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中南大學2013年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2012年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2011年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2010年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2009年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2008年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2007年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2006年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2005年研究生入學考試礦物加工學真題及詳解

中南大學2013年研究生入學考試礦物加工學真題

及詳解

中南大學2013年碩士研究生入學考試

礦物加工學真題及詳解

考試科目及代碼名稱：915礦物加工學

注意：1．所有答案（含選擇題、填空題、判斷題、作圖題等）一

律答在專用答題紙上，寫在試題紙上或其他地點一律不得分。

2．作圖題可以在原試題圖上作答，然后將“圖”撕下來貼在答題紙

上相應的位置。

3．考試時限：3小時；總分；150分

注：選礦考生做一、二、三、四、五大題共150分：燒結球團考生

做一、六、七、八、九大題，共150分。

一、專業基礎題（每題15分，共45分。）

1．請分別敘述熱力學第一、第二及第三定律，并就各自所能解決

的問題予以簡要說明。

答：（1）熱力學第一定律也就是能量守恒定律。即一個熱力學系

統的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做功之和。能量既

不能憑空產生，也不能憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形

式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉移和轉化的過程中，能量

的總和不變。熱力學第一定律宣告了第一類永動機不可能實現，因為根

據第一定律的表述，任何機械不可能源源不斷的向外做功，而不需要從

外界獲取能量。

（2）熱力學第二定律指熱量可以自發地從溫度高的物體傳遞到較低

的物體，但不可能自發地從低溫物體傳遞到高溫物體；熱力學第二定律

宣告了第二類永動機（效率為100%）不可能實現，因為它雖然不違反

能量守恒定律，但熱機都不可能只有一個熱源，熱機要不斷地把吸取的

熱量變成有用的功，就不可避免地將一部分熱量傳給低溫物體，因此效

率不會達到100%。第二類永動機違反了熱力學第二定律。

（3）熱力學第三定律通常表述為絕對零度時，所有純物質的完美晶

體的熵值為零。或者絕對零度（T=0K）不可達到。它說明了任何系統

都不能通過有限的步驟使自身溫度降低到0K，既0K不能達到原理。

2．扼要說明下列各概念。

（1）丁達爾效應；

（2）電泳和電滲；

（3）表面活性物質的臨界膠束濃度；

（4）以KI為穩定劑的Agl的膠團結構（示出膠核、膠粒、膠團及可

滑動面的位置）；

（5）乳狀液及其兩種基本類型。

答：（1）當一束光線透過膠體，從入射光的垂直方向可以觀察到

膠體里出現的一條光亮的“通路”，這種現象叫丁達爾現象。

（2）帶電顆粒在電場作用下，向著與其電性相反的電極移動，稱為

電泳。

電滲指在電場作用下液體相對于和它接觸的固體作相對運動的現

象。

（3）表面活性劑分子濃度增加，其結構會從單分子轉變為球狀、棒

狀和層狀膠束.，其在水中形成膠束所需的最低濃度稱為表面活性物質

的臨界膠束濃度。

（4）以KI為穩定劑的AgI的膠團結構：膠粒的結構比較復雜，先有

一定量的難溶物分子聚結形成膠粒的中心，稱為膠核。然后膠核選擇性

的吸附穩定劑中的一種離子，形成緊密吸附層；由于正、負電荷相吸，

在緊密層外形成反號離子的包圍圈，從而形成了帶與緊密層相同電荷的

膠粒。膠粒與擴散層中的反號離子，形成一個電中性的膠團。

（5）乳狀液是指某種液體以液珠形式分散在另一種與它不相混溶的

液體中而形成的分散體系稱為乳狀液。它包括兩種類型一種是油相分散

在水中，稱為水包油型（o/w型），另一種是水相分散在油相中，稱為

油包水型（w/o型）。

3．請將以下理論、公式或方程與它們研究的相關內容聯系起來

（用相同的編號表示）

（1）DOLV理論（）微小液滴蒸汽壓

（2）Arrhenius方程（）溶液表面的吸附

（3）Gibbs吸附等濕式（）反應速度常數與溫度的關系

（4）Debye-Huckel極限公式（）強電解質的溫度系數計算

（5）Kelvin公式（）膠體的穩定與黑沉

答：（1）DOLV理論（5）微小液滴蒸汽壓

（2）Arrhenius方程（3）溶液表面的吸附

（3）Gibbs吸附等濕式（2）反應速度常數與溫度的關系

（4）Debye-Huckel極限公式（4）強電解質的溫度系數計算

（5）Kelvin公式（1）膠體的穩定與黑沉

二、填空題（每空1分，共32分。）

1．常用的顎式破碎機有兩種，分別為______和______。

【答案】簡擺式顎式破碎機；復擺式顎式破碎機

2．機械破碎方式有______，______，______，______，______。

【答案】擠壓；打擊；剪切；研磨、沖擊

3．礦物的磁性計算公式為______，根據磁性率的大小，可將礦物

分為三類______，______和______。

【答案】X=；強磁性礦物；弱磁性礦物；非磁性礦物

4．浮選過程中，捕收劑、調整劑、起泡劑的添加順序為______，

______，______。

【答案】調整劑；捕收劑；起泡劑

5．浮選工藝發展到現在經歷了______，______，______三個階

段。

【答案】動植物油捕收劑；離子型捕收劑；螯合捕收劑

6．浮選過程可以分為四個階段，分別為______，______，

______，______。

【答案】調漿；加藥；充氣；刮泡

7．螺旋分級機作為常用的分級設備，一般分為______，______，

______三種形式。

【答案】高堰式；低堰式；沉沒式

8．干涉沉降等降比比自由沉降等降比______。

【答案】大

9．破碎及破碎理論的三個假說是______，______，______。

【答案】體積粉碎模型；表面粉碎模型；均一粉碎模型

10．寫出下列極性基團：黃原酸基______；黑藥的極性基______；

氮基二硫代甲酸______；磷酸類______。

【答案】—C（S）SH；—O2P（S）SH；—NC（S）SH；—PO3H2

三、名詞解釋（每題3分，共21分。）

1．破碎比

答：設固體物料原顆粒尺寸為D，經過破碎機或粉磨機粉碎后，其

物料顆料尺寸變為d，把D/d=i這一比值定為物料的破碎比，也就是物料

經過一次破碎機破碎后其粒度減小的倍數。

2．篩分

答：篩分是將粒度不同的混合物料，通過單層或多層篩子分成若干

不同粒度級別的過程。

3．篩礦效率

答：磨礦效率是指每消耗1千瓦時電能所得到的新生成的指定級別

（常以-200目）磨礦產品的噸數。

4．粒度組成

答：粒度組成又稱粒度級配，是指礦石中各種粒度（大小不同級別

