中南大学《915矿物加工学》历年考研真题详解

目录

中南大学2013年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2012年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2011年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2010年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2009年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2008年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2007年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2006年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2005年研究生入学考试矿物加工学真题及详解

中南大学2013年研究生入学考试矿物加工学真题

及详解

中南大学2013年硕士研究生入学考试

矿物加工学真题及详解

考试科目及代码名称：915矿物加工学

注意：1．所有答案（含选择题、填空题、判断题、作图题等）一

律答在专用答题纸上，写在试题纸上或其他地点一律不得分。

2．作图题可以在原试题图上作答，然后将“图”撕下来贴在答题纸

上相应的位置。

3．考试时限：3小时；总分；150分

注：选矿考生做一、二、三、四、五大题共150分：烧结球团考生

做一、六、七、八、九大题，共150分。

一、专业基础题（每题15分，共45分。）

1．请分别叙述热力学第一、第二及第三定律，并就各自所能解决

的问题予以简要说明。

答：（1）热力学第一定律也就是能量守恒定律。即一个热力学系

统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功之和。能量既

不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形

式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量

的总和不变。热力学第一定律宣告了第一类永动机不可能实现，因为根

据第一定律的表述，任何机械不可能源源不断的向外做功，而不需要从

外界获取能量。

（2）热力学第二定律指热量可以自发地从温度高的物体传递到较低

的物体，但不可能自发地从低温物体传递到高温物体；热力学第二定律

宣告了第二类永动机（效率为100%）不可能实现，因为它虽然不违反

能量守恒定律，但热机都不可能只有一个热源，热机要不断地把吸取的

热量变成有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温物体，因此效

率不会达到100%。第二类永动机违反了热力学第二定律。

（3）热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶

体的熵值为零。或者绝对零度（T=0K）不可达到。它说明了任何系统

都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K，既0K不能达到原理。

2．扼要说明下列各概念。

（1）丁达尔效应；

（2）电泳和电渗；

（3）表面活性物质的临界胶束浓度；

（4）以KI为稳定剂的Agl的胶团结构（示出胶核、胶粒、胶团及可

滑动面的位置）；

（5）乳状液及其两种基本类型。

答：（1）当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方向可以观察到

胶体里出现的一条光亮的“通路”，这种现象叫丁达尔现象。

（2）带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为

电泳。

电渗指在电场作用下液体相对于和它接触的固体作相对运动的现

象。

（3）表面活性剂分子浓度增加，其结构会从单分子转变为球状、棒

状和层状胶束.，其在水中形成胶束所需的最低浓度称为表面活性物质

的临界胶束浓度。

（4）以KI为稳定剂的AgI的胶团结构：胶粒的结构比较复杂，先有

一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核。然后胶核选择性

的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，

在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的

胶粒。胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。

（5）乳状液是指某种液体以液珠形式分散在另一种与它不相混溶的

液体中而形成的分散体系称为乳状液。它包括两种类型一种是油相分散

在水中，称为水包油型（o/w型），另一种是水相分散在油相中，称为

油包水型（w/o型）。

3．请将以下理论、公式或方程与它们研究的相关内容联系起来

（用相同的编号表示）

（1）DOLV理论（）微小液滴蒸汽压

（2）Arrhenius方程（）溶液表面的吸附

（3）Gibbs吸附等湿式（）反应速度常数与温度的关系

（4）Debye-Huckel极限公式（）强电解质的温度系数计算

（5）Kelvin公式（）胶体的稳定与黑沉

答：（1）DOLV理论（5）微小液滴蒸汽压

（2）Arrhenius方程（3）溶液表面的吸附

（3）Gibbs吸附等湿式（2）反应速度常数与温度的关系

（4）Debye-Huckel极限公式（4）强电解质的温度系数计算

（5）Kelvin公式（1）胶体的稳定与黑沉

二、填空题（每空1分，共32分。）

1．常用的颚式破碎机有两种，分别为______和______。

【答案】简摆式颚式破碎机；复摆式颚式破碎机

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

【答案】挤压；打击；剪切；研磨、冲击

3．矿物的磁性计算公式为______，根据磁性率的大小，可将矿物

分为三类______，______和______。

【答案】X=；强磁性矿物；弱磁性矿物；非磁性矿物

4．浮选过程中，捕收剂、调整剂、起泡剂的添加顺序为______，

______，______。

【答案】调整剂；捕收剂；起泡剂

5．浮选工艺发展到现在经历了______，______，______三个阶

段。

【答案】动植物油捕收剂；离子型捕收剂；螯合捕收剂

6．浮选过程可以分为四个阶段，分别为______，______，

______，______。

【答案】调浆；加药；充气；刮泡

7．螺旋分级机作为常用的分级设备，一般分为______，______，

______三种形式。

【答案】高堰式；低堰式；沉没式

8．干涉沉降等降比比自由沉降等降比______。

【答案】大

9．破碎及破碎理论的三个假说是______，______，______。

【答案】体积粉碎模型；表面粉碎模型；均一粉碎模型

10．写出下列极性基团：黄原酸基______；黑药的极性基______；

氮基二硫代甲酸______；磷酸类______。

【答案】—C（S）SH；—O2P（S）SH；—NC（S）SH；—PO3H2

三、名词解释（每题3分，共21分。）

1．破碎比

答：设固体物料原颗粒尺寸为D，经过破碎机或粉磨机粉碎后，其

物料颗料尺寸变为d，把D/d=i这一比值定为物料的破碎比，也就是物料

经过一次破碎机破碎后其粒度减小的倍数。

2．筛分

答：筛分是将粒度不同的混合物料，通过单层或多层筛子分成若干

不同粒度级别的过程。

3．筛矿效率

答：磨矿效率是指每消耗1千瓦时电能所得到的新生成的指定级别

（常以-200目）磨矿产品的吨数。

4．粒度组成

答：粒度组成又称粒度级配，是指矿石中各种粒度（大小不同级别

颗粒）的含量，通常以百分数来表示。

5．回收率

答：回收率是指精矿中有价成分质量与原矿中有价成分质量之比。

6．选矿

答：选矿是根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，把矿石破碎磨

细以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等，将有用矿物与脉石

矿物分开，并使各种共生（伴生）的有用矿物尽可能相互分离，除去或

降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。

7．萃取率

