縱向和礦業企業橫向科研項目的支持下,國內礦物加工學科產出大批學術著作和科技成果,所取得的研究成果為國家礦產資源開發提供了有力的技術支持。

2、礦物加工科技進步為中國礦產資源開發提供了堅實的技術支撐,形成了有特色的基礎理論研究方向,部分技術與裝備已居國際領先水平,建成了一批技術先進、裝備優良的大型現代化選礦廠。

基礎研究方面,形成了基因礦物加工工程、礦物表面斷裂鍵與各向異性理論、流體包裹體浮選效應、金屬離子配位調控分子組裝、復雜難選鐵礦磁化焙燒與深度還原、礦物加工計算化學及藥劑分子設計、礦物分選過程的數值化計算與仿真等礦物加工領域新方向與新觀點,在國際選礦界產生了較大的影響。(1)提出了“基因礦物加工工程”的理念,以礦床成因、礦石性質、礦物物性等礦物加工的“基因”特性研究與測試為基礎,將現代信息技術與礦物加工技術深度融合,經過智能推薦、模擬仿真和有限的選礦驗證試驗,快捷、高效、精準地選擇選礦工藝技術和裝備;(2)開展了礦物表面斷裂鍵與礦物各向異性的理論研究,提出了利用礦物表面斷裂鍵性質準確預測礦物的解理性質和常見暴露面、及礦物表面質點反應活性的思想,為實現含鈣礦物、鋁硅酸鹽礦物的選擇性浮選分離奠定了理論基??;(3)深入研究了礦物晶體解離時流體包裹體組分向溶液中釋放、礦物表面原子沿法向的位移及礦物表面對溶液中流體包裹體組分及捕收劑分子的吸附,形成了以“流體包裹體組分釋放-礦物表面弛豫-流體包裹體組分吸附”為核心的硫化礦物流體包裹體浮選理論;(4)形成了基于“金屬離子配位調控分子組裝”的浮選界面調控新理論,通過金屬離子與配體的配位形成具有特定捕收能力的配位捕收劑,或通過金屬離子的配位調控形成具有特定結構的膠束,為新型浮選藥劑的的開發提供了新的方向;(5)圍繞菱鐵礦、褐鐵礦、極微細粒鐵礦、鮞狀赤鐵礦等劣質鐵礦資源的高效開發與利用,開展了大量的基礎研究和技術開發工作,基本達成了采用選冶聯合工藝才能實現劣質鐵礦資源高效利用的共識,形成了流態化磁化焙燒和深度還原等新技術理論;(6)在礦物加工計算化學領域,開展了浮選藥劑分子模擬計算和設計、礦物浮選界面結構及相互作用的分子動力學模擬計算、藥劑分子與礦物表面的對接技術等研究;(7)借助數值試驗方法進行選礦設備研發,能夠顯著減少設備物理模型的制作,大大降低了研發成本,提高了研發效率,同時利用數值試驗方法進行礦物分選理論的研究也有所進展;(8)開展了非均衡柱式分選過程及強化理論研究,從顆粒氣泡的碰撞出發,研究了氣--液三相體系中影響顆粒氣泡碰撞礦化及分離的流體特征及顆粒界面特性,提出了從微觀強化、界面調控到宏觀流場強化的非均衡強化過程。

技術開發和成果轉化方面,針對礦產資源開發利用過程中的突出問題開展重點研究,在選礦工藝技術、選礦藥劑、選礦裝備研發及應用、礦產資源綜合利用、選礦自動化、礦物材料研發和深加工方面均取得了突破性進展,形成了一批具有重大影響力的新技術、新成果。(1)選礦工藝方面,開發了超大規模微細粒復雜難選紅磁混合鐵礦選礦技術、復雜難處理鎢礦高效分離關鍵技術、基于頁巖釩行業全過程污染防治的短流程清潔生產關鍵技術、有色金屬共伴生硫鐵礦資源綜合利用關鍵技術、多流態梯級強化浮選技術等高效選礦工藝技術,顯著提高了我國有色金屬、黑色金屬、煤炭與非金屬資源的開發利用水平;(2)選礦藥劑方面,成功開發出了一系列新型環保綠色特效藥劑,利用硫化礦新型高效捕收劑合成技術發明了新型硫氨酯等高效銅捕收劑并在大型銅礦山應用,針對各類型鐵礦與不同脈石礦物研發了系列新型鐵礦浮選藥劑;(3)選礦設備方面,碎磨與分選設備的研究設計和制造取得重大突破,Φ12.19×10.97m大型半自磨機、Φ7.9×13.6m球磨機320m3大型浮選機在國內外礦山推廣應用,超大型粗粒磁選機成功應用于貧磁鐵礦拋尾;(4)選礦自動化方面,目前國內大型先進選礦廠碎磨作業的工藝參數基本實現了自動控制,選別作業中濃度、粒度和品位的在線檢測系統逐步應用,全流程優化控制技術的研究也取得了一定進展;(5)依靠工藝技術進步與裝備水平提升,我國近年建成了鹿鳴鉬礦、烏奴格吐山銅鉬礦、甲瑪銅多金屬礦、袁家村鐵礦、鞍千鐵礦技術先進、裝備優良的大型、特大型現代化選礦廠,整體水平顯著提升。