顆粒）的含量，通常以百分數來表示。

5．回收率

答：回收率是指精礦中有價成分質量與原礦中有價成分質量之比。

6．選礦

答：選礦是根據礦石中不同礦物的物理、化學性質，把礦石破碎磨

細以后，采用重選法、浮選法、磁選法、電選法等，將有用礦物與脈石

礦物分開，并使各種共生（伴生）的有用礦物盡可能相互分離，除去或

降低有害雜質，以獲得冶煉或其他工業所需原料的過程。

7．萃取率

答：萃取率是指被萃取到有機相中的溶質總量與原始料液中溶質總

量之比。它表示物質被萃取的難易程度。

四、簡答題（每題8分，共32分。）

1．選礦廠常用的磨礦機按不同的方式如何分類？

答：（1）按磨礦介質不同來劃分的：介質是金屬球的為球磨機，

介質是鋼棒的為棒磨機，以被磨礦石本身為介質的為自磨機，以礦石或

礫石為介質的為礫磨機。

（2）按筒體形狀可將磨礦機分為圓筒形和圓錐形兩種。目前國內已

很少制造圓錐形磨機，所以實際上主要制造圓筒形磨機，其中又包括短

筒形和管形的。短筒形磨機的筒體長度與直徑之比小于1，自磨機即屬

于這種類型；管形磨機（簡稱管磨機）的筒體長度與直徑之比大于2。

普通水泥磨機即屬于這種類型。

（3）按排礦方式可將磨礦機主要分為3種：

①溢流型磨礦機：磨礦產品經排礦端的中空軸頸自由溢出。

②格子型磨礦機：磨礦產品經位于排礦端的格子板的孔隙排出后，

再經中空軸頸流出。

③周邊型磨礦機：磨礦產品通過排礦端筒體周邊的孔隙排出。

此外，還有棒磨機的開口型低水平排礦方式以及干式磨礦時的風力

排礦方式。

（4）按筒體傳動方式可分為周邊齒輪傳動、摩擦傳動和中央傳動三

種，其中周邊齒輪傳動方式應用最多，中央傳動多用于管磨機。

（5）按筒體支承方式可分為軸承支承、托滾支承、軸承和托滾混合

支承3種，其中軸承支承方式最為通用，而后兩種僅用于筒體較短的球

磨機和礫磨機。

（6）按磨礦生產方式將磨礦機分為干式和濕式兩種，目前在選礦生

產中一般使用濕式磨礦機，干式磨礦機極少使用。

2．當給礦粒度增大或礦石變硬時，磨礦會出現什么情況，如何調

整？

答：（1）會出現的情況：

①排礦粒度變粗；

②返砂量增大。

（2）調整方法：

提高排礦濃度、增加分級機溢流濃度能使返砂量降下來；如果細度

達不到工藝要求，可適當減少磨機給礦量

3．影響篩分效率的因素有哪些？

答：（1）物料的性質：

①粒度組成：含易篩粒愈多，物料愈容易篩分；含難篩粒愈多，物

料愈難篩分。粒徑d＝1～1.5a（a為篩孔尺寸）的顆粒易卡在振動篩篩孔

中，叫阻礙粒，影響物料通過篩孔。因此，物料含難篩粒、阻礙粒愈

多，篩分效率愈低。

②顆粒形狀：球形顆粒容易通過方孔和圓孔振動篩，條形、片狀以

及多角形物料較難通過方孔和圓孔篩，但較易通過長方形孔振動篩。

③含水量：干法篩分時，物料含水眾多及濕潤性與粘附性愈好的物

料愈容易凝聚、結塊，堵塞篩孔，使篩分效率大大降低。

④堆積密度：在物料堆積密度比較大的情況下，振動篩篩分能力與

堆積密度成正比關系。

（2）篩面的性質及運動狀況：

①開孔率：振動篩篩孔面積與篩面面積之比值稱為開孔率。開孔率

大的篩面篩分效率高、生產能力大。但篩面強度低、壽命短。

②篩孔形狀：篩孔形狀不同，物料的通過能力相差很大。在選擇振

動篩篩孔型式時，應與物料的顆粒形狀相適應，通常采用方形篩孔。

③篩面尺寸：篩面的長寬比過大時，物料層通過時間太長；長寬比

過小時，篩分時間短。這兩種情況都會使篩分效率降低。所以，振動篩

篩面的長寬比應在合適范圍內，一般為2.5～3。

④篩面傾角：傾角過小，生產能力低；傾角過大，篩分效率低。因

此，篩面傾角要選擇合適，振動篩傾角一般為0～25°，固定篩傾角一般

為40～45°。

（3）操作情況：

①加料均勻性：連續均勻地加料，使物料沿篩面均勻分布，才能保

證較高的生產能力和篩分效率。

②加料量：加料量增大時，生產能力增大，但振動篩篩分效率降

低。因此，要處理好這一對矛盾。

4．簡述機械攪拌式浮選機的優缺點？

答：（1）機械攪拌式浮選機優點：①選別難選礦石或復雜礦石，

或者希望得到高品位精礦時，可以保證得到較好和比較穩定的產品技術

指標。

②礦漿攪拌強烈，可以保證密度較高、粒度較粗的礦粒呈懸浮狀

態。

③攪拌強烈，促進難溶藥劑在礦漿中的均勻分散與乳化，有利于藥

劑與礦物表面的作用。

④對選別多金屬礦石的復雜流程，機械攪拌式浮選機，可以依靠葉

輪的吸漿作用，實現中礦返回，省去大量砂泵。

（2）機械攪拌式浮選機缺點：

①結構復雜，單位處理量的設備費用較高。

②為保持礦粒懸浮并起到吸氣、吸漿的作用，運動部件轉速較高，

因此磨損嚴重，維修費用高，由此造成的動力消耗較大。

五、計算題

1．某硫化礦浮選實驗中，每一次實驗給礦500克，黃藥用量為100

克/噸原礦，黃藥配成100毫克/100毫升濃度溶液添加，請計算每一次實

驗要加的黃藥溶液毫升數。

解：

V：添加藥劑體積ml；

q：單位藥劑用量g/t；

Q：礦石質量kg；

M；所配藥劑濃度g/100ml；

由題知，Q=500g=0.5kg；q=100g/t；M=100mg/100ml=0.1g/100ml

代入上式的=50ml

2．某硫化鉛鋅礦日處理量10000噸，其原礦鉛品味5%，鋅品味

4%，經分選后分別得到鉛精礦、鋅精礦和尾礦三個產品，其中鉛精礦

中鉛品味70%，鋅品味4%，鋅精礦中鋅品位60%，鉛品位5%。尾礦中

鉛鋅品位分別為0.1%、0.2%，試計算生產過程中鉛鋅精礦產率、分選回

收率以及富集比。

解：（1）設原礦量為Q=10000噸、鉛精礦質量為Q1、鋅精礦質量

為Q2、尾礦質量為Q3。

由分選前后總質量不變以及分選前后鉛、鋅礦的總質量不變的，得

Q=Q1+Q2+Q3

0.05Q=0.7Q1+0.05Q2+0.001Q3

0.04Q=0.04Q1＋0.6Q2＋0.002Q3

解以上三個方程可得：Q1=659.39噸、Q2=593.55噸、Q3=8747.06噸

（2）鉛精礦的產率；分選回收率=92%；富集比

i1=0.7/0.05=14

鋅精礦的產率；分選回收率；富集比

i2=0.6/0.04=15

中南大學2012年研究生入學考試礦物加工學真題

及詳解

中南大學2012年碩士研究生入學考試

礦物加工學真題及詳解

考試科目代碼及名稱：915礦物加工學

注意：1．所有答案（含選擇題、填空題、判斷題、作圖題等）一

律答在專用的答題紙上，寫在試題紙上或者其他地點一律不給分。

2．作圖題可以在原試題紙上作答，然后將“圖”撕下來貼在答題紙

上相應位置。

3．考試時限：3小時；總分：150分

礦物加工學試卷分兩部分，第一部分為所有考生必做部分，第二部

分為選擇部分，兩部分共150分。

第一部分：所有考生必做，為物理化學部分，共41分。

第二部分為選擇部分（分為A卷和B卷），試題共109分。A卷為選

礦專業考生必做部分，B卷為團礦專業考生必做部分。

物理化學必做試題（所有考生必做）

一、名詞解釋（2分×3=6分）

1．稀溶液的依數性

答：稀溶液中溶劑的蒸氣壓下降、凝固點降低、沸點升高、滲透壓

變化的數值，只與溶液中溶質的量有關，與溶質的性質無關，稱為稀溶

液的依數性。

2．離子的電遷移現象

答：離子的電遷移現象是指在電場的作用下導電離子運動造成元件

或電路失效的現象。

3．鋪展

答：鋪展是指液體在固體或另外一種互不相容的液體表面自動展開

成膜的過程。

二、簡答題

1．表面活性劑分子結構有何特征？它在溶液本體與界面層如何分

布？

答：（1）表面活性劑的分子結構具有雙親性：一端為親水基團，

另一端為憎水基團；親水基團常為極性基團，如羧酸、磺酸、硫酸、氨