答：萃取率是指被萃取到有机相中的溶质总量与原始料液中溶质总

量之比。它表示物质被萃取的难易程度。

四、简答题（每题8分，共32分。）

1．选矿厂常用的磨矿机按不同的方式如何分类？

答：（1）按磨矿介质不同来划分的：介质是金属球的为球磨机，

介质是钢棒的为棒磨机，以被磨矿石本身为介质的为自磨机，以矿石或

砾石为介质的为砾磨机。

（2）按筒体形状可将磨矿机分为圆筒形和圆锥形两种。目前国内已

很少制造圆锥形磨机，所以实际上主要制造圆筒形磨机，其中又包括短

筒形和管形的。短筒形磨机的筒体长度与直径之比小于1，自磨机即属

于这种类型；管形磨机（简称管磨机）的筒体长度与直径之比大于2。

普通水泥磨机即属于这种类型。

（3）按排矿方式可将磨矿机主要分为3种：

①溢流型磨矿机：磨矿产品经排矿端的中空轴颈自由溢出。

②格子型磨矿机：磨矿产品经位于排矿端的格子板的孔隙排出后，

再经中空轴颈流出。

③周边型磨矿机：磨矿产品通过排矿端筒体周边的孔隙排出。

此外，还有棒磨机的开口型低水平排矿方式以及干式磨矿时的风力

排矿方式。

（4）按筒体传动方式可分为周边齿轮传动、摩擦传动和中央传动三

种，其中周边齿轮传动方式应用最多，中央传动多用于管磨机。

（5）按筒体支承方式可分为轴承支承、托滚支承、轴承和托滚混合

支承3种，其中轴承支承方式最为通用，而后两种仅用于筒体较短的球

磨机和砾磨机。

（6）按磨矿生产方式将磨矿机分为干式和湿式两种，目前在选矿生

产中一般使用湿式磨矿机，干式磨矿机极少使用。

2．当给矿粒度增大或矿石变硬时，磨矿会出现什么情况，如何调

整？

答：（1）会出现的情况：

①排矿粒度变粗；

②返砂量增大。

（2）调整方法：

提高排矿浓度、增加分级机溢流浓度能使返砂量降下来；如果细度

达不到工艺要求，可适当减少磨机给矿量

3．影响筛分效率的因素有哪些？

答：（1）物料的性质：

①粒度组成：含易筛粒愈多，物料愈容易筛分；含难筛粒愈多，物

料愈难筛分。粒径d＝1～1.5a（a为筛孔尺寸）的颗粒易卡在振动筛筛孔

中，叫阻碍粒，影响物料通过筛孔。因此，物料含难筛粒、阻碍粒愈

多，筛分效率愈低。

②颗粒形状：球形颗粒容易通过方孔和圆孔振动筛，条形、片状以

及多角形物料较难通过方孔和圆孔筛，但较易通过长方形孔振动筛。

③含水量：干法筛分时，物料含水众多及湿润性与粘附性愈好的物

料愈容易凝聚、结块，堵塞筛孔，使筛分效率大大降低。

④堆积密度：在物料堆积密度比较大的情况下，振动筛筛分能力与

堆积密度成正比关系。

（2）筛面的性质及运动状况：

①开孔率：振动筛筛孔面积与筛面面积之比值称为开孔率。开孔率

大的筛面筛分效率高、生产能力大。但筛面强度低、寿命短。

②筛孔形状：筛孔形状不同，物料的通过能力相差很大。在选择振

动筛筛孔型式时，应与物料的颗粒形状相适应，通常采用方形筛孔。

③筛面尺寸：筛面的长宽比过大时，物料层通过时间太长；长宽比

过小时，筛分时间短。这两种情况都会使筛分效率降低。所以，振动筛

筛面的长宽比应在合适范围内，一般为2.5～3。

④筛面倾角：倾角过小，生产能力低；倾角过大，筛分效率低。因

此，筛面倾角要选择合适，振动筛倾角一般为0～25°，固定筛倾角一般

为40～45°。

（3）操作情况：

①加料均匀性：连续均匀地加料，使物料沿筛面均匀分布，才能保

证较高的生产能力和筛分效率。

②加料量：加料量增大时，生产能力增大，但振动筛筛分效率降

低。因此，要处理好这一对矛盾。

4．简述机械搅拌式浮选机的优缺点？

答：（1）机械搅拌式浮选机优点：①选别难选矿石或复杂矿石，

或者希望得到高品位精矿时，可以保证得到较好和比较稳定的产品技术

指标。

②矿浆搅拌强烈，可以保证密度较高、粒度较粗的矿粒呈悬浮状

态。

③搅拌强烈，促进难溶药剂在矿浆中的均匀分散与乳化，有利于药

剂与矿物表面的作用。

④对选别多金属矿石的复杂流程，机械搅拌式浮选机，可以依靠叶

轮的吸浆作用，实现中矿返回，省去大量砂泵。

（2）机械搅拌式浮选机缺点：

①结构复杂，单位处理量的设备费用较高。

②为保持矿粒悬浮并起到吸气、吸浆的作用，运动部件转速较高，

因此磨损严重，维修费用高，由此造成的动力消耗较大。

五、计算题

1．某硫化矿浮选实验中，每一次实验给矿500克，黄药用量为100

克/吨原矿，黄药配成100毫克/100毫升浓度溶液添加，请计算每一次实

验要加的黄药溶液毫升数。

解：

V：添加药剂体积ml；

q：单位药剂用量g/t；

Q：矿石质量kg；

M；所配药剂浓度g/100ml；

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

代入上式的=50ml

2．某硫化铅锌矿日处理量10000吨，其原矿铅品味5%，锌品味

4%，经分选后分别得到铅精矿、锌精矿和尾矿三个产品，其中铅精矿

中铅品味70%，锌品味4%，锌精矿中锌品位60%，铅品位5%。尾矿中

铅锌品位分别为0.1%、0.2%，试计算生产过程中铅锌精矿产率、分选回

收率以及富集比。

解：（1）设原矿量为Q=10000吨、铅精矿质量为Q1、锌精矿质量

为Q2、尾矿质量为Q3。

由分选前后总质量不变以及分选前后铅、锌矿的总质量不变的，得

Q=Q1+Q2+Q3

0.05Q=0.7Q1+0.05Q2+0.001Q3

0.04Q=0.04Q1＋0.6Q2＋0.002Q3

解以上三个方程可得：Q1=659.39吨、Q2=593.55吨、Q3=8747.06吨

（2）铅精矿的产率；分选回收率=92%；富集比

i1=0.7/0.05=14

锌精矿的产率；分选回收率；富集比

i2=0.6/0.04=15

中南大学2012年研究生入学考试矿物加工学真题

及详解

中南大学2012年硕士研究生入学考试

矿物加工学真题及详解

考试科目代码及名称：915矿物加工学

注意：1．所有答案（含选择题、填空题、判断题、作图题等）一

律答在专用的答题纸上，写在试题纸上或者其他地点一律不给分。

2．作图题可以在原试题纸上作答，然后将“图”撕下来贴在答题纸

上相应位置。

3．考试时限：3小时；总分：150分

矿物加工学试卷分两部分，第一部分为所有考生必做部分，第二部

分为选择部分，两部分共150分。

第一部分：所有考生必做，为物理化学部分，共41分。

第二部分为选择部分（分为A卷和B卷），试题共109分。A卷为选

矿专业考生必做部分，B卷为团矿专业考生必做部分。

物理化学必做试题（所有考生必做）

一、名词解释（2分×3=6分）

1．稀溶液的依数性

答：稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高、渗透压

变化的数值，只与溶液中溶质的量有关，与溶质的性质无关，称为稀溶

液的依数性。

2．离子的电迁移现象

答：离子的电迁移现象是指在电场的作用下导电离子运动造成元件

或电路失效的现象。

3．铺展

答：铺展是指液体在固体或另外一种互不相容的液体表面自动展开

成膜的过程。

二、简答题

1．表面活性剂分子结构有何特征？它在溶液本体与界面层如何分

布？

答：（1）表面活性剂的分子结构具有双亲性：一端为亲水基团，

另一端为憎水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨

基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而憎

水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。

（2）表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与

阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表

面活性剂、其他表面活性剂等。

2．简述乳状液的类型、乳化剂使乳状液稳定的原因和破乳的方

法。

答：（1）乳状液是指某种液体以液珠形式分散在另一种与它不相

混溶的液体中而形成的分散体系称。乳状液有两种，一种是油相分散在

水中形成胡乳状液，称为水包油型（o/w型），另一种是水相分散在油

相中形成的乳状液，称为油包水型（w/o型）。

（2）乳化剂的主要作用就是能在油-水界面上吸附或富集，形成一

种保护膜，阻止液滴互相接近时发生合并。以此来维持乳状液稳定。

（3）破乳常用方法：长时间静置、补加水或溶剂后再水平摇动、离

心分离、加无机盐、减压、加热等。

三、计算题（15分）

3．恒温239.55K条件下，不同平衡压力下的CO气体在活性炭表面

上的吸附量（已换算成标准状况下的体积）如下：

P/kPa13.46625.06542.66357.32971.99489.326

V×10-3/8.5413.118.221.023.826.3

（m3·kg-2）

