第1章 资源加工学概述
　　1.1 资源加工学的形成
　　资源加工学是由传统的选矿学、矿物加工学发展演变形成的新的学科体系。在给出资源加工学的明确定义与内涵之前，让我们先来看看选矿、矿物加工的学科形成与发展。
　　传统选矿学、矿物加工学的研究对象均以天然矿物资源为主。选矿学是用物理、化学的方法，对天然矿物资源（通常包括金属矿物、非金属矿物、煤炭等）进行选别、分离、富集其中的有用矿物的科学技术，其目的是为冶金、化工等行业提供合格原料。矿物加工学是在选矿学的基础上发展起来的，是用物理、化学的方法，对天然矿物资源进行加工（包括分离、富集、提纯、提取、深加工等），以获取有用物质的科学技术。其目的已不单纯是为其他行业提供合格原料，也可利用其直接得到金属、矿物材料等。
　　1.1.1 选矿学科的形成
　　人类利用矿物资源已有数千年的历史，如自然金、自然铜、滑石、朱砂等的开采与利用。无论是公元前几千年的古埃及，还是中世纪的罗马帝国时代，或者是中国古代，由于科学技术水平整体落后，社会生产力低，人类利用的矿物资源主要是通过手工作业从天然矿石中得到的，如淘金、人工糟糟、手动跳汰筛、洗矿槽等原始重选方法及鹅毛蘸油刮取浮在水面上的金粉等原始浮选方法。我国古代将原始的重选、浮选总结为“澄、淘、飞、跌”。我国明代宋应星所著《天工开物》0637年）一书中，对铁砂和锡砂的开采选别已有描述，见图1-1。这些手工作业虽然有近代“表层浮选”、“重选”的影子，但还算不上是一门工业技术，这种现象一直延伸到19世纪中期。
　　19世纪末至20世纪20年代，世界工业生产快速发展，对矿物原料的需求增大，加上18世纪产业革命的推动，使机械化成为可能，促使了“选矿”技术从古代的手工作业向工业技术的真正转变。近代大部分的选矿工艺与设备都属于这一时期选矿领域的技术发明，如顿式破碎机、球磨机、机械分级机，重选、电磁选的设备与工艺及浮选药剂、工艺与设备等。特别是20年代初，黄药、黑药在浮选硫化矿中的工业应用，使选矿技术（包括破碎、筛分、磨矿、重选、电选、磁选、浮选等〉能处理大部分天然矿物原料.从那时起，选矿技术已成为一门人类从天然矿石中选别、富集有用矿物原料的成熟的工业技术，并得到广泛的应用。
　　图1-1《天工开物》一书中的插图：淘洗锡砂和淘洗铁砂
　　随着选矿技术的大规模工业应用，对各种选矿工艺过程机制及基础理论的研究也随之展开。
　　首先，随着流体力学的发展，重选的基础研究起步较早。19世纪下半叶，奥地利人Rittinger提出了“等降现象”；Monroe等进一步提出“干涉沉降”020世纪40年代，原苏联学者施马茨柯夫提出了跳汰是在上升水流中"按悬浮体的相对密度分层"的学说；德国学者Mayer从床层位能降的角度解释了分层过程；英国学者Bagnold在50年代观察到了剪切运动下层流、斜面流中多层粒群的松散分层现象。这些学说构成了重选的理论基础。在电磁选矿方面，由于物理学的发展，人们早就认识到可用永久磁铁选别磁铁矿石。当电磁铁被用作磁选机的磁场并有了各种工业生产的电磁选矿机后，电磁选矿理论也已初步确立。
　　在浮选方面，从20世纪30年代开始，美国的Taggart及原苏联的Plaksins等先后提出了捕收剂的“化学反应假说”或“溶度积假说”，以解释重金属硫化矿的可浮性顺序。美国的Gaudin、原苏联的Bogdanov及澳大利亚的Wark等较多地研究了矿物的润湿性与可浮性的关系、浮选剂的吸附作用机理、浮选的活化等。美国的D. W. Fuerstenau等系统地研究了矿物表面电性与可浮性的关系。到60年代前后，浮选的三大基本理论（润湿理论、吸附理论及双电层理论）己初步形成。