基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團；而憎

水基團常為非極性烴鏈，如8個碳原子以上烴鏈。

（2）表面活性劑分為離子型表面活性劑（包括陽離子表面活性劑與

陰離子表面活性劑）、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復配表

面活性劑、其他表面活性劑等。

2．簡述乳狀液的類型、乳化劑使乳狀液穩定的原因和破乳的方

法。

答：（1）乳狀液是指某種液體以液珠形式分散在另一種與它不相

混溶的液體中而形成的分散體系稱。乳狀液有兩種，一種是油相分散在

水中形成胡乳狀液，稱為水包油型（o/w型），另一種是水相分散在油

相中形成的乳狀液，稱為油包水型（w/o型）。

（2）乳化劑的主要作用就是能在油-水界面上吸附或富集，形成一

種保護膜，阻止液滴互相接近時發生合并。以此來維持乳狀液穩定。

（3）破乳常用方法：長時間靜置、補加水或溶劑后再水平搖動、離

心分離、加無機鹽、減壓、加熱等。

三、計算題（15分）

3．恒溫239.55K條件下，不同平衡壓力下的CO氣體在活性炭表面

上的吸附量（已換算成標準狀況下的體積）如下：

P/kPa13.46625.06542.66357.32971.99489.326

V×10-3/8.5413.118.221.023.826.3

（m3·kg-2）

根據朗繆爾吸附等溫式，用圖解法求CO的飽和吸附量V∞吸附系數

b及每公斤活性炭表面上所吸附CO的分子數。

答：（1）朗謬爾吸附等溫式指恒溫下均一表面上的單層吸附平

衡，屬中等程度覆蓋率下的理想吸附方程，即在吸附平衡時滿足

的吸附等溫式。式中θ為表面覆蓋率，p為吸附質的壓力，b為吸附系

數。

（2）朗謬爾吸附等溫式由以下假設導出：

①吸附層是定位的，僅當氣體分子與表面空位碰撞時才發生吸附作

用。

②每個分子僅占據一個吸附位。

③每個吸附位的吸附能相同，吸附質與吸附質之間沒有相互作用

（吸附熱與表面覆蓋率無關）。

該等溫式適用于能量均勻表面上的化學吸附及定位物理吸附。

（3）由

其中b為朗繆爾吸附平衡常數，P為水溶液濃度（或氣體分壓），V

為吸附量，V∞為當P增加時的最大吸附量。

由所給數據得K=0.02、飽和吸附量V∞=39.1（m3/kg）。

（4）飽和時每公斤活性炭吸附39.1m3的分子數。則質量為48.875

㎏。分子數為1.0508×1027個。

A卷：選礦專業試題（選礦專業考生必做）

一、名詞解釋（2×7=14）

1．磁場梯度匹配

答：鐵磁性鋼毛半徑a與給料顆粒半徑b應有一合適的比值，在此合

適比值下，介質絲作用在鄰近磁性顆粒上的磁力最大，這種合適的比例

關系稱為磁場梯度匹配。

2．異相凝聚

答：表面電位不同（符號或數值不同）的異類粒子的凝聚稱為互凝

或異相凝聚。

3．相比

答：相比就是在萃取過程中有機相體積與水相體積的比例，通常用

O/A表示。O代表有機相體積，A代表水相體積。

4．濁點

答：表面活性劑的水溶液，隨著溫度的升高會出現渾濁現象，表面

活性劑由完全溶解轉變為部分溶解，其轉變時的溫度即為濁點。

5．增溶作用

答：增溶作用是指由于表面活性劑膠束的存在，使得在溶液中難溶

乃至不溶的物質溶解度顯著增加的作用。

6．零電點

答：在水溶液中礦物界面雙電層的表面電荷密度為零時，溶液中定

位離子活度的負對數值稱為該礦物的零電點。

7．等降比

答：等降比是指等降顆粒中密度小的顆粒粒度與密度大的顆粒粒度

之比。

二、填空（每空1分×20）

1．資源加工學是根據物理、化學原理，通過分離、（1）______、

純化、（2）______、改性等技術對礦物資源，非傳統礦物資源、二次

資源及非礦物資源加工，獲得其中有用物質的科學技術。

【答案】富集；提取

2．礦物學研究致力于解決兩個基本問題：（3）______和（4）

______。

【答案】礦物的晶體結構；礦物的成分

3．分級是將粒度不同的混合物料按粒度或按在介質中沉降速度不

同分成若干粒度級別的過程。因此分級是物料按粒度分離的一種形式。

根據分離的原理、設備及分級介質的不同，分級的方式有（5）

______、（6）______和（7）______。

【答案】重力分級；水力分級；離心分級

4．根據介質的運動形式和作業目的的不同，重選可分為以下幾種

工藝方法：分級、（8）______、（9）______、搖床分選、溜槽分選、

離心分選機分選和洗選。

【答案】略。

5．改變物質磁性方法可分為兩類：（10）______和（11）

______。

【答案】容積磁性的改變；表面磁性的改變

6．點選電場中顆粒帶電的方式有（12）______、（13）______、

（14）______和復合電場中帶電。

【答案】傳導帶電；感應帶電；電暈帶電

7．多數有色金屬礦物以硫化物形態產出。硫化物容易氧化，氧化

深度和氧化產物的種類顯著地影響其表面性質，從而對浮選分離產生重

要影響。電化學和表面分析（光電子能譜）的研究表明，硫化物的氧化

產物受到（15）______，同時還受到環境（（16）______）和（17）

______的影響。

【答案】介質pH控制；氧化條件；氧化深度

8．所有表面活性劑的分子結構具有兩個共同特征。第一個特征是

其均由非極性的親油（疏水）基團和極性的親水（疏油）基團構成，形

成既有親水性又有親油性的所謂“（18）______”分子。親油可以是脂肪

族羥基、脂環族羥基和芳香族羥基或帶O、N等原子的脂肪族羥基、脂

環族羥基和芳香族羥基；親水基一般為（19）______（任寫出三個基

團）等。第二個特征是其結構中親油基團與親水基團的強度必須匹配，

即達到所謂的“（20）______”。

【答案】雙親結構；如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥

基、酰胺基、醚鍵等；親水疏水平衡

三、簡答題（每題10×5=50分）

1．簡述三個粉碎功耗理論的基本內容？

答：對于磨礦過程中的能耗理論主要亦三種：

（1）“表面積假說”：碎磨過程中所消耗的有用功與表面積成正比，

與產品粒度成反比。這種假說不太符合實際過程。

（2）“體積假說”：外力作用于物體時，物體首先發生彈性變形，當

外力超過該物體的強度極限時該物體就發生破裂，故破碎物料所需的功

與它的體積大小有關。這種假說適合于解釋物料的粗碎過程。

（3）“裂紋假說”：物料在破碎時外力首先使其在局部發生變形，一

旦局部變形超過臨界點時則產生裂口，裂口的形成釋放了物料內的變形

能，使裂紋擴展為新的表面。輸入的能量一部分轉化為新生表面積的表

面能，與表面積成正比；另一部分變形能因分子摩擦轉化為熱能而耗

散，與體積成正比。兩者綜合起來，將物料粉碎所需要的有效能量設定

為與體積和表面積的幾何平均值成正比。

2．根據硫化礦物浮選電化學理論，如何強化浮選過程中硫化礦物

的浮選和抑制行為？

答：（1）根據硫化物礦物與巰基類捕收劑相互作用的電化學機理

和混合電位模型，硫化物礦物、捕收劑、氧氣三者的相互作用如圖所

示。

曲線O代表陽極過程；捕收劑離子與礦物作用或捕收劑離子的

自身氧化：

曲線R表示陰極過程，氧的還原：

圖中A處于表示實際的混合電位，此時陽極電流和陰極電流大小相

等，方向相反。

（2）根據硫化礦浮選電位學理論，可以從以下五個方面強化或抑制

浮選。

①當加入還原劑，如亞硫酸鹽、氣體等，或減少懸浮液中的氧

含量時，氧的還原電流降低，R曲線變為Rˊ，混合電位由A處移至B處。