根据朗缪尔吸附等温式，用图解法求CO的饱和吸附量V∞吸附系数

b及每公斤活性炭表面上所吸附CO的分子数。

答：（1）朗谬尔吸附等温式指恒温下均一表面上的单层吸附平

衡，属中等程度覆盖率下的理想吸附方程，即在吸附平衡时满足

的吸附等温式。式中θ为表面覆盖率，p为吸附质的压力，b为吸附系

数。

（2）朗谬尔吸附等温式由以下假设导出：

①吸附层是定位的，仅当气体分子与表面空位碰撞时才发生吸附作

用。

②每个分子仅占据一个吸附位。

③每个吸附位的吸附能相同，吸附质与吸附质之间没有相互作用

（吸附热与表面覆盖率无关）。

该等温式适用于能量均匀表面上的化学吸附及定位物理吸附。

（3）由

其中b为朗缪尔吸附平衡常数，P为水溶液浓度（或气体分压），V

为吸附量，V∞为当P增加时的最大吸附量。

由所给数据得K=0.02、饱和吸附量V∞=39.1（m3/kg）。

（4）饱和时每公斤活性炭吸附39.1m3的分子数。则质量为48.875

㎏。分子数为1.0508×1027个。

A卷：选矿专业试题（选矿专业考生必做）

一、名词解释（2×7=14）

1．磁场梯度匹配

答：铁磁性钢毛半径a与给料颗粒半径b应有一合适的比值，在此合

适比值下，介质丝作用在邻近磁性颗粒上的磁力最大，这种合适的比例

关系称为磁场梯度匹配。

2．异相凝聚

答：表面电位不同（符号或数值不同）的异类粒子的凝聚称为互凝

或异相凝聚。

3．相比

答：相比就是在萃取过程中有机相体积与水相体积的比例，通常用

O/A表示。O代表有机相体积，A代表水相体积。

4．浊点

答：表面活性剂的水溶液，随着温度的升高会出现浑浊现象，表面

活性剂由完全溶解转变为部分溶解，其转变时的温度即为浊点。

5．增溶作用

答：增溶作用是指由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶液中难溶

乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。

6．零电点

答：在水溶液中矿物界面双电层的表面电荷密度为零时，溶液中定

位离子活度的负对数值称为该矿物的零电点。

7．等降比

答：等降比是指等降颗粒中密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度

之比。

二、填空（每空1分×20）

1．资源加工学是根据物理、化学原理，通过分离、（1）______、

纯化、（2）______、改性等技术对矿物资源，非传统矿物资源、二次

资源及非矿物资源加工，获得其中有用物质的科学技术。

【答案】富集；提取

2．矿物学研究致力于解决两个基本问题：（3）______和（4）

______。

【答案】矿物的晶体结构；矿物的成分

3．分级是将粒度不同的混合物料按粒度或按在介质中沉降速度不

同分成若干粒度级别的过程。因此分级是物料按粒度分离的一种形式。

根据分离的原理、设备及分级介质的不同，分级的方式有（5）

______、（6）______和（7）______。

【答案】重力分级；水力分级；离心分级

4．根据介质的运动形式和作业目的的不同，重选可分为以下几种

工艺方法：分级、（8）______、（9）______、摇床分选、溜槽分选、

离心分选机分选和洗选。

【答案】略。

5．改变物质磁性方法可分为两类：（10）______和（11）

______。

【答案】容积磁性的改变；表面磁性的改变

6．点选电场中颗粒带电的方式有（12）______、（13）______、

（14）______和复合电场中带电。

【答案】传导带电；感应带电；电晕带电

7．多数有色金属矿物以硫化物形态产出。硫化物容易氧化，氧化

深度和氧化产物的种类显著地影响其表面性质，从而对浮选分离产生重

要影响。电化学和表面分析（光电子能谱）的研究表明，硫化物的氧化

产物受到（15）______，同时还受到环境（（16）______）和（17）

______的影响。

【答案】介质pH控制；氧化条件；氧化深度

8．所有表面活性剂的分子结构具有两个共同特征。第一个特征是

其均由非极性的亲油（疏水）基团和极性的亲水（疏油）基团构成，形

成既有亲水性又有亲油性的所谓“（18）______”分子。亲油可以是脂肪

族羟基、脂环族羟基和芳香族羟基或带O、N等原子的脂肪族羟基、脂

环族羟基和芳香族羟基；亲水基一般为（19）______（任写出三个基

团）等。第二个特征是其结构中亲油基团与亲水基团的强度必须匹配，

即达到所谓的“（20）______”。

【答案】双亲结构；如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟

基、酰胺基、醚键等；亲水疏水平衡

三、简答题（每题10×5=50分）

1．简述三个粉碎功耗理论的基本内容？

答：对于磨矿过程中的能耗理论主要亦三种：

（1）“表面积假说”：碎磨过程中所消耗的有用功与表面积成正比，

与产品粒度成反比。这种假说不太符合实际过程。

（2）“体积假说”：外力作用于物体时，物体首先发生弹性变形，当

外力超过该物体的强度极限时该物体就发生破裂，故破碎物料所需的功

与它的体积大小有关。这种假说适合于解释物料的粗碎过程。

（3）“裂纹假说”：物料在破碎时外力首先使其在局部发生变形，一

旦局部变形超过临界点时则产生裂口，裂口的形成释放了物料内的变形

能，使裂纹扩展为新的表面。输入的能量一部分转化为新生表面积的表

面能，与表面积成正比；另一部分变形能因分子摩擦转化为热能而耗

散，与体积成正比。两者综合起来，将物料粉碎所需要的有效能量设定

为与体积和表面积的几何平均值成正比。

2．根据硫化矿物浮选电化学理论，如何强化浮选过程中硫化矿物

的浮选和抑制行为？

答：（1）根据硫化物矿物与巯基类捕收剂相互作用的电化学机理

和混合电位模型，硫化物矿物、捕收剂、氧气三者的相互作用如图所

示。

曲线O代表阳极过程；捕收剂离子与矿物作用或捕收剂离子的

自身氧化：

曲线R表示阴极过程，氧的还原：

图中A处于表示实际的混合电位，此时阳极电流和阴极电流大小相

等，方向相反。

（2）根据硫化矿浮选电位学理论，可以从以下五个方面强化或抑制

浮选。

①当加入还原剂，如亚硫酸盐、气体等，或减少悬浮液中的氧

含量时，氧的还原电流降低，R曲线变为Rˊ，混合电位由A处移至B处。

表明氧化反应（O线表示）难以进行，即捕收剂不能在矿物表面形成疏

水产物，浮选受到抑制。

②若增大捕收剂浓度，或者加入长烃链的同系列捕收剂（较短链同

系捕收剂易氧化），氧化电流（O线）增大至Oˊ线，从图可知在B处仍

有捕收剂与硫化物矿物的作用，表明浮选加强。

③提高捕收剂与矿物作用的氧化电位（如降低捕收剂浓度），使捕

收剂的氧化需要更高的电位，即将O线移至O″线，则浮选难以进行，矿

物受到了抑制。

④浮选过程中加入比捕收剂更易氧化的药剂，与形成共轭反应，

消耗氧，也可以实现浮选的抑制。

⑤硫化矿表面预先氧化形成亲水物质，捕收剂难以吸附，浮选受到

抑制。

3．简述矿物溶解离子对捕收剂作用的影响，并举例说明？

答：（1）竞争吸附：矿物溶解离子与同名捕收剂离子在矿物表面

也会发生竞争吸附，浮选时捕收剂吸附于矿物表面而疏水，但同时又会

对浮选起抑制作用。

（2）沉淀捕收剂：溶解的矿物阳离子在溶液中可以同捕收剂阴离子

形成盐沉淀，消耗捕收剂，对浮选产生不利影响，并增大药剂用量。

4．什么是化学分选？它与物理分选和表面物理化学分选相比有何

特点？

答：（1）化学分离法主要是依据物料在化学性质上的差异，利用

物质在两相之间的转移来实现物料分离的方法，如沉淀和共沉淀、溶剂

萃取、离子交换、色谱法、电泳、膜分离、电化学分离、泡沫浮选、选

择性溶解等。

（2）化学选矿的目的和任务与传统的物理选矿相同，均是使有用组

分与杂质分离，将共生的有用组分尽可能分离富集为单一产品，经济而

合理的利用国家矿产资源，为后续冶炼作业提供“原料”。化学分选与传

统的物理分选相比有如下特点：

①化学选矿处理对象一般为目前技术条件下用物理选矿法或传统冶

炼工艺无法处理或处理不经济的难选矿物原料，如品位难选的原矿、表

外矿、废石、物理选矿难选的粗精矿、难选中矿或尾矿、采空区残矿

等。因此，化学选矿较物理选矿强，应用范围较广。

②物理选矿的精矿一般需送冶炼进一步加工才能供用户使用，而许

多化学选矿过程也可以直接产出供用户使用的产品。

③化学选矿一般为“贫、细、杂”的难选矿物原料，有用组分含量

低，杂质含量高（难选粗精矿除杂例外），组成复杂，各组分共生关系

密切。

5．简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细菌浸出直接作用说：在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌

