资源加工学学科包括哪些领域?它的学科基础及与相邻学科的关系如何?
学科领域
矿物加工(Mineral Processing);矿物材料加工(Mineral Material Processing);二次资源加工(Secondary Material Processing);金属提取加工(Metal Metallurgical Processing)。可简称为4-MP。
矿物加工是根据物理、化学原理对天然矿物资源进行加工,以分离、富集有用矿物;
矿物材料加工是根据物理、化学原理,对天然及非传统矿物资源进行分离、纯化、改性、复合等加工,制备功能矿物材料;
二次资源加工是根据物理、化学原理,对二次资源进行加工,分离回收各种有用物质;
金属提取加工是根据物理、化学原理,对各种资源进行化学溶出、生物提取、离子交换、溶剂萃取等加工,以获取有价金属。
学科基础
资源加工过程中物料的碎解、分离、富集、纯化、提取、超细、改性、复合等过程,涉及矿物学、物理学、化学与化学工程、冶金工程、材料科学与工程、生物工程、力学、采矿工程及计算机技术等多学科领域,体现不同的学科基础,形成不同的研究方向。
①工艺矿物学。与矿物学、岩石学的交叉,研究资源物料组成的分析、鉴别、表征,物料的基本物理、化学特性,为“加工”提供基本信息;
②粉碎工程。以岩石力学、断裂力学、晶体化学为基础,对所处理资源进行选择性碎解,解离或进行超细加工;
③重力场、流体力场中的分离。以流体力学、流体动力学为基础,根据所处理的物料的密度、粒度及形状差异,分离、富集不同物料。如黑钨矿与石英的分离,聚氯乙烯和聚乙烯的分离,城市垃圾中重物料与轻质物料的分离,铜线与橡胶的分离等。
④电磁场中的分离。以电磁学、静电学为基础的磁力分选和静电分选,根据所处理物料的磁性质或导电性的差异,分离不同物料。如磁性矿物与非磁性矿物的分离,导电矿物与非导电矿物的分离,磁性炭粉与废纸的分离,红血球与白血球的分离,带电塑料与不带电塑料的分离,铜线与铝线的分离等。
⑤浮选。是资源加工中最重要的技术,可加工处理各种矿物资源、二次资源及非矿物资源,涉及无机化学、有机化学、表面化学、电化学、物理化学等几乎整个化学学科领域,形成了浮选电化学、浮选溶液化学、浮选剂分子设计、浮选表面化学等交叉研究领域。如硫化矿及非硫化矿的浮选、废纸及废塑料的浮选、废水中的离子浮选、油污水及油污土壤处理等。
⑥生物提取。涉及生物工程、冶金反应工程、矿物工程及采矿工程等多个交叉学科,主要处理各种低品位矿物资源、难选难冶矿物资源、海洋矿物资源及非传统矿物资源,直接从这些资源中提取有价金属。如铜、金矿的生物堆浸、地下溶浸,重金属污泥、海洋锰结核的处理等。
⑦化学分离。包括溶剂萃取、离子交换、膜分离、化学浸出等,涉及化学与化学工程、冶金反应工程等。处理复杂矿物资源、海洋矿物资源、工业废水等。
⑧化学合成。涉及化学与化学工程、材料科学与工程领域,包括矿物材料的化学合成、矿物复合材料,矿物——聚合物复合材料等。
⑨表面改性。通过表面化学反应、选择性溶解、溶蚀、刻蚀、涂层等对矿物表面进行化学处理、制备功能矿物材料,涉及化学工程与材料科学与工程领域。
⑩聚集与分散。细颗粒的聚集与分散,矿物胶体体系的稳定与分散,溶剂萃取,球团、型煤、水煤浆制备等。涉及表面化学、颗粒学等领域。
⑪资源加工过程计算机技术。涉及计算机科学与技术、自动控制等领域。研究资源加工过程的数学模型、仿真、优化与自动控制。
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