表明氧化反應（O線表示）難以進行，即捕收劑不能在礦物表面形成疏

水產物，浮選受到抑制。

②若增大捕收劑濃度，或者加入長烴鏈的同系列捕收劑（較短鏈同

系捕收劑易氧化），氧化電流（O線）增大至Oˊ線，從圖可知在B處仍

有捕收劑與硫化物礦物的作用，表明浮選加強。

③提高捕收劑與礦物作用的氧化電位（如降低捕收劑濃度），使捕

收劑的氧化需要更高的電位，即將O線移至O″線，則浮選難以進行，礦

物受到了抑制。

④浮選過程中加入比捕收劑更易氧化的藥劑，與形成共軛反應，

消耗氧，也可以實現浮選的抑制。

⑤硫化礦表面預先氧化形成親水物質，捕收劑難以吸附，浮選受到

抑制。

3．簡述礦物溶解離子對捕收劑作用的影響，并舉例說明？

答：（1）競爭吸附：礦物溶解離子與同名捕收劑離子在礦物表面

也會發生競爭吸附，浮選時捕收劑吸附于礦物表面而疏水，但同時又會

對浮選起抑制作用。

（2）沉淀捕收劑：溶解的礦物陽離子在溶液中可以同捕收劑陰離子

形成鹽沉淀，消耗捕收劑，對浮選產生不利影響，并增大藥劑用量。

4．什么是化學分選？它與物理分選和表面物理化學分選相比有何

特點？

答：（1）化學分離法主要是依據物料在化學性質上的差異，利用

物質在兩相之間的轉移來實現物料分離的方法，如沉淀和共沉淀、溶劑

萃取、離子交換、色譜法、電泳、膜分離、電化學分離、泡沫浮選、選

擇性溶解等。

（2）化學選礦的目的和任務與傳統的物理選礦相同，均是使有用組

分與雜質分離，將共生的有用組分盡可能分離富集為單一產品，經濟而

合理的利用國家礦產資源，為后續冶煉作業提供“原料”。化學分選與傳

統的物理分選相比有如下特點：

①化學選礦處理對象一般為目前技術條件下用物理選礦法或傳統冶

煉工藝無法處理或處理不經濟的難選礦物原料，如品位難選的原礦、表

外礦、廢石、物理選礦難選的粗精礦、難選中礦或尾礦、采空區殘礦

等。因此，化學選礦較物理選礦強，應用范圍較廣。

②物理選礦的精礦一般需送冶煉進一步加工才能供用戶使用，而許

多化學選礦過程也可以直接產出供用戶使用的產品。

③化學選礦一般為“貧、細、雜”的難選礦物原料，有用組分含量

低，雜質含量高（難選粗精礦除雜例外），組成復雜，各組分共生關系

密切。

5．簡述微生物浸出基本原理的基本原理。

答：（1）微生物浸出基本原理：

①細菌浸出直接作用說：在有水和空氣的條件下，受氧化鐵硫桿菌

作用，金屬硫化礦會被細菌緩慢地氧化溶解在溶液之中，而當溶液中出

現大量細菌時，浸出反應已經完成了。

②細菌浸出間接作用說：在有水和空氣的條件下，受氧化鐵硫桿菌

作用，金屬硫化礦會被細菌氧化成一種中間的產物，而這種產物再作用

于礦物，達到浸出所要求的金屬離子。

③細菌浸出復合作用說：既有細菌的直接作用，又有通過Fe3+氧化

的間接作用。

（2）細菌浸出影響因素：

①細菌培養基組成的影響：除提供細菌所需要的營養外，還要提供

細菌進行代謝活動所需的能源。

②環境酸度的影響：浸礦用的硫桿菌屬細菌，是一種產酸又嗜酸的

細菌。

③金屬及非金屬離子的影響：細菌培養基中含有數種微量金屬離

子，這些離子在細菌生長中起重要作。

④鐵離子的影響：低價鐵Fe2+的氧化鐵硫桿菌的能源，細菌將

Fe2+氧化為Fe3+而獲得能量，Fe3+是金屬礦物的氧化劑，但是不能夠太

高，太高會引起水解生成氫氧化三鐵。

⑤固體物的影響：含固量（礦漿濃度）對細菌生長及礦石浸出效果

影響很大。

⑥光線的影響：可用紫外線殺滅雜菌，但用于浸礦的細菌要注意保

護。

⑦表面活性劑的影響：利用表面活性劑改善礦石中的親水性和滲透

性，達到加快浸出速度的目的。

⑧通氣條件的影響：浸礦細菌為好氧菌，而且靠大氣中的CO2作為

碳源。所以在這類細菌的培養和浸出作業中，充分供氣是很重要的。

⑨催化金屬離子的影響：大多數金屬硫化礦的氧化反應速度都很

慢。加入一些適當的催化離子，可使反應明顯加快。

四、計算與分析題（第1題12分，第2題13分，共25分。）

1．已知一水硬鋁石的pHpzc=6.4，計算pH=5和pH=8時一水硬鋁石

表面電位大小，并說明表面電性質，根據表面電性質浮選一水硬鋁石

時，應如何選擇捕收劑。

答：由公式知：

在pH=5時，表面電位為正，捕收時應選擇陰

離子型捕收劑。

在pH=8時，表面電位為負，捕收時應選擇陽

離子型捕收劑。

2．某礦石原礦中含方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦，其他為硅酸鹽脈石

礦物，請畫出用優先浮選流程分離礦物的工藝流程和藥劑。如果原礦中

鉛品味為6%、鋅品味為4%，經分選后得到鉛精礦、鋅精礦和尾礦三個

產品，其中鉛精礦中鉛品味為68%、鋅品味為2.5%，鋅精礦中鋅品味為

60%、鉛品味為3%，浮選尾礦中鉛鋅品味為0.28%和0.15%。試計算生

產過程中鉛、鋅精礦產率γ、分選回收率。

答：（1）設原礦量為Q、鉛精礦質量為Q1、鋅精礦質量為Q2、尾

礦質量為Q3。

由分選前后總質量不變以及分選前后鉛、鋅的質量也是不變的，可

得：

Q=Q1+Q2+Q3

0.06Q=0.68Q1+0.03Q2+0.0028Q3

0.04Q=0.025Q1＋0.6Q2＋0.0015Q3

由以上三個方程解得：Q1=0.08Q、Q2=0.06Q、Q3=0.86Q

（2）鉛精礦的產率、分選回收率

鋅精礦的產率、分選回收率

B卷：團礦專業試題（團礦專業考生必做）（略）

中南大學2011年研究生入學考試礦物加工學真題

及詳解

中南大學2011年碩士研究生入學考試

礦物加工學真題及詳解

考試科目代碼及名稱：915礦物加工學

注意：1．所有答案（含選擇題、填空題、判斷題、作圖題等）一

律答在專用答題紙上，寫在試題紙上或其他地方一律不得分。

2．作圖題可以在原試題圖上作答，然后將圖撕下來貼在答題紙上

相應的位置。

3．考試時限：3小時；總分：150分

一、名詞解釋（10*2）

1．直接還原

答：直接還原是指以固體碳為還原劑還原氧化物的過程。

2．表面活性劑

答：表面活性劑是指在溶液中加入少量即可使溶液體系的界面狀態

發生明顯變化的物質。

3．單體解離度

答：單體解離度是指物料群中，某礦物的單體解離顆粒數占該粒群

中含有該礦物的顆粒總數百分數。

4．回收率

答：回收率是指精礦中有價成分質量與原礦中有價成分質量之比。

5．礦物

答：礦物是由地質作用所形成的結晶態的天然化合物或單質，他們

具有均勻且相對固定的化學成分和確定的晶體結構；它們在一定的物理

化學條件范圍內穩定，是組成巖石和礦石的基本單元。

6．表面電位

答：表面電位是指荷電的礦物表面與溶液之間的電位差。

7．半膠束吸附

答：當陰離子表面活性劑濃度較低時，離子完全靠靜電力吸附在雙

電層外層，起配衡離子作用，因此又稱為“配衡離子吸附”。在濃度較高

時，表面活性劑離子的烴鏈相互作用，形成半膠束狀態，產生半膠束吸

附。

8．燃燒比

答：燃燒比是指物料在燃燒過程中的固定成分與揮發成分之比。

9．同相凝聚

答：當粒子的表面電位符號和大小都相同時所產生的凝聚現象稱同

相凝聚。

10.HLB值：

答：表面活性劑為具有親水基團和親油基團的雙親分子，表面活性

劑分子中親水基和親油基之間的大小和平衡程度的量，定義為表面活性

劑的親水親油平衡值（HLB值）

二、填空（每空0.5分×40）

1．在浮選方面，從20世紀30年代開始，美國的Taggart及蘇聯的

Planksins等先后提出了捕收劑的“（1）______”或“（2）______”，以解

釋重金屬硫化礦的可浮性順序。美國的Gaudin、蘇聯的Bogdanov及澳洲

的Wark等人較多的研究了礦物的（3）______的關系，浮選劑的吸附作