作用，金属硫化矿会被细菌缓慢地氧化溶解在溶液之中，而当溶液中出

现大量细菌时，浸出反应已经完成了。

②细菌浸出间接作用说：在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌

作用，金属硫化矿会被细菌氧化成一种中间的产物，而这种产物再作用

于矿物，达到浸出所要求的金属离子。

③细菌浸出复合作用说：既有细菌的直接作用，又有通过Fe3+氧化

的间接作用。

（2）细菌浸出影响因素：

①细菌培养基组成的影响：除提供细菌所需要的营养外，还要提供

细菌进行代谢活动所需的能源。

②环境酸度的影响：浸矿用的硫杆菌属细菌，是一种产酸又嗜酸的

细菌。

③金属及非金属离子的影响：细菌培养基中含有数种微量金属离

子，这些离子在细菌生长中起重要作。

④铁离子的影响：低价铁Fe2+的氧化铁硫杆菌的能源，细菌将

Fe2+氧化为Fe3+而获得能量，Fe3+是金属矿物的氧化剂，但是不能够太

高，太高会引起水解生成氢氧化三铁。

⑤固体物的影响：含固量（矿浆浓度）对细菌生长及矿石浸出效果

影响很大。

⑥光线的影响：可用紫外线杀灭杂菌，但用于浸矿的细菌要注意保

护。

⑦表面活性剂的影响：利用表面活性剂改善矿石中的亲水性和渗透

性，达到加快浸出速度的目的。

⑧通气条件的影响：浸矿细菌为好氧菌，而且靠大气中的CO2作为

碳源。所以在这类细菌的培养和浸出作业中，充分供气是很重要的。

⑨催化金属离子的影响：大多数金属硫化矿的氧化反应速度都很

慢。加入一些适当的催化离子，可使反应明显加快。

四、计算与分析题（第1题12分，第2题13分，共25分。）

1．已知一水硬铝石的pHpzc=6.4，计算pH=5和pH=8时一水硬铝石

表面电位大小，并说明表面电性质，根据表面电性质浮选一水硬铝石

时，应如何选择捕收剂。

答：由公式知：

在pH=5时，表面电位为正，捕收时应选择阴

离子型捕收剂。

在pH=8时，表面电位为负，捕收时应选择阳

离子型捕收剂。

2．某矿石原矿中含方铅矿、闪锌矿、黄铁矿，其他为硅酸盐脉石

矿物，请画出用优先浮选流程分离矿物的工艺流程和药剂。如果原矿中

铅品味为6%、锌品味为4%，经分选后得到铅精矿、锌精矿和尾矿三个

产品，其中铅精矿中铅品味为68%、锌品味为2.5%，锌精矿中锌品味为

60%、铅品味为3%，浮选尾矿中铅锌品味为0.28%和0.15%。试计算生

产过程中铅、锌精矿产率γ、分选回收率。

答：（1）设原矿量为Q、铅精矿质量为Q1、锌精矿质量为Q2、尾

矿质量为Q3。

由分选前后总质量不变以及分选前后铅、锌的质量也是不变的，可

得：

Q=Q1+Q2+Q3

0.06Q=0.68Q1+0.03Q2+0.0028Q3

0.04Q=0.025Q1＋0.6Q2＋0.0015Q3

由以上三个方程解得：Q1=0.08Q、Q2=0.06Q、Q3=0.86Q

（2）铅精矿的产率、分选回收率

锌精矿的产率、分选回收率

B卷：团矿专业试题（团矿专业考生必做）（略）

中南大学2011年研究生入学考试矿物加工学真题

及详解

中南大学2011年硕士研究生入学考试

矿物加工学真题及详解

考试科目代码及名称：915矿物加工学

注意：1．所有答案（含选择题、填空题、判断题、作图题等）一

律答在专用答题纸上，写在试题纸上或其他地方一律不得分。

2．作图题可以在原试题图上作答，然后将图撕下来贴在答题纸上

相应的位置。

3．考试时限：3小时；总分：150分

一、名词解释（10*2）

1．直接还原

答：直接还原是指以固体碳为还原剂还原氧化物的过程。

2．表面活性剂

答：表面活性剂是指在溶液中加入少量即可使溶液体系的界面状态

发生明显变化的物质。

3．单体解离度

答：单体解离度是指物料群中，某矿物的单体解离颗粒数占该粒群

中含有该矿物的颗粒总数百分数。

4．回收率

答：回收率是指精矿中有价成分质量与原矿中有价成分质量之比。

5．矿物

答：矿物是由地质作用所形成的结晶态的天然化合物或单质，他们

具有均匀且相对固定的化学成分和确定的晶体结构；它们在一定的物理

化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。

6．表面电位

答：表面电位是指荷电的矿物表面与溶液之间的电位差。

7．半胶束吸附

答：当阴离子表面活性剂浓度较低时，离子完全靠静电力吸附在双

电层外层，起配衡离子作用，因此又称为“配衡离子吸附”。在浓度较高

时，表面活性剂离子的烃链相互作用，形成半胶束状态，产生半胶束吸

附。

8．燃烧比

答：燃烧比是指物料在燃烧过程中的固定成分与挥发成分之比。

9．同相凝聚

答：当粒子的表面电位符号和大小都相同时所产生的凝聚现象称同

相凝聚。

10.HLB值：

答：表面活性剂为具有亲水基团和亲油基团的双亲分子，表面活性

剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和平衡程度的量，定义为表面活性

剂的亲水亲油平衡值（HLB值）

二、填空（每空0.5分×40）

1．在浮选方面，从20世纪30年代开始，美国的Taggart及苏联的

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

释重金属硫化矿的可浮性顺序。美国的Gaudin、苏联的Bogdanov及澳洲

的Wark等人较多的研究了矿物的（3）______的关系，浮选剂的吸附作

用机理，浮选的活化等。美国的FuerstenauD·W等人系统地研究了矿物

表面电性与可浮性的关系。到了60年代前后，浮选的三大基本理论

（4）______已初步形成。

【答案】化学反应假说；溶度积假说；润湿性与可浮性；润湿理

论、吸附理论、双电层理论

2．铁矿球团生产工艺包括：（5）______、（6）______及（7）

______。

【答案】配料；造球；焙烧

3．烧结矿的冶金性能主要包括（8）______、（9）______和

（10）______，对于球团矿，除了上述三项指标外，还有一项重要的指

标，就是（11）______。

【答案】低温还原粉化性能；烧结矿的还原性能；烧结矿荷重软化

性能；熔滴性

4．在磁化磁场的作用下，铁磁质的磁化包括两个过程：（12）

______和（13）______。

【答案】畴壁的移动；磁畴的转动

5．物理选矿方法要将（14）______和（15）______分离成单独的

精矿，首先必须使连生在一起的有用组分和非有用组分解离；同时，由

于各种矿物分选方法对物料的分离粒度上限、下限有一定范围，因此矿

物加工过程中，粉碎的物料粒度应尽可能的（16）______选矿方法所能

回收的粒度下限，不“过粉碎”。即既要求（17）______，粒度适合分离

要求。这是矿物加工中的重要因素。

【答案】有用组分；非有用组分；不低于；单体解离

6．物理分选是指主要采用物理方法对具有不同物理性质的固体物

料进行分选的过程。它包括利用物料间（18）______、（19）______、

（20）______、颜色形状及摩擦弹跳系数等差异进行的重选、磁选、电

选、特殊分选。

【答案】密度；磁性；导电性

7．用M表示金属离子，MS表示硫化物，在酸性，中性，碱性水溶

液中的硫化矿物氧化反应通式是：

在酸性水溶液中：（21）______

在中性或碱性水溶液中：（22）______

+00+

【答案】MS=Mn+S+ne；MS＋nH2O=M(OH)2+S+nH+ne

8．写出下列极性基团：黄原酸基：（23）______，黑药的极性

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

______。

【答案】—C(S)SH；—O2P(S)SH；—NC(S)SH；—PO3H2

9．矿物学研究致力于解决两个基本问题：（27）______和（28）

______。

【答案】矿物的晶体结构；矿物的成分

10．表面活性剂在农药、化妆品、食品、医药、造纸、涂料、金属

加工、石油开采、矿产、城建以及环保等哥哥领域中得到广泛应用。这

些应用于表面活性剂的（29）______、（30）______、（31）______、

（32）______、分散性和去污性等性质密切相关。

【答案】润湿；增容；起泡；乳化

11．矿物表面的润湿性影响矿物的亲水性或疏水性，从而影响矿物

的（33）______。

【答案】可浮性

12．选矿工艺流程的表示方法最常见的有（34）______图和（35）

______图。

【答案】线流程；设配联系

13．浮选机要具有四个基本工艺要求：1）（36）______；2）

（37）______；3）循环流动作用；4）能连续工作机便于调节。

【答案】良好的充气作用；搅拌作用

14、影响浮选速率的四个因素：1）（38）______；2）浮选药剂的

性能；3）浮选机性能；4）（39）______。

【答案】矿物的性能；操作因素

三、简答题（每题10分×8，任选答8题）

1．简述矿物加工学科主要的学科发展方向？

答：（1）浮选化学：

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浮选表面及胶体化学：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。

