现有的有用矿物选矿工艺可以保证资源的高水平综合利用。但是为了进一步解决自然资源更一步合理利用、生态保护、能源节省和生产控制相互之间制约的问题，这就要求矿石和其它资源的加工和选矿技术及工艺需要达到一个新的水平。
为了进一步完善有用矿物的处理过程，下面对已有的研究成果以及利用它们的可能性进行分析。
一、有用矿物入选前的准备工艺
（一）入选矿物原料的质量保证
入选矿石的质量必须满足以下条件时才能使采选公司获得最大的效率：
1、工艺上不相容的矿石应该分别开采和加工。混合处理不同物质组成的矿石会降低选矿工艺指标和技术经济指标，因此大多数现代化采选企业预先将矿石分成2～3个等级，某些企业分成8～11个等级（如意大利的萨尔托里、加拿大的苏尔利班选矿厂等）；
2、从粗粒（破碎的）矿石中除出岩石，以便降低破碎、磨矿和选矿能耗；
3、稳定有用成分和有害杂质的含量，同时保持矿石的物理机械性质与设计的每种工艺等级矿石的指标相近。
根据矿床地质工艺填图成果，可以使拟开采的设计矿石质量与实际入选矿石的质量一直，这样就可以保证：
（1）组织成分相同的矿石料流；
（2）在预选中根据分选组分按矿流或按批量制度分出可抛弃的粗粒尾矿；
（3）在“爆破－破碎－磨矿”体系能耗最低的前提下，采用最适宜的矿石粉碎工艺，得到粒度组成一定的最终产品。
当具有检测矿石原料成分的核物理设备、建立成分辐射检测站和确定分选组分后，可以实现上述措施。
（二）原料的软化和矿物的选择性解离
原料预先软化的合理性取决于碎磨过程的能耗占选矿总能耗的比例较高（60%～70%）。在破碎和磨矿过程中，矿物的选择性解离首先直接决定了有价成分的回收率，以及由于矿物过磨和有用矿物与脉石矿物连生而进入到选矿尾矿中的损失率。
现在，通过提高破碎体（机体和颚板）的转动次数、完善破碎腔的形状、应用惯性传动装置和将高能低脉冲施加到要破碎的物料上，已经提高了传统破碎设备的工作效率。通过降低磨矿机的给矿粒度、增大通过能力、优化磨机筒体的旋转速度、选择特定形状的磨矿介质的合理充填率以及利用化学添加剂－物料强度降低剂均提高了球磨机和棒磨机的磨矿效率（30%～70%）。
采用以下方法可以在单位颗粒和脉石颗粒过磨最小的情况下，提高被回收矿物的解离程度：
1、在中矿和精矿再磨时，球磨机改为无抛落式制度；
2、在闭路磨矿回路中，安装浮选分级机、单槽浮选机、浮选跳汰机、重选设备和用粗粒浮选机浮选水力旋流器的沉砂，以便从碎磨过程中回收解离的有用矿物。
3、在破碎和磨矿回路中，采用高效筛分机和分级设备。
根据奥罗瓦纳－格里菲特萨－拉宾杰拉－列弗尼弗采瓦理论，矿物从连生体中选择性解离应该包括以下几个阶段：矿物晶格缺陷在连生体矿物接触面上聚集；由于这种局部的聚集作用，形成张力和微裂隙；扩展并连接成大的裂隙，从而最终使表面破坏。矿物沿着连生体的这个表面解离的可能性取决于这个区域缺陷数目最多，这是由于接触矿物的晶格参数存在差异所致。
为了有效实现上述阶段，包括软化矿物连生界面过程，应遵循下列工艺原则：
（1）变形负载应该是拉力或剪切负载。依据矿物的物理性质，可采用以下几种方法来实现这个原则：
当矿物连生体具有不同的弹性－塑性时，常采用机械脉动压缩负载（例如，在设备的工作面上全方位挤压材料、改变周围液体或气体介质的压力、让矿块彼此多次碰撞或者碰撞硬的表面等）；