用機理，浮選的活化等。美國的FuerstenauD·W等人系統地研究了礦物

表面電性與可浮性的關系。到了60年代前后，浮選的三大基本理論

（4）______已初步形成。

【答案】化學反應假說；溶度積假說；潤濕性與可浮性；潤濕理

論、吸附理論、雙電層理論

2．鐵礦球團生產工藝包括：（5）______、（6）______及（7）

______。

【答案】配料；造球；焙燒

3．燒結礦的冶金性能主要包括（8）______、（9）______和

（10）______，對于球團礦，除了上述三項指標外，還有一項重要的指

標，就是（11）______。

【答案】低溫還原粉化性能；燒結礦的還原性能；燒結礦荷重軟化

性能；熔滴性

4．在磁化磁場的作用下，鐵磁質的磁化包括兩個過程：（12）

______和（13）______。

【答案】疇壁的移動；磁疇的轉動

5．物理選礦方法要將（14）______和（15）______分離成單獨的

精礦，首先必須使連生在一起的有用組分和非有用組分解離；同時，由

于各種礦物分選方法對物料的分離粒度上限、下限有一定范圍，因此礦

物加工過程中，粉碎的物料粒度應盡可能的（16）______選礦方法所能

回收的粒度下限，不“過粉碎”。即既要求（17）______，粒度適合分離

要求。這是礦物加工中的重要因素。

【答案】有用組分；非有用組分；不低于；單體解離

6．物理分選是指主要采用物理方法對具有不同物理性質的固體物

料進行分選的過程。它包括利用物料間（18）______、（19）______、

（20）______、顏色形狀及摩擦彈跳系數等差異進行的重選、磁選、電

選、特殊分選。

【答案】密度；磁性；導電性

7．用M表示金屬離子，MS表示硫化物，在酸性，中性，堿性水溶

液中的硫化礦物氧化反應通式是：

在酸性水溶液中：（21）______

在中性或堿性水溶液中：（22）______

+00+

【答案】MS=Mn+S+ne；MS＋nH2O=M(OH)2+S+nH+ne

8．寫出下列極性基團：黃原酸基：（23）______，黑藥的極性

基：（24）______氨基二硫代甲酸：（25）______。及磷酸類（26）

______。

【答案】—C(S)SH；—O2P(S)SH；—NC(S)SH；—PO3H2

9．礦物學研究致力于解決兩個基本問題：（27）______和（28）

______。

【答案】礦物的晶體結構；礦物的成分

10．表面活性劑在農藥、化妝品、食品、醫藥、造紙、涂料、金屬

加工、石油開采、礦產、城建以及環保等哥哥領域中得到廣泛應用。這

些應用于表面活性劑的（29）______、（30）______、（31）______、

（32）______、分散性和去污性等性質密切相關。

【答案】潤濕；增容；起泡；乳化

11．礦物表面的潤濕性影響礦物的親水性或疏水性，從而影響礦物

的（33）______。

【答案】可浮性

12．選礦工藝流程的表示方法最常見的有（34）______圖和（35）

______圖。

【答案】線流程；設配聯系

13．浮選機要具有四個基本工藝要求：1）（36）______；2）

（37）______；3）循環流動作用；4）能連續工作機便于調節。

【答案】良好的充氣作用；攪拌作用

14、影響浮選速率的四個因素：1）（38）______；2）浮選藥劑的

性能；3）浮選機性能；4）（39）______。

【答案】礦物的性能；操作因素

三、簡答題（每題10分×8，任選答8題）

1．簡述礦物加工學科主要的學科發展方向？

答：（1）浮選化學：

①浮選電化學：根據電化學原理，研究浮選過程的機制，主要針對

硫化礦，電化學反應主導硫化礦與浮選劑作用機理，通過電化學調控，

實現多金屬硫化礦分離。

②浮選溶液化學：根據溶液化學原理，研究浮選行為，主要針對非

硫化礦。根據礦物浮選劑溶液化學反應行為，預測非硫化礦浮選分離條

件與浮選機理。

③浮選表面及膠體化學：根據表面及膠體化學原理，研究顆粒間相

互作用，討論細粒礦物選擇性凝聚、分散與浮選分離行為。

（2）復合物理場礦物加工：根據流變學、紊流力學、電磁學等研究

重力場、電磁力場或復合物理場（重力＋磁力）中，顆粒運動行為，確

定細粒礦物的分級、分選條件。如磁流體水力旋流器分選，振動脈動高

梯度磁選，流化床層干法選煤等。

（3）高效低毒藥劑分子設計：根據量子化學、有機化學、表面化學

研究藥劑的結構與性能關系，針對特定的用途，設計新型高效礦物加工

用藥劑。

（4）礦物資源的生化提取：用生物浸出、化學浸出、溶劑萃取、離

子交換等處理復雜貧細礦物資源。

（5）直接還原與礦物原料造塊：主要從事礦物原料造塊與精加工方

面的科學研究。研究鐵精礦煤基回轉窯直接還原、粉體物料成型等過程

的機理。

（6）復雜貧細礦物資源綜合利用：研究選-冶聯合、選礦、多種選

礦工藝（重、磁、浮）聯合等處理一些大型復雜貧細多金屬礦的工藝技

術和基礎理論，研究資源綜合利用效益。

（7）礦物精加工與礦物材料：通過提純、超細粉碎、表面改性等方

法，不經冶煉，將礦物直接加工成可用的材料。

（8）礦物加工過程計算機技術：用計算機科學技術對礦物加工過程

進行模擬、仿真及優化、預測、設計，建立礦物加工過程專家系統，實

現礦物加工過程的計算機管理與控制。

2．分散和聚集在選礦中的作用？

答：懸浮液的分散和聚集狀態，對細粒礦物的處理過程和產品質量

有顯著影響。要使礦物混合物達到有效的選擇性分離，首先必須使懸浮

液處于最佳分散狀態，避免各種礦物細粒間相互混雜和礦泥覆蓋。例

如，“控制分散浮選法”就是在浮選前添加分散劑，使懸浮液達到所要求

的分散度，然后浮選。載體浮選又稱背負浮選就是利用可浮性好的粗粒

礦物作載體，背負細粒礦物，用常規浮選法回收“載體—細粒”聚集體。

3．浮選時間對浮選指標有何影響？影響浮選時間的因素是什么？

答：（1）對于每種礦石，都有其適宜的浮選時間。如果浮選時間

太短，則回收率低；如果浮選時間太長，則會降低精礦質量，而且從經

濟上也不合算。粗選和掃選的總時間過短，會使金屬的回收率下降。精

選和混合精礦分離的時間過長，被抑制礦物浮游的機會也增加，結果使

精礦的品位下降。浮選時間應通過實驗和生產實踐來確定。一般掌握的

規律是：

①礦物的可浮性愈好，欲浮礦物的含量愈少，浮選機給礦粒度適

中，礦漿質量分數較小，藥劑作用快而強以及充氣攪拌較強的條件下，

浮選時間愈短。

②礦物的可浮性愈差，欲浮礦物的含量愈多，浮選機給礦粒度適

中，礦漿質量分數較大，藥劑作用快而強以及充氣攪拌較弱的條件下，

則需較長的浮選時間。

（2）影響浮選時間的因素有礦石性質（如可浮性及欲浮礦物含

量）、浮選的給礦粒度、礦漿濃度、藥劑制度及礦物分離的形式。

4．簡述水溶液中礦物表面水化膜的形成，水化膜的厚度與礦物表

面性質有何關系？

答：（1）當水分子與礦物表面質點的水化作用能，大于水分子間

的締合能時，水分子吸附在礦物表面，形成水化膜。

（2）水化膜中的水分子是定向密集排列的，它們與普通水分子的隨

機稀疏排列不同。最靠近礦物表面的第一層水分子，受表面鍵能吸引最

強，排列最為整齊嚴密。隨著鍵能影響的減弱，離表面較遠的各層水分

子的排列秩序逐漸混亂。表面鍵能作用不能達到的距離處，水分子已呈

普通水那樣的無秩序狀態。所以水化膜實際是界于固體礦物表面與普通

水之間的過渡間界，故又稱為“界間層”。

（3）通過表面化學的研究得知，水化膜的厚度與礦物的潤濕性成正

比。例如，親水性礦物的表面水化膜可以厚達10-3cm，疏水性礦物表面

水化膜則僅為10-6～10-7cm。這層水化膜受礦物表面鍵能作用，它的粘