　　从20世纪20年代至60年代前后，经过几十年的发展，选矿己从一门纯工程技术向工程科学转化。这一时期中一些重要的著作有：美国Taggart的Handbook of Ore Dressing（1927年第1版，1944年第2版）；Gaudin的Flotation（1932年第1版，1957年第2版h澳大利亚的Sutherland和Wark的Prinaples of Flotation（1955年第1版）；原苏联Bogdanov的Theory and Technology of Flotation（1959年第1版）。选矿已具备了较独立的工程科学体系，有其明确的学科方向。
　　（1）碎磨。以岩石力学为学科基础，通过机械力作用使矿石块度减小至适于工艺选别的粒度范围，并使有用矿物与脉石之间彼此解离。
　　（2）重选。以流体力学为学科基础，根据不同矿物的密度差异在一定的介质中进行不同矿物的分选。
　　（3）电磁选。以电磁学为学科基础，根据不同矿物磁性的差异分选不同矿物。
　　（4）浮选。以表面化学为学科基础，根据不同矿物表面物理化学性质的差异，实现不同矿物的分选。
　　这个时期的选矿主要是从天然矿石（金属矿、非金属矿、煤炭等）中，分离、富集其中的有用矿物，为冶金、化工、建材提供原料，见图1-2。国外所用“选矿”词汇多为“ore dressing”或“mineral dressing”。
　　图1-2 我国武钢程潮铁矿选厂磨矿车间一览
　　1.1.2 矿物加工学科的形成与发展
　　20世纪60年代以来，随着世界经济的快速发展，一方面人类对矿物资源的需求不断增加；另一方面，矿物资源中富矿减少、贫细矿物资源增加，而且矿山、冶炼厂排出的废水、固体废弃物等对环境的污染与治理问题日益受到重视，传统的选矿技术与理论已不能完全适应并解决这些问题。
　　为了从贫细矿物资源中有效地分离、富集有用矿物，充分合理地利用资源，并解决环境问题，选矿科技工作者开始认识到，不仅存在传统的选矿技术不能有效地解决贫细矿物资源的分离问题，而且更重要的问题是资源的综合利用。这就需要综合利用多学科的知识与新成就，寻找新的学科起点，开发新的科学技术，以实现矿物资源的综合利用，包括分离、富集贫细矿物资源的新技术、工艺和设备，对矿物的提纯与精加工，环境的综合治理，矿物新用途的开发等。矿物资源的利用已不单纯是通过“选矿”得到矿产品的问题，而是综合"加工"利用的问题。为此，近几十年来选矿及相邻学科的科技工作者在选矿学科及交叉学科领域，进行了大量的基础理论与工艺技术的研究。同时，由于相邻学科的发展，如电化学、量子化学、表面及胶体化学、紊流力学、生物工程、冶金学、材料科学与工程及计算机科学与技术在选矿学科领域中的应用，形成许多新的学科方向和各种加工利用矿物资源的新技术。“选矿”已不能涵盖多数新的加工利用矿物资源的科学领域，“矿物加工”呼之欲出。矿物加工学科元论学科基础、学科领域及其研究对象等方面都远比传统选矿学科更广、更深。事实上，国外从20世纪60年代开始，就逐步采用“mineral processing”代替“ore dressing”在我国，经过近10年酝酿，已于20世纪90年代在国家教委招生目录上将“选矿”更名为“矿物加工”。
　　这一时期，中国国内一些重要的著作有=胡为柏的《浮选以1986》，王淀佐、胡岳华的《浮选溶液化学》（988），卢寿慈的《矿物颗粒分选工程》（1990），胡熙庚等的《浮选理论与工艺》（991），朱玉霜、朱建光的《浮选药剂的化学原理》（1991），冯其明、陈慕的《硫化矿物浮选电化学》（992），姚书典的《重选原理》（1992）；姚书典的《磁电选矿学》（994），许时的《矿石可选性研究》（1995），玉淀佐、林强、蒋玉仁的《选矿冶金药剂分子设计》（996），傅菊英、姜涛、朱德庆的《烧结球团学》（996），邱冠周、姜涛等的《冷固结球团直接还原》（2001），邱冠周、袁明亮等的《矿物加工材料学》（2003），王淀佐等的《矿物加工学》（2003）。
