淺談礦物加工中納米技術(shù)的應(yīng)用

摘要：隨著納米技術(shù)的發(fā)展，目前在納米技術(shù)方向的研究已經(jīng)小有成就。因此，納米技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，在礦物加工領(lǐng)域，納米技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了明顯的成效。文章以納米技術(shù)為核心，并以礦物加工中的具體應(yīng)用情況作為開展深層次剖析的論述方向，為當前相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：納米技術(shù);礦物加工;應(yīng)用

1納米技術(shù)

納米本身是一種長度單位的名稱，所謂的納米技術(shù)是指在0.1～100nm的范圍之內(nèi)，通過對其原子、分子以及電子中存在的特性進行分析，并把這些特性在各行各業(yè)中加以應(yīng)用的新型技術(shù)。當前納米技術(shù)應(yīng)用的范圍相當寬泛，該技術(shù)中主要研究的對象有三種，分別是納米氣泡、納米材料以及納米粒子。主要涉及了性質(zhì)改變、材料合成等幾個重要技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。納米材料主要指的是三維空間中至少有一維存在納米尺度范圍，或者是由這些組合而成的材料。按照維數(shù)可以將納米材料分成三個類型，首先是零維納米材料，這種材料是指其三維數(shù)的尺度范圍全部都在納米尺度范圍之內(nèi)的材料，例如納米氣泡材料、納米粒子材料。其次是一維納米材料。這材料是指三維之中有兩維是處于納米尺度范圍內(nèi)材料，常見的有納米管材料。第三種是二維納米材料，這種材料只有一維處于納米的尺度范圍，例如納米膜材料。物質(zhì)當中如果有一維以上尺度進入了納米尺度，那么就會呈現(xiàn)出特殊的材料性能。所謂的納米材料主要有兩個特征：一個是尺寸特征，一個就是其具有的特殊性能。滿足上述兩個特征的都可以視為納米材料。

2應(yīng)用必要性

隨著社會的快速發(fā)展，全球可利用的礦產(chǎn)資源日益減少，雜、貧、細已經(jīng)成為礦石資源分布的明顯特征。在礦漿中，由于微顆粒具有的動量較小，難以有效克服自身與氣泡間的能壘，因此發(fā)生附著或碰撞的情況微乎其微。盡管可能性十分微小，但是，一旦顆粒在氣泡上附著，脫落的難度較大，隨著水流的上升，顆粒也將進入泡沫層，從而大大降低精礦的質(zhì)量。因此，為了巧妙化解這一難題，應(yīng)從礦物加工的方式著手加以改變，將先進的加工技術(shù)引入實際工作中。由于納米技術(shù)的自身優(yōu)勢，在礦物加工當中十分適用，在未來的礦山生產(chǎn)活動中，廣泛應(yīng)用納米技術(shù)是大勢所趨。

3納米技術(shù)在礦物加工中的具體應(yīng)用

3.1納米粒子在礦物浮選中的應(yīng)用

在各行各業(yè)中，納米材料的應(yīng)用都十分常見，相對于傳統(tǒng)材料而言，納米材料在粒子表面積、表面的活性矛自由能方面都具有十分顯著的優(yōu)勢。除此之外，優(yōu)良的吸附性能和光催化性能，也為納米材料的應(yīng)用提供了更多的方向。在模擬實驗中，部分技術(shù)工作者將礦山中的礦物用玻璃珠代替，在對試驗物品加以捕收和吸附時應(yīng)用了納米材料。鐵元素的氧化物在自然界中是一種天然的礦物材料，其中具有的活性功能團不但數(shù)量巨大，而且吸附能力極強。若能夠?qū)崿F(xiàn)鐵元素的氧化物與納米材料的有機結(jié)合，即納米鐵氧化物，并在礦物加工中予以應(yīng)用，作為一種捕收劑，將為有效提升回收微顆粒礦物的整體效率提供有力保障。