度比普通水大，并且具有同固體相似的彈性，所以水化膜雖然外觀是液

相，但其性質卻近似固相。

5．根據下圖描述顆粒在近似流流動的流膜內，不能借助紊流擴散

作用維持懸浮的作用機理（層間斥力學說）？

答：（1）當懸浮液中固體顆粒受到連續剪切作用時，在垂直于剪

切方向存在分散壓（斥力）作用，使粒群具有向兩側膨脹的傾向。分散

壓力的大小隨切向速度梯度的增大而增加，當剪切速度梯度足夠大時，

分散壓力與顆粒在介質中的重力達到平衡，顆粒即呈懸浮狀態。

（2）在層流流動的料漿中，顆粒完全靠剪切所產生的分散壓力松散

懸浮，任一層面上的分散壓p必等于該層面上顆粒在介質中的重力的垂

直分力，層流料漿流膜用于處理微細粒級物料。在固定的細泥溜槽、皮

帶溜槽、搖動翻床、橫流皮帶溜槽等設備上流動的料漿近似呈這種流

態。料漿是高度分散的懸浮液，粘度比水大，在分選時表面流速較低，

約為0.1～0.2m/s。流膜的流動層厚度多數在1mm左右。回收粒度下限為

10～20μm。分層后的大密度物料沉積在槽底，除槽底為移動的帶式溜

槽外，幾乎所有的礦泥溜槽均是間斷地排出大密度物料。

6．簡述磁選機的磁場類型及其磁場特性？

答：磁選機的類型繁多，而磁選機的磁場類型大致可分為三種，即

開放磁系磁場，閉合磁系磁場和磁(分選)介質磁場。

（1）開放磁系磁場：大多數弱磁場磁力設備采用開放磁系。開放磁

系按磁極的組合形式主要可分為平面排列型和圓柱面排列型兩種，前者

多用于帶式磁選機和試驗設備，后者用于弱磁圓筒磁選機。開放磁系的

磁場可以由電磁鐵或永磁塊產生，不過，弱磁選設備的磁系以永磁居

多。開放磁系的共同特點是，磁極極性交替同側排列，磁系極距（兩相

鄰磁極面中點之間的直線距離）較大，磁通經過的空氣隙較大，因而磁

場強度較低。顯然，這類磁系只能用于回收強磁性成分。

（2）閉合磁系磁場：大多數強磁場磁力設備采用閉合磁系。閉合磁

系的特點是，異性磁極面對面排列，極距小，即空氣隙小，則磁阻小，

因而極間磁場強度高。為了產生磁場梯度，常將閉合磁系的感應磁極做

成不同形狀的齒形極，與相對的平面磁極或凹槽磁極構成不同型式的磁

極對，這些不同型式磁極對被用于不同類型的強磁選機。

（3）磁介質磁場：其特點主要的是在較大的磁場空間內充填一定形

狀的鐵磁性磁介質，磁介質磁化后在其表面附近產生極不均勻的磁場，

即大的磁場梯度。磁介質的形狀主要有齒板、鋼珠、鋼板網和鋼毛。

7．寫出平衡接觸角0的定義，并說明對浮選的意義？

答：（1）在一浸于水中的礦物表面上附著一個氣泡，當達平衡時

氣泡在礦物表面形成一定的接觸周邊，稱為三相潤濕周邊。在任意二相

界面都存在著界面自由能，通過三相平衡接觸點，固—水與水—氣兩個

界面所包之角（包含水相）稱為接觸角，以θ表示。

（2）在不同礦物表面接觸角大小是不同的，接觸角可以標志礦物表

面的潤濕性：如果礦物表面形成的θ角很小，則稱其為親水性表面；反

之，當θ角較大，則稱其疏水性表面。親水性與疏水性的明確界限是不

存在的，只是相對的。θ角越大說明礦物表面疏水性越強；θ角越小，則

礦物表面親水性越強。

8．試述黃藥的化學性質及捕收能力？

答：（1）黃藥的學名是烴基二硫代碳酸鹽，通式為ROCSSMe。其

中R為烴基。Me為堿金屬離子。黃藥是用醇、氫氧化鋪及二硫化碳制

成：

ROH+NaOHR=RONa+H2O

RONa+CS2=ROCSSNa

所用原料醇中的烴基不同，可得到各種黃藥，如C2H5—乙黃藥、

(CH3)2CH—異丙黃藥、丁黃藥。此外，尚有戊黃藥C5H11OCSSNa、異

丁黃藥(CH3)2CH—OSSNa。黃藥本身是還原劑，易被氧化。在有O2和

CO2同時存在時，氧化速度比只有O2存在時更快，黃藥存放過久除分解

失效外，還會部分被氧化成雙黃藥。

（2）黃藥的捕收能力與其分子中非極性部分的烴鏈長度、異構有

關。烴鏈增長〈即碳原子數增多)捕收能力增強。當烴鏈過長時，其選

擇性和溶解性能隨之下降，因此，烴鏈過長反而會降低藥劑的捕收效

果。常用的黃藥烴鏈中碳原于數是2～5個。烴鏈支鏈的影響是：對于短

烴鏈的黃藥，正構體不如異構體好；但是，烴鏈增長到一定時（如C5以

上)。異構體不如正構體，特別是主鏈靠近極性基者尤為明顯。

9．簡述燒結過程中固體炭燃燒的基本特性。

答：（1）燒結料中的固體炭在溫度達700℃以上即著火燃燒，發生

如下反應：

0

2C＋O2＝2CO?G＝－223426—175.31TJ①

0

C＋O2＝CO2?G＝－394133－0.84TJ②

0

2CO＋O2＝2CO2?G＝－564840＋173.64TJ③

0

CO2＋C＝2CO?G＝170707－174.47TJ④

在燒結料層中反應①和②都有可能進行。在高溫區有利于反應①

進行，但由于燃燒帶較薄，廢氣經過預熱層時溫度很快下降，反應①受

到限制。但在配碳過多且偏析較大時，此反應仍有一定程度的發展。反

應②是燒結料層中碳燃燒的基本反應，易發生，受溫度的影響較少。反

應③和反應④的逆反應在較低溫度時有可能發生。

（2）在燒結過程中，固體燃料呈分散狀分布在料層中，其燃燒規律

性介于單體焦粒燃燒與焦粒層燃燒之間，固體碳的燃燒屬非均相反應。

燃燒反應的總阻力為擴散和化學反應阻力之和。燒結過程在點火后不到

一分鐘，料層溫度升高到1200～1350℃，故其燃燒反應基本上是在擴散

區內進行。

（3）燒結過程高溫帶的移動速度一般指燃燒帶中溫度最高點移動速

度，即垂直燒結速度。它除了與抽入空氣的速度；燒結料的性質有關

外，還決定于燃料燃燒速度和氣—固熱交換的傳熱速度，燒結生產中要

求燃料前沿速度與傳熱前沿速度相互匹配。

10．燒結法和球團法兩大造塊方法在固結機理上有何差異？

答：（1）燒結礦是靠液相固結的，為了保證燒結礦的強度，要求

產生一定數量的液相（一般＞25%），因此混合料中必須有燃料，為燒

結過程提供熱源。

（2）球團礦主要是依靠礦粉顆粒的高溫再結晶固結的，要避免產生

過多液相（＜5%），防止球團粘結；熱量由焙燒爐內的燃料燃燒提

供，混合料中不加燃料。

四、計算與分析題（每15分×2，任選答2題。）

1．根據下圖方鉛礦在礦漿溶液中的表面反應形式，說明硫化礦物

浮選時氧的作用機理？

a親水不易浮b輕微氧化c與黃藥起作用，疏水易浮

答：（1）空氣中氧的含量對礦物浮選主要主要有以下幾點影響：

①影響硫化礦礦物表面的氧化速度；

②影響硫化礦礦物表面的氧化程度；

③影響硫化礦礦物表面與藥劑的吸附方式與吸附產物。

（2）硫化物礦物氧化深度對硫化礦物氧化行為的影響，實際上是由

硫化礦物的氧化產物之一的元素硫的熱力學不穩定性引起的。即元素硫

2-2--

在氧化條件下可被氧化為S2O3或SO4，或者被還原為HS、H2S。元素

硫具有疏水性，如果表面上存在元素硫，則有助于增強硫化礦物表面的

2-2-

疏水性。如元素硫被進一步氧化為SO3、SO4，將使硫化礦物表面形

成更多的親水物質，就會惡化其浮選行為。

2．根據下圖說明硅酸鈉對螢石浮選的作用機理？（已知硅酸鈣的

溶度積常數為2.5*10-8）

硅酸鈉在螢石上的吸附量及對浮選回收率1.0×10-3mol/L硅酸溶

液的濃度對數圖

的影響與pH的關系

答：由圖可知，在pH>10后，螢石表面具有很高的負電位，硅酸也

--

大部分解離成SiO(OH)3和SiO(OH)2。但硅酸的吸附量卻顯著增大，可

2+--

歸因于螢石表面Ca與SiO(OH)3和SiO(OH)2。

2+3-2+-

Ca（surf）+SiO(OH)=Ca-SiO(OH)3(surf)

2+3--

Ca（surf）+SiO(OH)2=CaSiO(OH)2(3)(surf)