（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

研究药剂的结构与性能关系，针对特定的用途，设计新型高效矿物加工

用药剂。

（4）矿物资源的生化提取：用生物浸出、化学浸出、溶剂萃取、离

子交换等处理复杂贫细矿物资源。

（5）直接还原与矿物原料造块：主要从事矿物原料造块与精加工方

面的科学研究。研究铁精矿煤基回转窑直接还原、粉体物料成型等过程

的机理。

（6）复杂贫细矿物资源综合利用：研究选-冶联合、选矿、多种选

矿工艺（重、磁、浮）联合等处理一些大型复杂贫细多金属矿的工艺技

术和基础理论，研究资源综合利用效益。

（7）矿物精加工与矿物材料：通过提纯、超细粉碎、表面改性等方

法，不经冶炼，将矿物直接加工成可用的材料。

（8）矿物加工过程计算机技术：用计算机科学技术对矿物加工过程

进行模拟、仿真及优化、预测、设计，建立矿物加工过程专家系统，实

现矿物加工过程的计算机管理与控制。

2．分散和聚集在选矿中的作用？

答：悬浮液的分散和聚集状态，对细粒矿物的处理过程和产品质量

有显著影响。要使矿物混合物达到有效的选择性分离，首先必须使悬浮

液处于最佳分散状态，避免各种矿物细粒间相互混杂和矿泥覆盖。例

如，“控制分散浮选法”就是在浮选前添加分散剂，使悬浮液达到所要求

的分散度，然后浮选。载体浮选又称背负浮选就是利用可浮性好的粗粒

矿物作载体，背负细粒矿物，用常规浮选法回收“载体—细粒”聚集体。

3．浮选时间对浮选指标有何影响？影响浮选时间的因素是什么？

答：（1）对于每种矿石，都有其适宜的浮选时间。如果浮选时间

太短，则回收率低；如果浮选时间太长，则会降低精矿质量，而且从经

济上也不合算。粗选和扫选的总时间过短，会使金属的回收率下降。精

选和混合精矿分离的时间过长，被抑制矿物浮游的机会也增加，结果使

精矿的品位下降。浮选时间应通过实验和生产实践来确定。一般掌握的

规律是：

①矿物的可浮性愈好，欲浮矿物的含量愈少，浮选机给矿粒度适

中，矿浆质量分数较小，药剂作用快而强以及充气搅拌较强的条件下，

浮选时间愈短。

②矿物的可浮性愈差，欲浮矿物的含量愈多，浮选机给矿粒度适

中，矿浆质量分数较大，药剂作用快而强以及充气搅拌较弱的条件下，

则需较长的浮选时间。

（2）影响浮选时间的因素有矿石性质（如可浮性及欲浮矿物含

量）、浮选的给矿粒度、矿浆浓度、药剂制度及矿物分离的形式。

4．简述水溶液中矿物表面水化膜的形成，水化膜的厚度与矿物表

面性质有何关系？

答：（1）当水分子与矿物表面质点的水化作用能，大于水分子间

的缔合能时，水分子吸附在矿物表面，形成水化膜。

（2）水化膜中的水分子是定向密集排列的，它们与普通水分子的随

机稀疏排列不同。最靠近矿物表面的第一层水分子，受表面键能吸引最

强，排列最为整齐严密。随着键能影响的减弱，离表面较远的各层水分

子的排列秩序逐渐混乱。表面键能作用不能达到的距离处，水分子已呈

普通水那样的无秩序状态。所以水化膜实际是界于固体矿物表面与普通

水之间的过渡间界，故又称为“界间层”。

（3）通过表面化学的研究得知，水化膜的厚度与矿物的润湿性成正

比。例如，亲水性矿物的表面水化膜可以厚达10-3cm，疏水性矿物表面

水化膜则仅为10-6～10-7cm。这层水化膜受矿物表面键能作用，它的粘

度比普通水大，并且具有同固体相似的弹性，所以水化膜虽然外观是液

相，但其性质却近似固相。

5．根据下图描述颗粒在近似流流动的流膜内，不能借助紊流扩散

作用维持悬浮的作用机理（层间斥力学说）？

答：（1）当悬浮液中固体颗粒受到连续剪切作用时，在垂直于剪

切方向存在分散压（斥力）作用，使粒群具有向两侧膨胀的倾向。分散

压力的大小随切向速度梯度的增大而增加，当剪切速度梯度足够大时，

分散压力与颗粒在介质中的重力达到平衡，颗粒即呈悬浮状态。

（2）在层流流动的料浆中，颗粒完全靠剪切所产生的分散压力松散

悬浮，任一层面上的分散压p必等于该层面上颗粒在介质中的重力的垂

直分力，层流料浆流膜用于处理微细粒级物料。在固定的细泥溜槽、皮

带溜槽、摇动翻床、横流皮带溜槽等设备上流动的料浆近似呈这种流

态。料浆是高度分散的悬浮液，粘度比水大，在分选时表面流速较低，

约为0.1～0.2m/s。流膜的流动层厚度多数在1mm左右。回收粒度下限为

10～20μm。分层后的大密度物料沉积在槽底，除槽底为移动的带式溜

槽外，几乎所有的矿泥溜槽均是间断地排出大密度物料。

6．简述磁选机的磁场类型及其磁场特性？

答：磁选机的类型繁多，而磁选机的磁场类型大致可分为三种，即

开放磁系磁场，闭合磁系磁场和磁(分选)介质磁场。

（1）开放磁系磁场：大多数弱磁场磁力设备采用开放磁系。开放磁

系按磁极的组合形式主要可分为平面排列型和圆柱面排列型两种，前者

多用于带式磁选机和试验设备，后者用于弱磁圆筒磁选机。开放磁系的

磁场可以由电磁铁或永磁块产生，不过，弱磁选设备的磁系以永磁居

多。开放磁系的共同特点是，磁极极性交替同侧排列，磁系极距（两相

邻磁极面中点之间的直线距离）较大，磁通经过的空气隙较大，因而磁

场强度较低。显然，这类磁系只能用于回收强磁性成分。

（2）闭合磁系磁场：大多数强磁场磁力设备采用闭合磁系。闭合磁

系的特点是，异性磁极面对面排列，极距小，即空气隙小，则磁阻小，

因而极间磁场强度高。为了产生磁场梯度，常将闭合磁系的感应磁极做