采用不同频率的振动或高能冲击波作用矿粒界面，使其中接受外部作用性能不同的矿粒产生拉应力；
对体积膨胀系数的线膨胀系数（压缩）不同以及热学性质各向异性的矿物进行热处理；
如果矿块或颗粒中的不同成分对电磁场的振动具有选择性地吸收性能（电致伸缩现象、磁致伸缩现象和电导体表面的电击穿等），则采用电场或磁场处理矿石；
利用矿物的某此特殊性质以及不同有用矿物的结构特点，采用其他的方法处理矿石。
（2）对每个矿块或对个矿粒的能量作用的功率（与引起变形的能量的种类无关）应该要很好地控制，以便只在颗粒间的界面上而不是在晶体内形成微隙。例如，采用小能量的脉冲多次作用矿块，使不可逆的压力在颗粒间界面上聚集。
（3）变形的频率和速度应该足够高，以便减少材料弹性变形产生的能量损失。同时，变形的速度应该这样确定，即在伸缩应力作用下，边缘裂隙的产生应有足够的时间，以保证其表面活性物质的扩散（拉宾杰拉效率）和强化微隙扩大的机械化学效应的出现。
破坏预先软化颗粒的直接过程也应该通过遵循下列原则而实现：
①能量作用的大小应该高于软化过程的能量脉冲，但不超过晶体自身开始破坏的极限；
②为了达到高的选择性解离，作用于物料的能量应逐渐增大，以从过程中排出已解离的颗粒，这是因为不同矿块中的颗粒间界面的强度在特定的范围内变化；
③能量密度必须要高，从而为每个被破坏的颗粒创造所必要的应力密度。和软化一样，此时最好用拉应力和剪切应力，或者具有脉冲特征的冲击力。
上面所提出的理论的可靠性原则上已被许多试验结果所证实。这些试验包括对原矿进行振荡作用、电磁作用、脉冲作用、热处理和其它高能作用。所推荐的、新的非传统粉碎方法通常除提高颗粒解离度外，还形成了粒度更均匀的颗粒，提高了设备的有效功率和增大新生成表面的能力。
显然，具有冲击和爆炸作用的新型液电破碎机和电脉冲破碎机、气流磨机、振动磨机、行星磨机和离心磨机、冲击自磨机、高频电流磨矿、超声波粉碎机以及高能脉冲和低温等离子体的应用效果均取决于矿物从连生体中选择性解离的程度。但是正如分析所表明的那样，上述方法和设备实际上未考虑到高能作用种类与连生体中矿物性质（弹塑性、热学性质、磁性、电性等）差异之间的关系，也未考虑所需惯性作用的功率和频率与连生体中矿物的物理或电物理参数值之间的关系。
可以利用已有的设备进行专门的研究，来确定这些关系。这些研究包括：
（1）根据矿物原料的物理性质或电物理性质，确定所用高能作用的不同最佳范围；
（2）确定高能作用所需要的功率与连生体中矿物的晶格参数和性质的定量关系；
（3）建立应用不同种类高能量作用选择性解离矿粒的新型设备的主要技术特征。
根据上述研究结果可以确定冲击波的频率、振幅和矢量，以保证在采场爆破时有效地软化矿石。根据爆破物中气体成分含量和考虑矿床地层产状所作的爆破钻孔分布，可以调节爆破参数。
总之，采取一些措施可以在降低能耗、投资和生产费用的前提下，实际上可以解决原矿强度软化和从连生体中选择性解离矿物的难题。
（三）提高矿粒按粒度分级效率
选矿设备高效分离矿物是在各自有效处理的粒度范围内获得的，而粒度范围取决于筛分效率和分级效率。