-

當硅酸總濃度為1.0×10-3mol/l時，在pH>10.5，SiO(OH)2可達到

4×10-4mol/l，而螢石溶解產生的[Ca2+]=2.1×10-4mol/l，則

2+3--8-8

(Ca)(SiO(OH)2)=8.4×10>Ksp(CaSiO2(OH))=2.5×10

表明pH>10.5后，硅酸在螢石表面上吸附量的增加及對浮選的抑制

作用，可歸于形成表面硅酸鈣沉淀。

3．高鐵低硅燒結TFe=58-59%，SiO2＜4.5%是實現高爐增產降耗的

主要技術措施之一。但生產實踐表明，高鐵低硅過程中存在燒結礦強度

差，粒度偏西等問題。請結合鐵礦石燒結過程液相生成的特點和影響因

素，分析改善高鐵低硅燒結礦質量的主要措施有哪些？

答：（1）高鐵低硅下燒結礦產質量變差的原因：高鐵低燒結過程

中由于燒結原料含鐵量增加SiO2含量降低，將不可避免地大幅減少硅酸

鹽粘結相的生成量，而且在R保持不變的情況下，SiO2含量降低也意味

著熔劑配入量減少，CaO含量降低，鐵酸鈣粘結相應會大幅減少。其結

果導致燒結礦液相生成量不足，強度降低。

（2）可從如下幾個方面著手促進燒結過程中鐵礦鈣的生成，彌補

SiO2含量降低液相量的不足的缺點：

①條件許可時，適當提高燒結堿度。

②適當降低配碳量，提高燒結料層中的氧化性氣氛。

③適減小熔劑粒度，提高熔劑利用效率。

中南大學2010年研究生入學考試礦物加工學真題

及詳解

中南大學2010年碩士研究生入學考試

礦物加工學真題及詳解

考試科目代碼及名稱：915礦物加工學

注意：1．所有答案（含選擇題．填空題．判斷題．作圖題等）一

律答在專用答題紙上，寫在試題紙上或其他地方一律不得分。

2．作圖題可以在原試題圖上作答，然后將圖撕下來貼在答題紙上

相應的位置。

3．考試時限：3小時；總分：150分

一、名詞解釋（2×10）

1．回收率

答:回收率是精礦中有價成分質量與原礦中有價成分質量之比。

2．燒結法

答:燒結法是指將粉狀物料進行高溫加熱，在不完全熔化的條件下

燒結成塊的方法。

3．干涉沉降等降比

答:顆粒在有限空間中的沉降稱之為干涉沉降。干涉沉降中密度和

粒度不同卻有相同的沉降末速的顆粒稱為等將顆粒。等降顆粒中密度小

的顆粒粒度與密度大的顆粒粒度之比。稱為干涉沉降等降比。

4．透氣性

答:透氣性是指固體散料層允許氣體通過的難易程度，它也是衡量

混合料孔隙率的標志。

5．零電點

答:零電點是指在水溶液中礦物界面雙電層的表面電荷密度為零時

溶液中定位離子活度的負對數值。

6．單體解離度

答：單體解離度是指在物料群中，某礦物的單體解離顆粒數占該粒

群中含有該礦物的顆粒總數百分數。

7．臨界膠團濃度

答：表面活性劑分子濃度增加，其結構會從單分子轉變為球狀、棒

狀和層狀膠團。其在水中形成膠團所需的最低濃度稱為臨界膠束濃度。

8．粉碎比

答：粉碎比是物料在粉碎前后的顆粒粒徑之比。

9．堿度

答：堿度是指物料中CaO/SiO2的質量百分含量比值。

10．接觸角

答：接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣—液界面的切線

穿過液體與固—液交界線之間的夾角θ，是潤濕程度的量度。

二、填空（每空1分×30）

1．礦石的選礦處理過程是在選礦廠中完成的，一般包括的三個最

基本的工藝過程：（1）______，（2）______，（3）______。

【答案】分選前的準備作業；分選作業；分選產品的處理作業

2．按照應用目的和使用場合不同，篩分作業可以分為若干種：①

當篩分產品作為最終產品供給用戶使用時稱叫（4）______；②當篩分

作業視為下一道工序提供不同粒級的原料時叫（5）______；③當篩分

與粉碎設備配合使用時叫（6）______；④當篩分作業用于粉碎前將粒

度合格的物料預先分出是叫（7）______；⑤篩分作業用于控制粉碎產

品粒度時叫（8）______。

【答案】獨立篩分；準備篩分；輔助篩分；預先篩分；檢查篩分

3．重力分選法是利用不同物料顆粒間的密度差異進行分離的過

程。重力分離需在介質中進行，所用的介質有（9）______。

【答案】水；重介質；空氣

4．磁選機的磁場類型大致可分為三種，即開放磁系磁場，閉合磁

吸磁場和磁（分選）介質磁場。這三種磁場的特性有較大差別，分別適

應不同磁性物料的分選。所謂磁場特性是指（10）______。

【答案】磁場特性是指磁場的大小及在空間的分布規律

5．電選電場中顆粒帶電的方式有（11）______、（12）______、

（13）______、（14）______四種。

【答案】傳導帶電；感應帶電；電暈帶電；復合電場帶電

6．所有表面活性劑的分子結構具有兩個共同特征。第一個特征是

其均由非極性的親油（疏水）基團和極性的親水（疏油）基團構成，形

成既有親水性又有親油性的所謂“（15）______”分子。親油基可以是脂

肪族烴基、脂環族烴基和芳香族烴基或帶O、N等原子的脂肪族烴基、

脂環族烴基和芳香族烴基；親水基一般為（16）______等。第二個特征

就是其結構中親油基團與親水基團的強度必須匹配，即達到所謂

的“（17）______”。

【答案】雙親結構分子；羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，

也可是羥基、酰胺基、醚鍵等；親水疏水平衡

7．化學分選是基于物料組分的化學性質的差異，利用化學的方法

改變物料性質或組成，然后用其他的方法是目的組分富集的資源加工工

藝，它包括（18）______和（19）______兩個主要過程。

【答案】溶劑萃取；離子交換

8．固液分離作業，固相物料的性質（20）______、比表面積、

（21）______、（22）______、密度、濕潤性影響固相與液相的分離。

【答案】孔隙度；潤濕性；細泥含量；粒度組成

9．磁鐵精礦球團的固結方式主要有（23）______、（24）______

和（25）______連接三種。

【答案】Fe2O3微晶鍵連接；Fe2O3再結晶連接；Fe3O4再結晶固結

10．細磨物料中水分的存在形式有（26）______、薄膜水、（27）

