1.礦物加工的定義
礦物加工最早的英文解釋是選礦或選礦，意思是礦石富集。後來擴展到礦物處理，英文就是采礦過程。選礦是利用礦物的物理或物理化學性質的差異，通過不同的方法將有用礦物從無用礦物中分離出來，將有用礦物盡可能相互分離富集成單壹精礦，排除對冶煉等加工過程有害的雜質，提高選礦產品質量，充分、合理、經濟地利用礦產資源。
礦物是地殼中由於自然物理化學作用或生物作用而產生的天然元素和天然化合物，如金、銀、銅和黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦等天然化合物。這些元素和化合物都有自己的物理性質，如顆粒大小、形狀、顏色、光澤、密度、摩擦系數、磁性、電性、放射性、表面潤濕性等等。這些不同的特性為不同的礦物加工方法提供了基礎。
2.礦物加工的作用和地位
自然界礦產資源豐富，但除少數富含礦物質外，含量普遍較低。比如很多鐵礦石含鐵量只有20% ~ 30%；銅礦石含銅量低於0.5%；鉛鋅礦中鉛鋅含量小於5%；鈹礦石中氧化鈹含量為0.05% ~ 0.1%；直接冶煉這種礦石是極不經濟的。壹般冶金對礦石含量有壹定要求。比如鐵礦石中最低含鐵量不得低於45%；銅礦石中最低銅含量不得低於12%；鉛礦中的鉛不得低於40%；鋅礦含鋅量不得低於40%；氧化鈹含量不低於8%。冶煉前，提取的礦石必須經過選礦工藝，主要金屬礦物的含量可以富集幾倍、幾十倍甚至上百倍，以滿足冶煉工藝的要求。
通過選礦的手段，為冶煉提供“精礦”，減少了冶煉原料用量，大大提高了冶煉的技術經濟指標。在選礦過程中，去除了大量的廢石，減少了渣量，壹方面降低了能耗和運輸成本，同時也相應減少了渣中的金屬損失，大大提高了冶煉回收率。例如，某冶煉廠提高銅精礦含量1%，每年可生產粗銅3135噸。某鋼鐵公司鐵精礦含量提高1%，高爐產量提高3%，石灰石節約4% ~ 5%，爐渣減少1.8% ~ 2%。目前我國要求煉鐵中磁鐵礦的含量要在65%以上。如果鐵精礦含量達到68%以上，可以采用直接煉鋼工藝，大大簡化了冶煉工藝。
選礦技術可以減少冶煉原料中有害元素的危害，變害為利，綜合回收金屬資源。自然界中的礦物質往往含有許多有用的成分。例如，銅、鉛和鋅等有色金屬經常在同壹礦床中出現或伴生。鐵包括單壹鐵礦石，以及鐵-銅、鐵-硫、釩鈦-鐵等原礦。在冶煉過程中，原料中的壹些原生或伴生元素常被視為有害雜質。比如煉銅原料中的鉛、鋅就是有害雜質。煉鐵原料中的硫、磷等有色金屬是有害雜質。而這些雜質是通過選礦技術提前分離富集，然後分別冶煉，化害為利。
選礦也是冶煉過程中的中間工序，以提高選礦和冶煉的整體經濟效益。例如，我國金川有色金屬公司冶煉廠現有的生產工藝是將銅鎳混合精礦用電爐熔煉，轉爐吹煉生產出高冰鎳，然後經過緩冷破碎磨礦，浮選得到銅精礦和鎳精礦，磁選得到合金。之後分別進入各自的冶煉系統提取銅、鎳和貴金屬。
選礦是冶金、化工、建材等工業部門不可缺少的極其重要的環節。隨著選礦技術的發展，工業原料基礎大大擴大，從而使那些因含量低或成分復雜而不能用於工業的礦床成為有用的礦床。
近20年來，隨著科學技術和經濟建設的快速發展，對礦產資源的需求與日俱增，礦產資源的開采量成倍增長，周期越來越短，易於開采和精選的單壹富礦越來越少，粒度細、含量低的難選復合礦開采量越來越多，礦產品加工中對環境保護的要求越來越高，這些都需要用選礦方法來解決。
(2)選礦方法
目前常用的選礦方法有重選、浮選、磁選和化學選礦，此外還有電選、手工選、摩擦選礦、光電選礦、放射性選礦等。
重力分離(簡稱重選)是最古老的礦物分離方法之壹，它是基於不同的礦物密度及其在介質(水、空氣、重介質等)中不同的沈降速度。).這種方法廣泛用於分離煤和含有鉑、金、鎢、錫和其他重礦物的礦石。此外，鐵礦石、錳礦、稀有金屬礦、非金屬礦和部分有色金屬礦也采用重力選礦。
磁選是壹種根據礦物的磁性來分選礦物的方法。它主要用於分離鐵和稀有金屬礦石，如鐵和錳。