3、中國與世界礦物加工強國的研究重點有區別,中國更重視先進技術的開發與應用,國外更多進行微觀基礎研究;在全球范圍內,中國礦物加工學科總體上處于“工藝技術領跑、裝備自動化并跑、基礎研究跟跑”的地位。

面對以貧細雜為特點的資源劣勢,國礦物加工領域面臨著許多國外并不存在或尚未涉及的復雜題,并從政府的宏觀引導層面和企業的實際需求方面,投入了大量技術研發力量與研發經費。在多年的努力下,成功開發了如流態化磁化焙燒-磁選技術與裝備、低品位銅礦綠色循環生物提銅關鍵技術、復雜鉛鋅硫化礦高濃度分速浮選新技術、復雜難選低品位黑白鎢共生多金屬礦高效選礦新技術、適合處理中低品位硫化-氧化礦資源的選冶聯合流程等特色技術,選礦工藝總體水平已達到了世界先進水平,部分選礦工藝技術水平處于世界領先水平。

國外注重礦物加工基礎理論的研究,在礦物顆粒碎磨過程中的力學分析,分選過程中運動軌跡及力場分析,氣泡-顆粒相互作用、藥劑與礦物作用機理分析都有更加科學和深入的研究。國外也重視新型礦物加工方法,如濕法浸出、微生物選礦、細顆粒三維浮選技術工藝的機理研究,為此研制新型選別設備,強化選別過程,提高分選效果。中國在礦物加工基礎理論方面同樣進行了大量研究,但與國外側重點不同,一般針對具體礦種進行應用基礎研究,與資源開發實踐聯系相對緊密,但對微觀層面研究較少;在計算機數值仿真與模擬方面研究應用方面明顯不足。

國外礦物加工設備發展較早,已經形成較大的規模,設備的技術性能和自動化水平較高,在眾多大型礦山獲得廣泛應用,這些技術主要掌握在美國、俄羅斯、英國、德國、日本、澳大利亞、瑞典等發達國家。中國礦物加工設備起步較晚,但是發展迅速,與國外發達國家的差距正在縮小,如大型浮選機和磁選機已達到國際領先水平。國整體技術水平與國外相比還有較大差距,創新能力有待提高。

4、未來礦物加工技術的發展,需要好地滿足社會和行業需求,更加注重科研和教學過程的智能化,開展更深入的微觀領域基礎研究,應用領域更加多樣化,同時需要知識背景更為豐富的復合型人才形成支撐。主要有以下發展趨勢:

1)礦物加工技術發展更好地滿足社會和行業需求。社會和行業發展對礦物加工技術的需要包括:盡可能提高資源回收率和綜合利用率,降低生產成本,降低水資源和能源消耗,減少污染物排放,提高過程可靠性等?;?/span>以上需求,礦物加工技術總體發展趨勢可概括為:綠色、高效、節能、低耗、低排放、自動化和智能化。此外,礦物加工技術的發展需要從采、選、冶、化工、材料全流程考慮能量和資源消耗,建立“資源開采-選礦-冶金一體化”流程思想,加強行業溝通,獲取經濟效益與資源利用率最大化,是礦物加工技術發展的重要方向。

2)礦物加工科研和教學過程的智能化。當前,CFD、FEM、DEM等數值試驗方法已廣泛應用于礦物分選理論研究和礦物加工設備研發過程,信息技術在礦物加工科研和教學過程中的作用日益凸顯,礦物加工科研和教學過程的智能化將是未來礦物加工學科發展的重要趨勢之一。“互聯網+教育”和“互聯網+礦物加工”將在礦物加工科研和教學中發揮重要作用,大數據技術將為礦物加工科學研究工作提供更多便利,虛擬選礦廠將在礦物加工教研和生產管理中扮演重要角色。