______和重力水，當水分達到最大分子結合水后，細磨物料就能在外力

的作用下表現出塑形，此時成球過程才明顯開始，但（28）______的形

成對成球過程有害。

【答案】吸附水；薄膜水；毛細水；重力水

11．燒結礦礦物組成主要包括含鐵礦物、粘結相礦物和一些硅酸鹽

礦物，其中最主要的粘結相礦物有：（29）______類、（30）______類

和玻璃相。

【答案】鐵酸鈣；硅酸鈣

三、簡答題（每題10分×8，考生任選8題）

1．礦物溶解對浮選過程有何影響。

答：礦物溶解對浮選過程在以下幾個方面存在影響：

（1）礦漿pH值及其緩沖性質：硫化物礦物溶解后對溶液pH值一般

無影響。氧化物礦物溶解后，對溶液pH值的影響也不大。鹽類礦物的

礦漿pH值一般維持在某一狹小范圍，這就是鹽類礦物礦漿的緩沖性

質。

（2）可浮性：水化能大的，其溶解度大，礦物親水性大，可浮性

差。因此，較難溶的純凈的硫化礦表現出一定的天然可浮性，而溶解度

較大的氧化礦是親水的，沒有天然可浮性。

（3）礦物溶解離子的活化作用：由于礦物的溶解，使礦漿中溶入了

各種離子，這些離子會對礦物的浮選產生重要影響。例如溶解的Cu2+會

使閃鋅礦；黃鐵礦的浮選明顯改善，這時，我們稱Cu2+起了活化作用。

2．浮選過程是在液-氣界面進行分選的過程，因此泡沫起著重要的

作用，簡述起泡劑在浮選過程中的作用。

答：起泡劑的作用主要體現在以下幾個方面：

（1）起泡劑分子防止氣泡的兼并。

（2）起泡劑降低氣泡上升運動速度。起泡劑使氣泡上升速度變慢的

可能原因，是起泡劑分子在氣泡表面形成“裝甲層”，該層對水偶極有吸

引力，同時雙不如水膜一樣易于隨阻力變形，因而阻滯上升運動。

（3）起泡劑影響氣泡的大小及分散狀態。氣泡粒徑的大小組成，對

浮選指標有直接影響，一般機械攪拌式浮選機在純水中生成的氣泡的平

均直徑為4～5mm。添加起泡劑后，平均直徑縮小為0.8～1mm。氣泡愈

小，浮選界面愈大，故有利于礦粒的粘附。但是，氣泡要攜帶礦粒上

浮，必須有充分的上浮力及適當的上浮速度。因此也不是氣泡愈小愈

好，而是要有適當的大小及粒度分布。

（4）起泡劑與捕收劑的相互作用。在浮選過程中，起泡劑與捕收劑

的相互作用，對浮選有很重要的意義。有些起泡劑本身就兼有捕收性

能，如烷基磺酸鈉；甲苯酚和重吡啶等，而有些捕收劑則兼有起泡性

能，如塔爾油；氧化石蠟皂等。

3．主要的浮選流程有哪幾種？某鉛鋅礦，采用優先浮選流程，鉛

循環1粗2掃3精，鋅循環1粗2掃3精，中礦序返回，請據此畫出其線流程

圖。

答：選廠常用的主要浮選流程如下：

（1）優先浮選：按有用礦物可浮性的差異，根據先易后難的順序，

逐個將他們浮選。

（2）混合浮選，也叫全流浮選，即先混合浮選出全部有用礦物，然

后在逐次將他們分離。

（3）部分混合浮選：根據礦石中有用礦物可浮性的差別，將可浮性

相近的有用礦物同時浮出，得到混合精礦，其他可浮性較差的有用礦物

作為尾礦再選。

（4）等可浮選：也叫分別混合浮選，它是將要回收的有用礦物按可

浮性不同分成易浮和難浮兩部分，按先易后難的順序分別浮選。

4．簡述磁性顆粒在磁選機中分離的兩種主要方式？改變物質磁性

的方法有哪些？

答：（1）磁選機選別物料的方式主要有兩種：

①吸住式：物料給入靠近磁極的區域，較強磁性顆粒受磁極的吸引

而吸住在磁極上或緊靠磁極的圓筒上或聚磁介質上，而使之進入磁性產

品中，而磁性較弱的顆粒在競爭力的作用下隨料漿流或給料輸送帶進入

非磁性產物。

②吸引式：物料進入磁選機磁場中，較強磁性顆粒受磁場吸引，但

又有競爭力作用而不能沉積在磁極上，只是朝向磁極運動；磁性較弱的

顆粒受的競爭力大，背離磁極運動，兩種不同磁性顆粒的運動背道而馳

而得到分選。

（2）改變物質磁性的方法可分為兩類：

①容積磁性的改變：磁化焙燒、熱磁法。

②表面磁性的改變：堿浸磁化、疏水磁化、磁種磁化、磁化劑磁

化。

5．畫出選礦廠中常用的三種破碎流程？

答：小型選廠主要破碎流程有：

（1）一段開路破碎流程

（2）兩段開路破碎流程

（3）兩段一閉路破碎流程

6．什么是HLB值，主要有何應用？

答：HLB值稱為親水—疏水平衡值，也稱水油度。它既與表面活性

劑的親水親油性有關，又與表面活性劑的表面（界面）張力；界面上的

吸附性；乳化性及乳狀液穩定性；分散性；溶解性；去污性等基本性能

有關，還與表面活性劑的應用性能有關。

7．鍵鼠大分子藥劑的絮凝和分散作用的機理。

答：（1）大分子藥劑絮凝作用的機理

①靠靜電力在雙電層中吸附。橋連離子型絮凝劑離子符號與礦物表

面電荷符號相反時，易于吸附發生橋連作用，并同時改變礦物表面電荷

大小，發生絮凝作用。

②靠氫鍵力吸附橋連。當絮凝劑在礦物表面吸附是通過氫鍵力時，

作用與藥劑離子及礦物表面的電性質關系不明顯。氫鍵力對非離子型絮

凝劑（若無化學活性基時）常為主要作用方式。

③靠化學吸附橋連。絮凝劑中帶有化學活性高的基團時，可以在礦

物表面發生化學吸附，此時的作用也不太受礦物表面電性質的影響，因

為化學吸附力比靜電吸附力更高。

（2）大分子藥劑的分散作用的機理

①增大顆粒表面電位的絕對值以提高顆粒間靜電排斥作用。使靜電

排斥勢能增大。

②通過高分子分散劑在顆粒表面形成的吸附層，產生并強化空間位

阻效應，使顆粒間產生強位阻排斥力。使空間排斥勢能增大。

③增強顆粒表面的親水性，以提高界面水的結構化，加大水化膜的

強度及厚度，使顆粒間的溶劑（水）化排斥作用顯著提高。使水化排斥

勢能增大。

8．以微生物浸出黃鐵礦為例，簡述微生物浸礦主要作用機制（寫

出對應的反應）；影響細菌浸出過程的主要因素有哪些？

答：（1）微生物浸出基本原理：

①細菌浸出直接作用說：在有水和空氣的條件下，受氧化鐵硫桿菌

作用，金屬硫化礦會被細菌緩慢地氧化溶解在溶液之中，而當溶液中出

現大量細菌時，浸出反應已經完成了。

②細菌浸出間接作用說：在有水和空氣的條件下，受氧化鐵硫桿菌

作用，金屬硫化礦會被細菌氧化成一種中間的產物，而這種產物再作用

于礦物，達到浸出所要求的金屬離子。

③細菌浸出復合作用說：既有細菌的直接作用，又有通過Fe3+氧化

的間接作用。

（2）細菌浸出