浅谈矿物加工中纳米技术的应用

摘要：随着纳米技术的发展，目前在纳米技术方向的研究已经小有成就。因此，纳米技术的应用越来越广泛，在矿物加工领域，纳米技术的应用产生了明显的成效。文章以纳米技术为核心，并以矿物加工中的具体应用情况作为开展深层次剖析的论述方向，为当前相关行业的发展提供一定的参考。

关键词：纳米技术;矿物加工;应用

1纳米技术

纳米本身是一种长度单位的名称，所谓的纳米技术是指在0.1～100nm的范围之内，通过对其原子、分子以及电子中存在的特性进行分析，并把这些特性在各行各业中加以应用的新型技术。当前纳米技术应用的范围相当宽泛，该技术中主要研究的对象有三种，分别是纳米气泡、纳米材料以及纳米粒子。主要涉及了性质改变、材料合成等几个重要技术应用领域。纳米材料主要指的是三维空间中至少有一维存在纳米尺度范围，或者是由这些组合而成的材料。按照维数可以将纳米材料分成三个类型，首先是零维纳米材料，这种材料是指其三维数的尺度范围全部都在纳米尺度范围之内的材料，例如纳米气泡材料、纳米粒子材料。其次是一维纳米材料。这材料是指三维之中有两维是处于纳米尺度范围内材料，常见的有纳米管材料。第三种是二维纳米材料，这种材料只有一维处于纳米的尺度范围，例如纳米膜材料。物质当中如果有一维以上尺度进入了纳米尺度，那么就会呈现出特殊的材料性能。所谓的纳米材料主要有两个特征：一个是尺寸特征，一个就是其具有的特殊性能。满足上述两个特征的都可以视为纳米材料。

2应用必要性

随着社会的快速发展，全球可利用的矿产资源日益减少，杂、贫、细已经成为矿石资源分布的明显特征。在矿浆中，由于微颗粒具有的动量较小，难以有效克服自身与气泡间的能垒，因此发生附着或碰撞的情况微乎其微。尽管可能性十分微小，但是，一旦颗粒在气泡上附着，脱落的难度较大，随着水流的上升，颗粒也将进入泡沫层，从而大大降低精矿的质量。因此，为了巧妙化解这一难题，应从矿物加工的方式着手加以改变，将先进的加工技术引入实际工作中。由于纳米技术的自身优势，在矿物加工当中十分适用，在未来的矿山生产活动中，广泛应用纳米技术是大势所趋。

3纳米技术在矿物加工中的具体应用

3.1纳米粒子在矿物浮选中的应用

在各行各业中，纳米材料的应用都十分常见，相对于传统材料而言，纳米材料在粒子表面积、表面的活性矛自由能方面都具有十分显著的优势。除此之外，优良的吸附性能和光催化性能，也为纳米材料的应用提供了更多的方向。在模拟实验中，部分技术工作者将矿山中的矿物用玻璃珠代替，在对试验物品加以捕收和吸附时应用了纳米材料。铁元素的氧化物在自然界中是一种天然的矿物材料，其中具有的活性功能团不但数量巨大，而且吸附能力极强。若能够实现铁元素的氧化物与纳米材料的有机结合，即纳米铁氧化物，并在矿物加工中予以应用，作为一种捕收剂，将为有效提升回收微颗粒矿物的整体效率提供有力保障。