强化和提高筛分效率的本质在于，提高所要求粒级的颗粒通过筛分机筛面上的筛孔的几率。目前，为了做到这一点可以采用“活动”的筛面－采用具有波浪型筛面的弹性体；采用具有直接激振的筛面；采用具有不同振动参数或振动强度梯度的筛面（筛面不同部位或一个筛面）。进一步完善筛分过程与颗粒干涉沉降定量规律的研究结果有关。
应该指出的是，采用细筛代替水力分级可以降低被回收矿物的泥化程度，提高物料按粒度分离的精度，改善磨矿和选矿作业的数质量指标。应用具有弹性聚合物制造的筛面的水力筛可以对浓矿浆进行筛分（固体含量60%～65%）。
应用精确的螺旋状给料口和耐磨材料（陶器、特殊橡胶、聚氨酯等）的旋流器以及变速泵和自动化系统，可以提高磨矿回路中的旋流器组的工作效率。旋流器组分级效率的进一步提高取决于颗粒在旋流器壁上的运动规律的研究结果。
二、有用矿物的选矿方法
主要选矿方法有重选、磁选、电选、辐射选矿和浮选。
（一）重力选矿
在重力、离心力（向心力）和介质反作用力作用的干涉条件下，颗粒运动规律的认识深化是重力选矿理论完善的基础。
通过求解力作用下的颗粒运动方程，可以评价现有重选过程的最优流体力学参数，也可评价新的重选设备结构的合理性。利用随机过程的理论可以确定颗粒在分离产品中的分布率，还可以描述过程的动力学，把选矿结果与重选设备的生产能力联系起来。
在现代理论研究成果基础上，发展重力选矿过程完善的方向，其中包括在重选设备分离区中破坏或创造具有一定黏度和密度的一定结构化的悬浮物。在实践中，可以采用下列方法实现：
1、改变重力选矿设备（离心分选机、螺旋选矿机等）的结构参数和动力学参数；
2、应用特殊的药剂和物料，调节分选介质的性质，或调节液流的强度和分选区中循环的特点；
3、施加振动或超声波作用，提高跳汰机、摇床和重介质分选的效果；研制振动分离机、振动溜槽和振动摇床等新型重选设备。
根据重力选矿过程，特别是靠近分选设备壁的液流的流体动力学研究结果，可以制定有效分选细粒物料和矿泥的过程。在溜槽和摇床中采用往复振荡，以及改变螺旋分选机的螺旋间距和改变离心分选机的沟槽的间距均可提高分选效果。
（二）磁选
在磁选时，随着物料比磁化系数差异的增大、分离磁场的磁力均一性的增强和分选原料的粒度范围的缩小，物料磁选的选择性和效率均提高。因此，制定新的磁选法（和磁选设备）和提高分选效率实际上是依靠增大分离力（磁力和离心力）、提高磁场磁感应强度及中和产生絮凝的表面力来实现的。
为了增大被分选矿物的比磁化系数差别，可以对原料进行预先磁化处理（磁化）或对矿浆进行电化学（阴极）处理，更不用说，过去对原料进行磁化焙烧处理。
研制新型高梯磁选机（磁过滤机）以及应用低温超导体和高温超导体，可以提高磁场力。这可以使磁场感应强度提高几个数量级，扩大被选原料的种类，提高磁选效率。
在分选强磁性矿石和物料时，出颗粒的比磁化系数外，磁矫顽力、剩磁感应和退磁因素也具有重要作用。在磁选机或充磁设备的磁场中磁团聚体的形成，以及离开磁场后磁团聚体的保存程度都与上述值的大小有关。因此，在每段磁选后能对物料退磁的新型电磁选机、用于铁矿石干式分选的具有旋转磁场的磁选机、在磁性矿石的分选时可以降低磁场强度6／7～7／8的电磁旋流器均具有很大的意义。
应该指出的是，今后磁选的发展在很大程度上将取决于在重力作用下的颗粒在磁场中的流体力学运动规律的应用。
（三）电选