3.2納米氣泡材料在礦物浮選中的應(yīng)用

納米氣泡在礦物浮選中的應(yīng)用原理是，先在液體當中通入空氣，生成大量的氣泡，在絕大多數(shù)的正常情況下，技術(shù)人員還需要加入一定劑量的氣泡劑和捕收劑，此時礦物中的分離成分會附著在氣泡上，隨著氣泡的上升，最終浮動在液體的表面，此時技術(shù)人員將氣泡刮出，就可以得到需要分離的精礦。納米氣泡與普通氣泡相比，具有非常強大的捕收能力，因此非常適合應(yīng)用在礦石的浮選工作中。材料中的超疏水，指的就是固液界面上面存在的納米氣泡。納米氣泡能夠不斷提升礦物的接觸角，簡而言之就是大大提升了礦物的疏水性能，礦物和脈石礦物的疏水性能就會出現(xiàn)明顯的差異，技術(shù)人員借助這種差異性可以將礦物更加高效的分離出來。相關(guān)技術(shù)人員通過對納米氣泡的具體生成過程，以及其在礦物浮選中的應(yīng)用進行了探究之后，得出了以下幾點重要結(jié)論。首先，如果礦物分離溶液中存在的二氧化碳和氧氣的濃度越大，那么納米氣泡的自身尺寸就會隨之變大。其次，如果分離礦物的密度逐漸增大，那么礦物的回收率會隨之下降，這是由于礦物密度上升的同時，氣泡中的有機成分會逐漸減少，這樣一來氣泡的附著概率就會大大下降，脫落數(shù)量增多。第三，納米氣泡本身并不具備充分的浮力，如果依靠其自身浮力不可能將礦物直接升到液體表面，其之所以能夠有效提升礦物的回收率，是因為改變了被分離礦物元素的疏水性，從而導致液面上原本吸附著的普通氣泡上升，最終被回收。第四，通過應(yīng)用納米氣泡能夠增加粒子浮選的可能性。第五，通過使用納米氣泡，起泡劑和捕收劑的用量大大減少，實現(xiàn)了成本控制。

3.3納米技術(shù)在過濾中的應(yīng)用

納米技術(shù)應(yīng)歸屬于膜分離技術(shù)，即以壓力的驅(qū)動為前提條件，促使其性能發(fā)生改變，并在反滲透和超濾兩種狀態(tài)之間存在。并且該納米濾膜的孔徑可控制在納米級范圍內(nèi)，主要呈現(xiàn)在下述兩方面上。第一，該技術(shù)與反滲透膜相較，無需較高的操作壓力，壓力值相對較低。其次，該材料的截留分子量相對較低，可同時滿足無機電解質(zhì)的透析要求。受到自身孔徑尺寸的影響，既能夠篩分分子，又具備透過性功能。無論是對于礦場收益的有效提升，還是對于維護環(huán)境的操作，都具有明顯的推動作用。

3.4納米技術(shù)在選礦設(shè)備配件中的應(yīng)用

對于選礦廠來說，磨礦工作至關(guān)重要，但是在生產(chǎn)過程中，很多選礦廠的磨機襯板的更換非常頻繁，這不但會影響礦廠的生產(chǎn)質(zhì)量，而且會提高礦廠的整體生產(chǎn)費用。如果將磨機內(nèi)部的襯板材質(zhì)進行更換，使用納米陶瓷材料代替，可以有效控制襯板更換的頻率。當前，很多選礦廠中應(yīng)用的細篩設(shè)備，在生產(chǎn)過程中會和礦物之間產(chǎn)生摩擦，長此以往，篩孔會逐漸變大，這樣一來篩分質(zhì)量就會受到影響，通過使用納米材料制作篩面，可以有效避免此種情況的發(fā)生。納米材料在產(chǎn)生摩擦之后，具有良好的自我修復(fù)能力，因而技術(shù)人員可以將其作為潤滑添加劑，將其添加到磨機設(shè)備、振動篩、水力旋流器等摩擦情況較為嚴重的設(shè)備中。摩擦過程中不僅存在機械摩擦的情況，還有化學反應(yīng)和摩擦電化學作用，這一系列的作用可以使材料產(chǎn)生能量及物質(zhì)交換。將自修復(fù)納米材料顆粒送入設(shè)備的工作表面，在機械設(shè)備不解體的情況下，可在機械設(shè)備運行過程中完成金屬磨損部位的自行修復(fù)，使已經(jīng)磨損的部位恢復(fù)到原來的尺寸，摩擦系數(shù)大幅度降低，起到預(yù)先防止磨損的作用，大幅度延長設(shè)備的使用壽命，節(jié)約能耗。

4結(jié)束語

總之，盡管選礦事業(yè)的發(fā)展在納米技術(shù)的支持下，得到了一定程度的便利，但由于不具備成熟的應(yīng)用技術(shù)，還具有較大的發(fā)展前景和上升空間。業(yè)內(nèi)專業(yè)人士和技術(shù)人員應(yīng)不斷探索，積極挖掘納米技術(shù)的潛能，為我國礦選事業(yè)實現(xiàn)長久健康的發(fā)展提供有力保障。

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作者簡介：周為民（1966年12月-）男，本科，主要從事選礦與礦物加工工作。