3.2纳米气泡材料在矿物浮选中的应用

纳米气泡在矿物浮选中的应用原理是，先在液体当中通入空气，生成大量的气泡，在绝大多数的正常情况下，技术人员还需要加入一定剂量的气泡剂和捕收剂，此时矿物中的分离成分会附着在气泡上，随着气泡的上升，最终浮动在液体的表面，此时技术人员将气泡刮出，就可以得到需要分离的精矿。纳米气泡与普通气泡相比，具有非常强大的捕收能力，因此非常适合应用在矿石的浮选工作中。材料中的超疏水，指的就是固液界面上面存在的纳米气泡。纳米气泡能够不断提升矿物的接触角，简而言之就是大大提升了矿物的疏水性能，矿物和脉石矿物的疏水性能就会出现明显的差异，技术人员借助这种差异性可以将矿物更加高效的分离出来。相关技术人员通過对纳米气泡的具体生成过程，以及其在矿物浮选中的应用进行了探究之后，得出了以下几点重要结论。首先，如果矿物分离溶液中存在的二氧化碳和氧气的浓度越大，那么纳米气泡的自身尺寸就会随之变大。其次，如果分离矿物的密度逐渐增大，那么矿物的回收率会随之下降，这是由于矿物密度上升的同时，气泡中的有机成分会逐渐减少，这样一来气泡的附着概率就会大大下降，脱落数量增多。第三，纳米气泡本身并不具备充分的浮力，如果依靠其自身浮力不可能将矿物直接升到液体表面，其之所以能够有效提升矿物的回收率，是因为改变了被分离矿物元素的疏水性，从而导致液面上原本吸附着的普通气泡上升，最终被回收。第四，通过应用纳米气泡能够增加粒子浮选的可能性。第五，通过使用纳米气泡，起泡剂和捕收剂的用量大大减少，实现了成本控制。

3.3纳米技术在过滤中的应用

纳米技术应归属于膜分离技术，即以压力的驱动为前提条件，促使其性能发生改变，并在反渗透和超滤两种状态之间存在。并且该纳米滤膜的孔径可控制在纳米级范围内，主要呈现在下述两方面上。第一，该技术与反渗透膜相较，无需较高的操作压力，压力值相对较低。其次，该材料的截留分子量相对较低，可同时满足无机电解质的透析要求。受到自身孔径尺寸的影响，既能够筛分分子，又具备透过性功能。无论是对于矿场收益的有效提升，还是对于维护环境的操作，都具有明显的推动作用。

3.4纳米技术在选矿设备配件中的应用

对于选矿厂来说，磨矿工作至关重要，但是在生产过程中，很多选矿厂的磨机衬板的更换非常频繁，这不但会影响矿厂的生产质量，而且会提高矿厂的整体生产费用。如果将磨机内部的衬板材质进行更换，使用纳米陶瓷材料代替，可以有效控制衬板更换的频率。当前，很多选矿厂中应用的细筛设备，在生产过程中会和矿物之间产生摩擦，长此以往，筛孔会逐渐变大，这样一来筛分质量就会受到影响，通过使用纳米材料制作筛面，可以有效避免此种情况的发生。纳米材料在产生摩擦之后，具有良好的自我修复能力，因而技术人员可以将其作为润滑添加剂，将其添加到磨机设备、振动筛、水力旋流器等摩擦情况较为严重的设备中。摩擦过程中不仅存在机械摩擦的情况，还有化学反应和摩擦电化学作用，这一系列的作用可以使材料产生能量及物质交换。将自修复纳米材料颗粒送入设备的工作表面，在机械设备不解体的情况下，可在机械设备运行过程中完成金属磨损部位的自行修复，使已经磨损的部位恢复到原来的尺寸，摩擦系数大幅度降低，起到预先防止磨损的作用，大幅度延长设备的使用寿命，节约能耗。

4结束语

总之，尽管选矿事业的发展在纳米技术的支持下，得到了一定程度的便利，但由于不具备成熟的应用技术，还具有较大的发展前景和上升空间。业内专业人士和技术人员应不断探索，积极挖掘纳米技术的潜能，为我国矿选事业实现长久健康的发展提供有力保障。

参考文献：

[1]郭咏梅，洪晓燕，张强，等.纳米光催化生态道路降解汽车尾气研究进展[J].湖南交通科技，2016（2）：67-71.

[2]贾阳.纳米技术在微细粒矿物浮选中的应用价值分析[J].化工中间体，2015，11（12）：58-59.

作者简介：周为民（1966年12月-）男，本科，主要从事选矿与矿物加工工作。