3)先進檢測技術和試驗方法的發展促進微觀領域基礎研究的深入開展。礦物加工學科近百年的發展歷程中,技術進步帶動理論的發展是長久以來的一大特點,由于缺乏有效的研究手段,許多礦物加工分選過程中的機理尚沒有得到統一認識和完美解釋。隨著科學技術的進步,先進檢測技術和試驗方法的發展,將促進礦物加工科技工作者深入開展礦物加工基礎研究,解析礦物加工分選過程,實現礦物加工領域的理論指導實踐。

4)礦物加工技術應用空間更加廣闊。循環發展是未來重要的社會發展模式,黨的十八大報告中首次將綠色發展、循環發展、低碳發展并列提出。歐洲、日本等發達國家已經建立起了具有循環經濟發展特色的經濟模式,中國循環經濟還處于起步階段??笪錛庸ぜ際蹩篩荽砦锪系奈錮?、化學性質的不同,采用不同的方法進行物料分離與富集,為循環經濟的發展提供技術支撐。此外,礦物加工原理可推廣應用于其他領域,從而拓寬礦物加工學科領域。如高梯度磁選用于醫學上紅細胞的分離,生物學中離子的分離,核工業中核原料放射性固體的分離,超導磁選機分離液態氧、氧,浮選法從紙漿廢液中回收纖維素,從廢紙上脫油墨、脫炭黑,廢舊塑料的回收,醫藥微生物方面分選結核桿菌與大腸桿菌等。

5)礦物加工學科未來發展需要大量復合型人才。長期以來,由于受到培養理念和傳統教育模式的影響,中國礦物加工高校在專業設置、課程安排、教學計劃等方面過于強調專業性人才的培養,人才專業面偏窄、適應能力不強等問題已無法滿足行業發展對復合型專業人才的需求??笪錛庸ば幸滴蠢綽躺?/span>、高效化和信息化的發展趨勢對行業人提出更高要求。隨著經濟全球化、中國“一帶一路”戰略的實施及國內礦業集團公司國際化發展的需求,亟需一批具有國際化視野的復合型高端人才。

5、中國礦產資源開發領域面臨資源保障不足和需求持續增長的矛盾、資源過度開發和環境有限承載的矛盾、產業升級滯后和科技高速發展的矛盾,礦物加工學科發展機遇與挑戰并存。

人類對礦產資源需求量繼續增加,而優質資源的持續消耗、環境硬約束日益強化及現有技術的局限性,礦物加工學科的發展面臨諸多挑戰。一國內礦產資源供需矛盾日益加劇,對資源高效節約開發利用技術的需要更加迫切;二是礦產資源稟賦差的情況不可逆轉甚至更惡化,對復雜難處理資源綜合開發利用技術需求更加迫切;三建設美麗國家對生態環境?;ぬ岢雋誦碌母咭?,對礦產資源的綠色、低碳開發的需求更加迫切;四供給側結構性改革和產業轉型升級,對發展節能低耗的礦物加工技術和裝備的需求更加迫切;五是信息時代的行業轉型升級,對礦物加工智能化發展的需求更加迫切;六選礦下游產業的升級換代對更高品質礦物加工產品的需求更加迫切。

數字化、智能化是21世紀最重要的新興技術,發展智能礦業有利于提升產品質量、提高生產效率和降低生產及運營成本,有利于在未來國際競爭中求得更大生存和發展空間。以數字化、智能化技術應用為切入點,加快信息技術與傳統礦物加工技術的深度融合;通過科技創新,推進礦物加工行業技術進步及產業升級,搶占國際礦業行業競爭的制高點,謀求未來發展的主動權是中國礦物加工學發展的當務之急,也是促進中國從礦業大國走向礦業強國的戰略要求。

“中華民族偉大復興”的目標指引下,國家相繼提出了“一帶一路”、“新型城鎮化建設”、“中國制造2025”、“互聯網+”等重要戰略部署,對國內外資源開發、產業布局、技術裝備能力、數字化與智能化水平等提出了新的要求,作為礦產資源開發和為眾多行業提供各類礦產品的重要學科,礦物加工學科肩負著使命,在資源高效節約開發利用技術、綠色礦物加工技術、智能礦物加工技術的持續創新方面,在推動行業科技進步、促進行業轉型升級、為國家重大戰略部署的實施做好服務方面必將會有更大的作為。

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