成不同形状的齿形极，与相对的平面磁极或凹槽磁极构成不同型式的磁

极对，这些不同型式磁极对被用于不同类型的强磁选机。

（3）磁介质磁场：其特点主要的是在较大的磁场空间内充填一定形

状的铁磁性磁介质，磁介质磁化后在其表面附近产生极不均匀的磁场，

即大的磁场梯度。磁介质的形状主要有齿板、钢珠、钢板网和钢毛。

7．写出平衡接触角0的定义，并说明对浮选的意义？

答：（1）在一浸于水中的矿物表面上附着一个气泡，当达平衡时

气泡在矿物表面形成一定的接触周边，称为三相润湿周边。在任意二相

界面都存在着界面自由能，通过三相平衡接触点，固—水与水—气两个

界面所包之角（包含水相）称为接触角，以θ表示。

（2）在不同矿物表面接触角大小是不同的，接触角可以标志矿物表

面的润湿性：如果矿物表面形成的θ角很小，则称其为亲水性表面；反

之，当θ角较大，则称其疏水性表面。亲水性与疏水性的明确界限是不

存在的，只是相对的。θ角越大说明矿物表面疏水性越强；θ角越小，则

矿物表面亲水性越强。

8．试述黄药的化学性质及捕收能力？

答：（1）黄药的学名是烃基二硫代碳酸盐，通式为ROCSSMe。其

中R为烃基。Me为碱金属离子。黄药是用醇、氢氧化铺及二硫化碳制

成：

ROH+NaOHR=RONa+H2O

RONa+CS2=ROCSSNa

所用原料醇中的烃基不同，可得到各种黄药，如C2H5—乙黄药、

(CH3)2CH—异丙黄药、丁黄药。此外，尚有戊黄药C5H11OCSSNa、异

丁黄药(CH3)2CH—OSSNa。黄药本身是还原剂，易被氧化。在有O2和

CO2同时存在时，氧化速度比只有O2存在时更快，黄药存放过久除分解

失效外，还会部分被氧化成双黄药。

（2）黄药的捕收能力与其分子中非极性部分的烃链长度、异构有

关。烃链增长〈即碳原子数增多)捕收能力增强。当烃链过长时，其选

择性和溶解性能随之下降，因此，烃链过长反而会降低药剂的捕收效

果。常用的黄药烃链中碳原于数是2～5个。烃链支链的影响是：对于短

烃链的黄药，正构体不如异构体好；但是，烃链增长到一定时（如C5以

上)。异构体不如正构体，特别是主链靠近极性基者尤为明显。

9．简述烧结过程中固体炭燃烧的基本特性。

答：（1）烧结料中的固体炭在温度达700℃以上即着火燃烧，发生

如下反应：

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

在烧结料层中反应①和②都有可能进行。在高温区有利于反应①

进行，但由于燃烧带较薄，废气经过预热层时温度很快下降，反应①受

到限制。但在配碳过多且偏析较大时，此反应仍有一定程度的发展。反

应②是烧结料层中碳燃烧的基本反应，易发生，受温度的影响较少。反

应③和反应④的逆反应在较低温度时有可能发生。

（2）在烧结过程中，固体燃料呈分散状分布在料层中，其燃烧规律

性介于单体焦粒燃烧与焦粒层燃烧之间，固体碳的燃烧属非均相反应。

燃烧反应的总阻力为扩散和化学反应阻力之和。烧结过程在点火后不到

一分钟，料层温度升高到1200～1350℃，故其燃烧反应基本上是在扩散

区内进行。

（3）烧结过程高温带的移动速度一般指燃烧带中温度最高点移动速

度，即垂直烧结速度。它除了与抽入空气的速度；烧结料的性质有关

外，还决定于燃料燃烧速度和气—固热交换的传热速度，烧结生产中要

求燃料前沿速度与传热前沿速度相互匹配。

10．烧结法和球团法两大造块方法在固结机理上有何差异？

答：（1）烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿的强度，要求

产生一定数量的液相（一般＞25%），因此混合料中必须有燃料，为烧

结过程提供热源。

（2）球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的，要避免产生

过多液相（＜5%），防止球团粘结；热量由焙烧炉内的燃料燃烧提

供，混合料中不加燃料。

四、计算与分析题（每15分×2，任选答2题。）

1．根据下图方铅矿在矿浆溶液中的表面反应形式，说明硫化矿物

浮选时氧的作用机理？

a亲水不易浮b轻微氧化c与黄药起作用，疏水易浮

答：（1）空气中氧的含量对矿物浮选主要主要有以下几点影响：

①影响硫化矿矿物表面的氧化速度；

②影响硫化矿矿物表面的氧化程度；

③影响硫化矿矿物表面与药剂的吸附方式与吸附产物。

（2）硫化物矿物氧化深度对硫化矿物氧化行为的影响，实际上是由

硫化矿物的氧化产物之一的元素硫的热力学不稳定性引起的。即元素硫

2-2--

在氧化条件下可被氧化为S2O3或SO4，或者被还原为HS、H2S。元素

硫具有疏水性，如果表面上存在元素硫，则有助于增强硫化矿物表面的

2-2-

疏水性。如元素硫被进一步氧化为SO3、SO4，将使硫化矿物表面形

成更多的亲水物质，就会恶化其浮选行为。

2．根据下图说明硅酸钠对萤石浮选的作用机理？（已知硅酸钙的

溶度积常数为2.5*10-8）

硅酸钠在萤石上的吸附量及对浮选回收率1.0×10-3mol/L硅酸溶

液的浓度对数图

的影响与pH的关系

答：由图可知，在pH>10后，萤石表面具有很高的负电位，硅酸也

--

大部分解离成SiO(OH)3和SiO(OH)2。但硅酸的吸附量却显著增大，可

2+--

归因于萤石表面Ca与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)