　　矿物加工学的主要学科方向如下。
　　（1）浮选化学。包括浮选电化学、浮选溶液化学和浮选表面及肢体化学。
　　①浮选电化学。根据电化学原理，研究浮选过程的机制，主要针对硫化矿。电化学反应主导硫化矿与浮选剂作用机理，通过电化学调控，实现多金属硫化矿分离。
　　②浮选溶液化学。根据溶液化学原理，研究浮选行为，主要针对非硫化矿。根据矿物/浮选剂溶液化学反应行为，预测非硫化矿浮选分离条件与浮选机理。
　　③浮选表面及肢体化学。根据表面及胶体化学原理，研究颗粒间相互作用，讨论细粒矿物选择性凝聚、分散与浮选分离行为。讨论超细颗粒加工制备过程机制，如疏水凝聚、选择性絮凝、载体，主要针对超细粒矿物、煤炭的加工利用与废水治理等。
　　（2）复合物理场矿物加工。根据流变学、紊流力学、电磁学等研究重力场、电磁力场或复合物理场（重力＋磁力）中颗粒运动行为，确定细粒矿物的分级、分选条件，如磁流体水力旋流器分选、振动脉动高梯度磁选、流化床层干法选煤等。
　　（3）高效低毒药剂分子设计。根据量子化学、有机化学、表面化学研究药剂的

目录
前言
第1章 资源加工学概述（1）
1.1 资源加工学的形成（1）
1.1.1 选矿学科的形成（1）
1.1.2 矿物加工学科的形成与发展（3）
1.1.3 矿物加工学科面临的挑战与资源加工学科的形成（5）
1.2 资源加工学的学科体系（7）
1.2.1 资源加工学的研究对象（7）
1.2.2 资摞加工学科体系（8）
1.3 资源加工在国民经济建设中的地位和作用（10）
1.4 国内外重要的资源加工学术研究机构(10）
1.4.1 国内（10）
1.4.2 国外（12）
习题（14）
参考文献（14）
第2章 物料的基本物理化学特性（15）
2.1 物料的鉴别（15）
2.1.1 矿物（15）
2.1.2 岩石（20）
2.1.3 矿石（21）
2.1.4 二次资源及其他固体物料（22）
2.1.5 非固体物料（22）
2.1.6 决定物料加工工艺的基本参数（22）
2.2 物料的物理性质（24）
2.2.1 密度（24）
2.2.2 物料颗粒的几何特征（26）
2.2.3 颗糙的表面积（29）
2.2.4 磁性（30）
2.2.5 电性质（41）
2.3 表面化学性质（43）
2.3.1 晶体结构与价键类型（43）
2.3.2 表面能（47）
2.3.3 表面氧化与榕解（51）
2.3.4 表面电性（53）
2.3.5 表面润湿性（55）
习题（59）
参考文献（60）
第3章 粉静与分级（61）
3.1 粉碎（61）
3.1.1 概述（61）
3.1.2 粉碎的工艺特征（63）
3.1.3 粉碎方法（69）
3.1.4 粉碎理论（70）
3.1.5 助磨作用（75）
3.2 分级（78）
3.2.1 筛分分级（79）
3.2.2 水力分级（85）
3.2.3 气流介质分级（86）
3.2.4 分级效果的评价（90）
3.2.5 粉碎产品粒度特征（93）
习题（100）
参考文献（101）
第4章 颗粒在流体中的运动（102）
4.1 流体的基本性质（102）
4.1.1 一般概念（102）
4.1.2 流体的秸度（103）
4.1.3 流体的分类（105）
4.1.4 流体的流态、雷诺数与阻力系数（108）
4.2 颗粒在流体中的沉降（110）
4.2.1 流体阻力（110）
4.2.2 自由沉降（112）
4.2.3 干涉沉降（115）
4.3 流体中颗粒的相互作用（119）
4.3.1 紊流中颗粒间传质机理（119）
4.3.2 紊流中颗粒间相互作用（120）
4.4 气泡在流体中的运动（121）
4.4.1 流体中气泡的形成（121）
