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对矿物加工工程学科体系的认识摘要:矿物加工工程学科是以功能性矿物材料的研发为目标,以结晶矿物学为基础,其五个主要方向是:矿物加工工程技术理论与技术、矿物深加工技术、粉体技术与矿物材料、矿产资源综合利用、洁净能源技术等。学科建设者根据多年的研习体会和经验,按着“德识学才”四个方面,将矿物加工工程专业工程技术和管理人员的知识和智能结构,汇编于一个图表中,以便于不断学习、修养和进步。关键字:矿物加工工程;学科建设;学科发展方向;知识体系0前言矿物加工工程是根据自然界矿物物理、化学或物理化学性质的差异,利用物理、化学或生物化学的方法将矿产资源中有用矿物(或有用成分)和脉石矿物(或有害成分)分离的综合加工过程。其基本定义是:“根据矿物组成与结构及其一般和特殊性质,分析、总结和研究矿物加工与矿物材料开发中的成果,依据科学理论,通过计算机模拟计算、分子设计与模拟,预测矿物材料性能,研究工艺技术,借助于专家系统、计算机辅助制造系统,研制开发特定需求、特殊功能性的矿物材料”。以此作为矿物加工工程学科建设的总纲,用以指导整个学科建设和发展的方向和目标,形成了图1所示的“辽宁工程技术大学矿物加工工程专业学科建设与发展方向,教学、科研体系及与相关学科关系图”,以把握整体学科的发展方向。图1矿物加工工程学科体系材料物理与材料化学量子力学/统计物理学/固体物理学/量子化学/计算科学/图形学2.矿物加工理论/工艺技术—破碎与筛分、磨矿与分级、选矿、过滤、干燥等矿物加工基础理论研究1-1矿物(材料)组成、结构、化学成分研究(数据库)1-2矿物(材料)固有性质(性能)研究(数据库)6.现代测试分析技术①基本试验分析方法研究②现代仪器使用与研究③矿物应用性质研究④相关仪器设备研制⑤在线检测与计算机辅助制造系统研究3.矿物深加工技术—微/纳米粉体技术—功能性材料—化学改性、改型—热加工(煅烧等)—凝胶化技术结晶与矿物学矿物加工应用基础理论研究7.工艺技术过程及其产业化研究矿物加工工艺技术与工程技术研究成矿系列研究4.共、伴生矿产与二次资源综合开发与利用—有益元素分离与富集找矿研究(找矿矿物学)8-1矿产业与企业发展、管理研究8-2矿物加工与材料制备ERP/CIMS(市场+经营+数模+光机电一体化=现代化制造技术)5.洁净能源技术研究(煤炭深加工/煤化工/生物能源/储能材料)地质工程矿产资源勘探矿业工程采矿与安全1矿物加工工程学科教学体系矿物加工工程学科包括公共基础、专业基础课、专业课等。公共基础课包括,数学与计算科学:高等数学、概率与数理统计、运筹学、图形学;物理学:固体物理学、力学科学统计物理学、量子力学;化学:无机化学、物理化学、分析化学、有机化学。专业基础课包括,结晶学与矿物学:研究矿物(材料)组成、结构、成分、性质研究;工艺矿物学:研究矿物与材料构效关系基础;矿石与矿床学和成矿规律:研究成矿系列与找矿研究—开发利用评价。专业课包括,矿物加工理论和工艺技术:破碎与筛分、磨矿与分级、选煤、选矿、化学与生物选矿、固液分离与干燥等;非金属矿物深加工技术;洁净能源与煤化工技术等。2矿物加工学科的发展趋势面对待处理资源的变化及技术上存在的问题,矿物加工科技工作者及相关学科的科技工作者,在矿物加工领域及相关学科领域不断进行新的探索和研究,矿物加工工程学与相邻学科的相互交叉、渗透、融合,如物理学、化学与化学工程学、生物工程学、数学、计算机科学、采矿工程学、矿物学、材料科学与工程已大大促进了矿物加工学科的发展,一些新的矿物加工学科领域已初露端倪。矿物加工科技发展将围绕高效益、低能耗、无污染矿物加工新技术的开发来展开,将逐步形成如下学科领域。2.2.1矿物富集、分离与综合利用以传统矿物加工工程学为基础,主要针对复杂贫细矿物资源的处理、矿冶三废治理及二次资源的再生利用,开发新的技术、工艺及设备,研究其过程基础理论,属传统的矿物加工学科领域,涵盖传统的浮选化学、浮选剂分子设计、复合物理场矿物加工、复杂贫细矿物资源综合利用等学科方向。在这些传统学科方向上,已开发出的新技术成果的推广应用,将促进传统矿物加工技术与经济效益的提高。2.2.2矿物提取以矿物加工学、冶金学、采矿工程学、生物工程学、电化学等为学科基础,形成新的学科领域,主要针对复杂贫细矿物资源、海洋资源的开发利用。矿物提取是不经选别过程直接从矿石中浸出、提取有用成分。如坑内就地浸出,生物浸出、堆浸、矿浆电解等。其中较成熟的技术有铜的浸出萃取电积技术,采用硫酸溶液将矿石中铜元素溶解,并可采用生物菌催化溶解,含铜溶液经萃取后进行电积,得到高品级铜,取消了传统的选矿和火法熔炼两