-

当硅酸总浓度为1.0×10-3mol/l时，在pH>10.5，SiO(OH)2可达到

4×10-4mol/l，而萤石溶解产生的[Ca2+]=2.1×10-4mol/l，则

2+3--8-8

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

表明pH>10.5后，硅酸在萤石表面上吸附量的增加及对浮选的抑制

作用，可归于形成表面硅酸钙沉淀。

3．高铁低硅烧结TFe=58-59%，SiO2＜4.5%是实现高炉增产降耗的

主要技术措施之一。但生产实践表明，高铁低硅过程中存在烧结矿强度

差，粒度偏西等问题。请结合铁矿石烧结过程液相生成的特点和影响因

素，分析改善高铁低硅烧结矿质量的主要措施有哪些？

答：（1）高铁低硅下烧结矿产质量变差的原因：高铁低烧结过程

中由于烧结原料含铁量增加SiO2含量降低，将不可避免地大幅减少硅酸

盐粘结相的生成量，而且在R保持不变的情况下，SiO2含量降低也意味

着熔剂配入量减少，CaO含量降低，铁酸钙粘结相应会大幅减少。其结

果导致烧结矿液相生成量不足，强度降低。

（2）可从如下几个方面着手促进烧结过程中铁矿钙的生成，弥补

SiO2含量降低液相量的不足的缺点：

①条件许可时，适当提高烧结碱度。

②适当降低配碳量，提高烧结料层中的氧化性气氛。

③适减小熔剂粒度，提高熔剂利用效率。

中南大学2010年研究生入学考试矿物加工学真题

及详解

中南大学2010年硕士研究生入学考试

矿物加工学真题及详解

考试科目代码及名称：915矿物加工学

注意：1．所有答案（含选择题．填空题．判断题．作图题等）一

律答在专用答题纸上，写在试题纸上或其他地方一律不得分。

2．作图题可以在原试题图上作答，然后将图撕下来贴在答题纸上

相应的位置。

3．考试时限：3小时；总分：150分

一、名词解释（2×10）

1．回收率

答:回收率是精矿中有价成分质量与原矿中有价成分质量之比。

2．烧结法

答:烧结法是指将粉状物料进行高温加热，在不完全熔化的条件下

烧结成块的方法。

3．干涉沉降等降比

答:颗粒在有限空间中的沉降称之为干涉沉降。干涉沉降中密度和

粒度不同却有相同的沉降末速的颗粒称为等将颗粒。等降颗粒中密度小

的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度之比。称为干涉沉降等降比。

4．透气性

答:透气性是指固体散料层允许气体通过的难易程度，它也是衡量

混合料孔隙率的标志。

5．零电点

答:零电点是指在水溶液中矿物界面双电层的表面电荷密度为零时

溶液中定位离子活度的负对数值。

6．单体解离度

答：单体解离度是指在物料群中，某矿物的单体解离颗粒数占该粒

群中含有该矿物的颗粒总数百分数。

7．临界胶团浓度

答：表面活性剂分子浓度增加，其结构会从单分子转变为球状、棒

状和层状胶团。其在水中形成胶团所需的最低浓度称为临界胶束浓度。

8．粉碎比

答：粉碎比是物料在粉碎前后的颗粒粒径之比。

9．碱度

答：碱度是指物料中CaO/SiO2的质量百分含量比值。

10．接触角

答：接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气—液界面的切线

穿过液体与固—液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。

二、填空（每空1分×30）

1．矿石的选矿处理过程是在选矿厂中完成的，一般包括的三个最

基本的工艺过程：（1）______，（2）______，（3）______。

【答案】分选前的准备作业；分选作业；分选产品的处理作业

2．按照应用目的和使用场合不同，筛分作业可以分为若干种：①

当筛分产品作为最终产品供给用户使用时称叫（4）______；②当筛分

作业视为下一道工序提供不同粒级的原料时叫（5）______；③当筛分

与粉碎设备配合使用时叫（6）______；④当筛分作业用于粉碎前将粒

度合格的物料预先分出是叫（7）______；⑤筛分作业用于控制粉碎产

品粒度时叫（8）______。

【答案】独立筛分；准备筛分；辅助筛分；预先筛分；检查筛分

3．重力分选法是利用不同物料颗粒间的密度差异进行分离的过

程。重力分离需在介质中进行，所用的介质有（9）______。

【答案】水；重介质；空气

4．磁选机的磁场类型大致可分为三种，即开放磁系磁场，闭合磁

吸磁场和磁（分选）介质磁场。这三种磁场的特性有较大差别，分别适

应不同磁性物料的分选。所谓磁场特性是指（10）______。

【答案】磁场特性是指磁场的大小及在空间的分布规律

5．电选电场中颗粒带电的方式有（11）______、（12）______、

（13）______、（14）______四种。

【答案】传导带电；感应带电；电晕带电；复合电场带电

6．所有表面活性剂的分子结构具有两个共同特征。第一个特征是

其均由非极性的亲油（疏水）基团和极性的亲水（疏油）基团构成，形

成既有亲水性又有亲油性的所谓“（15）______”分子。亲油基可以是脂

肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基或带O、N等原子的脂肪族烃基、

脂环族烃基和芳香族烃基；亲水基一般为（16）______等。第二个特征

就是其结构中亲油基团与亲水基团的强度必须匹配，即达到所谓

的“（17）______”。

【答案】双亲结构分子；羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，

也可是羟基、酰胺基、醚键等；亲水疏水平衡

7．化学分选是基于物料组分的化学性质的差异，利用化学的方法

改变物料性质或组成，然后用其他的方法是目的组分富集的资源加工工

艺，它包括（18）______和（19）______两个主要过程。

【答案】溶剂萃取；离子交换

8．固液分离作业，固相物料的性质（20）______、比表面积、

（21）______、（22）______、密度、湿润性影响固相与液相的分离。

【答案】孔隙度；润湿性；细泥含量；粒度组成

9．磁铁精矿球团的固结方式主要有（23）______、（24）______

和（25）______连接三种。

【答案】Fe2O3微晶键连接；Fe2O3再结晶连接；Fe3O4再结晶固结