4.4.2 流体中气泡的运动速度（123）
4.5 流体中气泡与颗粒的碰撞（126）
4.5.1 秸附过程（126）
4.5.2 碰撞速率(127）
4.5.3 毅附概率（128）
4.5.4 脱附概率（130）
习题（130）
参考文献（131）
第5章 物理分选（132）
5.1 重力分选（132）
5.1.1 概述(132）
5.1.2 重选过程的物理基础（134）
5.1.3 重选基本原理概述（138）
5.1.4 颗植在介质中的沉降运动与等降比（139）
5.1.5 物料在垂直交变介质流中按密度分层（141）
5.1.6 斜面流分选原理（144）
5.1.7 回转流分选原理（152）
5.2 磁场分选（156）
5.2.1 磁选过程（156）
5.2.2 磁力（158）
5.2.3 改变物质磁性的方法(159）
5.2.4 分选磁场的磁场特性（163）
5.3 电场分选（173）
5.3.1 电选过程(173）
5.3.2 电选机电场（174）
5.3.3 带电方法和颗粒荷电量（181）
5.3.4 电选过程中颗粒的受力与分离（185）
5.4 复合物理场分选（188）
5.4.1 复舍物理场分选原理概述（188）
5.4.2 复合物理场颗粒运动理论分类（189）
5.4.3 物料加工中的复合物理场及求解方法（190）
5.4.4 颗粒运动理论简介（190）
5.4.5 位群统计模型理论简介（192）
习题（193）
参考文献（193）
第6章 表面物理化学分选（194）
6.1 概述（194）
6.2 颗粒表面润湿性与浮选（194）
6.2.1 润湿过程（194）
6.2.2 固体颗粒表面润湿性的度量（196）
6.2.3 矿物表面水化作用与润湿性（198）
6.2.4 润湿与浮选（200）
6.3 双电层（203）
6.3.1 双电层结构及电位（203）
6.3.2 动电现象（208）
6.3.3 颗位表面电性与浮选药剂吸附（209）
6.3.4 半胶束吸附（210）
6.4 矿物溶解对浮选过程的影响（211）
6.4.1 矿浆pH及其缓冲性质（211）
6.4.2 矿物溶解皮大小与可浮性（212）
6.4.3 矿物溶解离子的活化作用（212）
6.4.4 矿物溶解离子对捕收剂作用的影响（213）
6.5 硫化物固体颗粒表面的氧化还原反应与浮选（213）
6.5.1 硫化物固体颗粒表面的氧化（213）
6.5.2 疏基浮选捕收剂在硫化物上的电化学反应（217）
6.6 聚集与分散（224）
6.6.1 基本行为（224）
6.6.2 微粒间相互作用的DLVO 理论（227）
6.6.3 扩展的DLVO 理论（230）
6.7 泡沫（231）
6.7.1 泡沫的形成与稳定（231）
6.7.2 泡沫的应用（233）
6.7.3 消泡（234）
习题（235）
参考文献（235）
第7章 矿物加工药剂（236）
7.1 低相对分子质量有机药剂（236）
7.1.1 表面活性剂、异极性有机药剂和非极性捕收剂（236）
7.1.2 表面活性剂的物理化学性能（244）
7.1.3 溶液中的酸碱平衡（251）
7.1.4 表面活性剂的表面物理化学性质（253）
7.1.5 表面活性剂的吸附（260）
7.2 大分子药剂（265）
7.2.1 概述（265）
7.2.2 大分子药剂的物理化学性质（265）
7.2.3 大分子药剂在固体表面的吸附（267）
7.2.4 大分子药剂的应用（268）
7.3 无机盐类药剂（272）
7.3.1 分类（272）
7.3.2 溶液化学行为（274）
7.3.3 无机盐在固体表面的作用（274）
习题（280）
参考文献（281）
第8章 化学分选（282）
8.1 化学分选概述（282）