目前，电选主要应用物料的电导率（静电分选机、电晕电选机、电晕静电分选机）、带点方式（摩擦电选机、风力电选机）或介电系数以及温度变化时电性的差异（介电分选机和热电分选机）进行的。以压电效应和光电效应、单向导电性和其他电学性质为基础的分选法将具有实际应用前景。
通过加热、摩擦粘附、机械作用和辐射作用、应用无机和有机药剂处理物料改变分选物料表面电性，以及研制新型电选机均可以提高了电选的效率。
采用下列方法可以扩大被分选矿物的电性差异和提高电选效率：
1、选择合适带电表面，在接触带电时使被分选的矿物选择性带电；
2、在50～300℃的范围内的最佳加热温度下热处理要电选的矿物；
3、应用药剂处理分选物料，使其在矿物表面上附着，大幅度改变带电自由载体的浓度和电子溢出功；在接触带电时，药剂在其中一种矿物上选择性地物理吸附或化学吸附，不仅可以改变矿物表面的电荷数量，而且还可以改变电荷的符号；
4、采用辐射作用分选物料，使其杂质能级活化，提高矿物导带中带电载体的浓度。例如，硅酸盐矿物在红外辐射（波长为10－6～1.3×10－2m，强度为0.7～0.9V／cm3）时其接触电荷提高提高几倍。
上述每一种方法的效果取决于要分选矿物经上述处理后其电物理性质（费米能级、电子与空穴的比值及表面总电性状态）变化规律的可靠性。
（四）辐射测量分选
在许多可能的放射辐射测量分选法和吸收辐射测量分选法中，目前在工业上应用最广泛的是自辐射测量分选法、光中子法、X射线辐射测量分选法、荧光测量分选法、光学法、γ吸收测量分选法和中子吸收测量分选法。
在完善已有辐射分选机结构并增加分选机种类的同时，可考虑和利用被分离矿物的电子结构和核物理性质，以便大幅度扩大综合处理物料的可能性，保护周围环境，降低最终产品的采选成本。
（五）浮选
目前，90%多的有色金属矿石以及大部分稀有金属矿石、贵金属矿石、化工矿山原料和其他矿物原料都用浮选方法处理的。随着各种形式的泡沫浮选、吸附浮选和团聚浮选在许多工业部门和解决生态问题中的广泛应用，浮选得到了迅速发展。
利用浮选解决工艺、经济和生态问题以及浮选的进一步发展均与对浮选由定性的认识向定量规律的转变是密切相关。新的浮选假设是这种转换的科学基础。它是建立在对浮选以下单元作用的理论之上：被浮颗粒表面的疏水性；气泡与颗粒反复接触的强度。
根据这个假设，不具有天然疏水性的矿物的有效浮选只能在其表面上不仅有化学吸附的捕收剂，同时也有物理吸附的捕收剂存在时才能实现，这时既能满足颗粒在气泡上固着和浮选的热力学条件，也满足了动力学条件。当矿物表面缺少这两种类型捕收剂中的任何一种吸附形式时，矿物可能被抑制。仅对于天然疏水性矿物，在其表面只有一种物理吸附的捕收剂才足以浮选。
新的浮选假设从理论上可作为确定工艺过程规律性的依据，利用它可建立浮选过程优化条件的定量物理化学模型。此时，浮选药剂与矿物表面之间的化学作用的边界条件的理论计算方法、能保证捕收剂物理吸附最优条件的pH值、矿物零电点的确定是建立新架设的手段。
研制可以确定矿浆液相中药剂浓度的分析装置是优化选矿厂浮选工艺的理论上有根据的物理化学条件的基础。在检查环境污染和解决与此有关的生态问题时也需要这种分析装置。