10．细磨物料中水分的存在形式有（26）______、薄膜水、（27）

______和重力水，当水分达到最大分子结合水后，细磨物料就能在外力

的作用下表现出塑形，此时成球过程才明显开始，但（28）______的形

成对成球过程有害。

【答案】吸附水；薄膜水；毛细水；重力水

11．烧结矿矿物组成主要包括含铁矿物、粘结相矿物和一些硅酸盐

矿物，其中最主要的粘结相矿物有：（29）______类、（30）______类

和玻璃相。

【答案】铁酸钙；硅酸钙

三、简答题（每题10分×8，考生任选8题）

1．矿物溶解对浮选过程有何影响。

答：矿物溶解对浮选过程在以下几个方面存在影响：

（1）矿浆pH值及其缓冲性质：硫化物矿物溶解后对溶液pH值一般

无影响。氧化物矿物溶解后，对溶液pH值的影响也不大。盐类矿物的

矿浆pH值一般维持在某一狭小范围，这就是盐类矿物矿浆的缓冲性

质。

（2）可浮性：水化能大的，其溶解度大，矿物亲水性大，可浮性

差。因此，较难溶的纯净的硫化矿表现出一定的天然可浮性，而溶解度

较大的氧化矿是亲水的，没有天然可浮性。

（3）矿物溶解离子的活化作用：由于矿物的溶解，使矿浆中溶入了

各种离子，这些离子会对矿物的浮选产生重要影响。例如溶解的Cu2+会

使闪锌矿；黄铁矿的浮选明显改善，这时，我们称Cu2+起了活化作用。

2．浮选过程是在液-气界面进行分选的过程，因此泡沫起着重要的

作用，简述起泡剂在浮选过程中的作用。

答：起泡剂的作用主要体现在以下几个方面：

（1）起泡剂分子防止气泡的兼并。

（2）起泡剂降低气泡上升运动速度。起泡剂使气泡上升速度变慢的

可能原因，是起泡剂分子在气泡表面形成“装甲层”，该层对水偶极有吸

引力，同时双不如水膜一样易于随阻力变形，因而阻滞上升运动。

（3）起泡剂影响气泡的大小及分散状态。气泡粒径的大小组成，对

浮选指标有直接影响，一般机械搅拌式浮选机在纯水中生成的气泡的平

均直径为4～5mm。添加起泡剂后，平均直径缩小为0.8～1mm。气泡愈

小，浮选界面愈大，故有利于矿粒的粘附。但是，气泡要携带矿粒上

浮，必须有充分的上浮力及适当的上浮速度。因此也不是气泡愈小愈

好，而是要有适当的大小及粒度分布。

（4）起泡剂与捕收剂的相互作用。在浮选过程中，起泡剂与捕收剂

的相互作用，对浮选有很重要的意义。有些起泡剂本身就兼有捕收性

能，如烷基磺酸钠；甲苯酚和重吡啶等，而有些捕收剂则兼有起泡性

能，如塔尔油；氧化石蜡皂等。

3．主要的浮选流程有哪几种？某铅锌矿，采用优先浮选流程，铅

循环1粗2扫3精，锌循环1粗2扫3精，中矿序返回，请据此画出其线流程

图。

答：选厂常用的主要浮选流程如下：

（1）优先浮选：按有用矿物可浮性的差异，根据先易后难的顺序，

逐个将他们浮选。

（2）混合浮选，也叫全流浮选，即先混合浮选出全部有用矿物，然

后在逐次将他们分离。

（3）部分混合浮选：根据矿石中有用矿物可浮性的差别，将可浮性

相近的有用矿物同时浮出，得到混合精矿，其他可浮性较差的有用矿物

作为尾矿再选。

（4）等可浮选：也叫分别混合浮选，它是将要回收的有用矿物按可

浮性不同分成易浮和难浮两部分，按先易后难的顺序分别浮选。

4．简述磁性颗粒在磁选机中分离的两种主要方式？改变物质磁性

的方法有哪些？

答：（1）磁选机选别物料的方式主要有两种：

①吸住式：物料给入靠近磁极的区域，较强磁性颗粒受磁极的吸引

而吸住在磁极上或紧靠磁极的圆筒上或聚磁介质上，而使之进入磁性产

品中，而磁性较弱的颗粒在竞争力的作用下随料浆流或给料输送带进入

非磁性产物。

②吸引式：物料进入磁选机磁场中，较强磁性颗粒受磁场吸引，但

又有竞争力作用而不能沉积在磁极上，只是朝向磁极运动；磁性较弱的

颗粒受的竞争力大，背离磁极运动，两种不同磁性颗粒的运动背道而驰

而得到分选。

（2）改变物质磁性的方法可分为两类：

①容积磁性的改变：磁化焙烧、热磁法。

②表面磁性的改变：碱浸磁化、疏水磁化、磁种磁化、磁化剂磁

化。

5．画出选矿厂中常用的三种破碎流程？

答：小型选厂主要破碎流程有：

（1）一段开路破碎流程

（2）两段开路破碎流程

（3）两段一闭路破碎流程

6．什么是HLB值，主要有何应用？

答：HLB值称为亲水—疏水平衡值，也称水油度。它既与表面活性

剂的亲水亲油性有关，又与表面活性剂的表面（界面）张力；界面上的

吸附性；乳化性及乳状液稳定性；分散性；溶解性；去污性等基本性能

有关，还与表面活性剂的应用性能有关。

7．键鼠大分子药剂的絮凝和分散作用的机理。

答：（1）大分子药剂絮凝作用的机理

①靠静电力在双电层中吸附。桥连离子型絮凝剂离子符号与矿物表

面电荷符号相反时，易于吸附发生桥连作用，并同时改变矿物表面电荷

大小，发生絮凝作用。

②靠氢键力吸附桥连。当絮凝剂在矿物表面吸附是通过氢键力时，

作用与药剂离子及矿物表面的电性质关系不明显。氢键力对非离子型絮

凝剂（若无化学活性基时）常为主要作用方式。

③靠化学吸附桥连。絮凝剂中带有化学活性高的基团时，可以在矿

物表面发生化学吸附，此时的作用也不太受矿物表面电性质的影响，因

为化学吸附力比静电吸附力更高。

（2）大分子药剂的分散作用的机理

①增大颗粒表面电位的绝对值以提高颗粒间静电排斥作用。使静电

排斥势能增大。

②通过高分子分散剂在颗粒表面形成的吸附层，产生并强化空间位

阻效应，使颗粒间产生强位阻排斥力。使空间排斥势能增大。

③增强颗粒表面的亲水性，以提高界面水的结构化，加大水化膜的

强度及厚度，使颗粒间的溶剂（水）化排斥作用显著提高。使水化排斥

势能增大。

8．以微生物浸出黄铁矿为例，简述微生物浸矿主要作用机制（写

出对应的反应）；影响细菌浸出过程的主要因素有哪些？

答：（1）微生物浸出基本原理：

①细菌浸出直接作用说：在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌

作用，金属硫化矿会被细菌缓慢地氧化溶解在溶液之中，而当溶液中出

现大量细菌时，浸出反应已经完成了。

②细菌浸出间接作用说：在有水和空气的条件下，受氧化铁硫杆菌

作用，金属硫化矿会被细菌氧化成一种中间的产物，而这种产物再作用

于矿物，达到浸出所要求的金属离子。

③细菌浸出复合作用说：既有细菌的直接作用，又有通过Fe3+氧化

的间接作用。

（2）细菌浸出