8.2 化学浸出（283）
8.2.1 蜡烧过程（283）
8.2.2 浸出（286）
8.2.3 固液分离（292）
8.3 化学沉淀（292）
8.3.1 离子沉淀（292）
8.3.2 置换沉淀（296）
8.3.3 电积沉淀（298）
8.4 溶剂萃取（299）
8.4.1 溶剂萃取的基本原理（299）
8.4.2 萃取剂、稀释剂、改质剂（307）
8.4.3 萃取方式和过程计算（309）
8.5 离子交换法（312）
8.5.1 离子交换原理及分类（313）
8.5.2 离子交换过程的理论基础（315）
8.6 膜分离过程（319）
8.6.1 膜和膜分离过程的分类与特性（319）
8.6.2 膜的基本理论（322）
习题（324）
参考文献（324）
第9章 粉体制备（325）
9.1 超细颗粒与纳米颗粒（325）
9.1.1 超细颗粒与纳米颗粒的基本概念(325）
9.1.2 纳米颗粒的纳米效应（326）
9.1.3 超细颗粒与纳米颗粒的物理特性（329）
9.1.4 超细颗粒与纳米颗粒的化学特性（338）
9.1.5 超细颗粒与纳米颗粒的应用（342）
9.2 粉体的物理制各方法（342）
9.2.1 概述（342）
9.2.2 机械粉碎法（343）
9.2.3 蒸发凝聚法（345）
9.2.4 离子溅射法（348）
9.2.5 冷冻干燥法（348）
9.2.6 其他物理制备方法（349）
9.2.7 物理法制备粉体技术的发展（349）
9.3 粉体的化学合成（349）
9.3.1 气相法（350）
9.3.2 液相法（354）
9.3.3 固相法（360）
9.4 粉体表面改性（365）
9.4.1 表面改性定义及目的（365）
9.4.2 表面改性的研究内容和基本方法（367）
9.4.3 表面改性剂及作用（371）
习题（380）
参考文献（380）
第10章 粉体成型（382）
10.1 粉体成型基本方法（382）
10.1.1 滚动成型（382）
10.1.2 压制成型（383）
10.2 水分在成型过程中的作用（385）
10.2.1 吸附水的特性及其作用(385）
10.2.2 薄膜水的特性及其作用（386）
10.2.3 毛细水的特性及其作用（388）
10.2.4 重力水的特性及其作用（388）
10.3 粉体成型机理（389）
10.3.1 细磨物料的滚动成型机理（389）
10.3.2 粉状物料滚动成型制拉机理（398）
10.3.3 压制成型机理（402）
习题（407）
参考文献（407）
第11章 粉体固结（408）
11.1 固结过程的气体力学（408）
11.1.1 料层透气性的概念（408）
11.1.2 厄贡方程（408）
11.1.3 沃伊斯公式（409）
11.1.4 料层结构主要参数与透气性的关系（410）
11.2 固结过程的传热规律（412）
11.2.1 基本传热规律（412）
11.2.2 传热前沿（413）
11.2.3 燃烧前沿（414）
11.3 固结过程传质规律（415）
11.3.1 气一固相反应的动力学（416）
11.3.2 燃料的燃烧（416）
11.3.3 分解反应（417）
11.3.4 氧化物的氧化（421）
11.3.5 氧化物的还原（421）
11.3.6 固相反应（423）
11.4 液相固结（427）
11.4.1 液相的形成（427）
11.4.2 液相的冷凝（431）
11.5 固相固结（432）
习题（434）
参考文献（435）
第12章 矿物微生物浸出（436）
12.1 概述（436）
12.2 浸矿微生物（437）
12.2.1 浸矿微生物的种类、来源及生理生态特性（437）
12.2.2 寝矿细菌的培养基（439）<