浮选从定性认识转变为定量规律的可能性和前景目前已被一些选矿厂工业试验和半工业研究结果所证实：氧化铅（Зыряновсk选矿厂）和氧化铜矿（Алмалыkсk选矿厂和Зыряновсk选矿厂）的硫化浮选；铜盐对硫化锌矿物的活化和去活作用（Зыряновсk选矿厂）；采用阳离子捕收剂优先浮选硫化矿物：萤石（蒙古选矿厂）；磷灰石（磷灰石公司）；碳酸盐矿物浮选（Κаpа－Тау选矿厂）；用疏基捕收剂浮选铅锌铜的硫化矿物（Зыряновсk选矿厂、Белоусовсk选矿厂，Алмалыkсk选矿厂和Суллваи选矿厂）和铜镍矿石（Ждановсk选矿）的不同浮选方案；采用石灰分离锌－黄铁矿精矿（Зыряновсk选矿厂、Белоусовсk选矿厂），铅铜精矿的锌氰分离法（米哈诺布尔研究院的矿大试验）。
浮选从定性认识向定量规律的转变，可以促进对选矿厂进行可靠的自动化控制和对工业过程进行调节，改善工艺指标和经济指标，降低药剂的消耗，解决周围环境保护问题。
浮选工艺流程模型应该建立在浮选过程动力学规律的基础上，这种动力学规律是在矿浆中最优的药剂浓度关系下得到的，而这种关系受到自动化调节系统所支持，因为浮选设备的物理机械特征实际上是恒定的。浮选动力学方程是获得过程动力学规律的理论基础。
（六）创建新的选矿方法和新设备的前景
创建新选矿方法和新设备应该以联合力场和辐射作用的应用为基础：磁场作用、电场作用、离心力场作用、振动作用、超声波作用、辐射作用，也包括热作用和化学作用，以改变分离介质和要分离颗粒的表面性质。
在联合力场的基础上，如振动场和重力场，可以制造出一系列新的选矿设备：振动分离机、振动溜槽、振动摇床。联合使用磁场、电场和重力场时，制造出了磁流体动力分离机和磁流体静力分离机。
为了创建新的有效选矿方法和设备，研究了利用矿物的压电性质、介电性质和其他性质。矿物新的分选方法可以成为有用矿物加工和生态上清洁工艺的组成部分。
三、固相和液相的分离过程
（一）浓缩
应用聚合絮凝剂以及对矿浆进行磁处理和电处理可以强化浓缩过程。如添加辅助粉末使细粒团聚引起矿粒絮凝，或添加磁性颗粒并施加交变磁场，或充气发生充气絮凝。上述方法可促使侨联结构、粘附中心或磁絮凝体的形成。根据矿物的性质、矿物表面活性中心的存在或表面零电点对应的pH值可以确定最佳的浓缩条件。当已有浓缩过程效果不够有效时，可以合理地利用相应结构的其他沉降机或过滤离心脱水机来强化浓缩过程。
（二）过滤
主要应用盘式真空过滤机和不同结构的压滤机过滤浓缩产品。通过水蒸汽的作用和利用药剂（降低液相的黏度、固相颗粒表面的疏水性等）、对矿浆和沉淀物的物理作用（电渗透等）、采用新的由轻质耐腐蚀材料（其中包括合成材料）制成的盘式真空过滤机的扇面和利用Ralox（芬兰）压滤机或КМП－22型高真空泵的压滤机（俄罗斯），均可强化过滤过程，降低沉淀物的水分。
四、结论
对已有选矿方法的分析结果表明，不管是在进一步完善和强化现有选矿工艺过程时，还是在创建处理各种矿物原料新的方法时，都遇到了严峻的理论问题。应用新的选矿工艺可以降低获取商业产品的单位能耗和成本，提高原料的综合利用率，解决目前采选生产部门周围的环境保护问题。在矿床开采－原料选别－精矿冶金（化学）体系中，优先发展有用矿物的选矿理论、技术和工艺是提高矿物原料综合利用率的先决条件。
QQ交流群