浮選選礦(簡稱浮選)是根據礦物表面潤濕性的不同來分離礦物的方法。目前，浮選是最廣泛使用的方法，特別是對於細粒嵌布礦石。浮選是分離復雜多金屬礦石最有效的方法。目前，大多數礦石可用於浮選處理。
化學選礦，是根據礦物和礦物成分化學性質的差異，用化學方法改變礦物成分，再用相應的方法富集目標成分。目前氧化礦的處理效果非常明顯，也是處理和綜合利用壹些貧、細、雜的難選礦物原料的有效方法之壹。
電選是根據礦物的電性質來分離礦物的方法。
手選是根據礦物的不同顏色和光澤來挑選礦物的方法。
摩擦選礦是利用礦物的不同摩擦系數來分離礦物的方法。
光電選礦是壹種利用礦物反射光的強度進行礦物分離的方法。
放射性選礦是利用礦物的天然放射性和人工放射性進行礦物分離的方法。
(3)選礦工藝
選礦是壹個連續的生產過程，由壹系列連續的操作組成，說明連續選礦的工藝流程就是選礦流程(圖6-7-1)。
礦石的選礦是在選礦廠完成的。無論選礦廠規模大小(小型選礦廠壹天處理幾十噸礦石，大型選礦廠壹天處理幾萬噸礦石)，但無論工藝和設備有多復雜，壹般都包括以下三個最基本的工藝。
分離前的準備:壹般從礦區提取的礦石粒度較大，必須經過破碎、篩分、磨礦、分級，使有用礦物與脈石礦物、有用礦物、無用礦物分離，達到單體分離，為分離做準備。
分選作業:這是選礦中的關鍵作業(或主要作業)。根據礦物的不同性質，采用不同的選礦方法，如浮選、重選和磁選。
產品處理:主要包括精礦脫水和尾礦處理。精礦脫水通常包括三個階段:濃縮、過濾和幹燥。尾礦處理通常包括尾礦儲存和尾水處理。
壹些選礦廠根據礦石的性質和分選的需要，設置了洗礦、預拋(即預排出部分粒度較粗的廢石)和物理、化學及處理作業，如赤鐵礦磁化焙燒。
(四)選礦技術在新疆礦山的應用
礦物加工技術在新疆的應用可以追溯到古代。早在300年前，新疆就利用黃金比重高的特點，從砂金礦中淘洗出黃金，這就是重力選礦的最初雛形。但新中國成立前，新疆沒有正規的選礦廠，全是手工精選、手工水洗，生產效率極低。只有比重差異大的砂金礦和黑鎢礦才根據顏色進行手工挑選。新中國成立後，新疆的選礦技術有了很大發展。磁選技術應用於鐵礦，建成年處理能力80萬噸的磁選廠，為鋼鐵企業持續提供優質鐵精礦。浮選已應用於鉛鋅礦、銅礦和金礦，先後建成了康蘇鉛鋅浮選廠、喀拉通克銅鎳浮選廠和哈圖金浮選廠，促進了新疆有色金屬工業的發展。北疆阿勒泰稀有金屬礦聯合應用重選、浮選、磁選，為我國早期國防建設提供鋰、鈹、鉭、鈮等稀有金屬資源。以下是目前新疆有代表性的選礦廠。
1.康蘇鉛鋅礦浮選選礦
康蘇選礦廠是新疆第壹個機械化浮選廠，於1952開工建設，設計生產規模250噸/日，於1954投產。這個工廠是由前蘇聯的專家設計的。前期主要處理喀什恰裏塔特的方鉛礦和閃鋅礦，1961開始處理烏拉根氧化鉛鋅礦。康蘇選礦廠剛投產時，采用蘇聯專家設計的工藝和藥劑制度進行浮選。該工藝采用氰化物和硫酸鋅作為閃鋅礦抑制劑，純堿作為pH調節劑，並加入少量硫化鈉。先選鉛礦，再選鋅礦。該流程未達到良好的經濟指標，大部分鋅礦被選入鉛礦。經過中國工程技術人員和蘇聯專家的共同努力，經過多次技術改造，對工藝結構、技術參數和生產管理進行了創新和改進。將部分德制浮選機改為蘇制Mihalobel 5A型大曝氣量浮選機，將螺旋分級機改為水力旋流器，強化了中礦再磨循環，增加了鋅浮選時間，降低了鋅浮選礦漿堿度，合理控制了破碎粒度和鋼球裝載量，嚴格執行了技術操作規程和技術監督。各項指標穩步提升。鉛的回收率從71%提高到90%，鋅的回收率從13%提高到41%。選礦工藝流程見浮選工藝流程圖(圖6-7-2)。
2.新疆八壹鋼鐵廠磁鐵礦的浮選磁選
新疆八壹鋼鐵選礦廠於1989建成投產，設計處理能力80萬噸/年，主要處理高硫磁鐵礦。礦石從礦山開采出來後，輸送到選礦廠，經過兩級破碎和壹級磨礦，礦漿進入浮選-磁選車間。選出的硫精礦賣給新疆的壹些化工廠和化肥廠，鐵精礦用於造球和燒結。尾礦濃縮後，用水泵輸送到尾礦庫，經幹燥後，壹部分尾礦成為八鋼西區水泥廠的鐵校正原料。新疆八壹鋼鐵廠簡單浮選磁選流程圖(圖6-7-3)。
3.喀拉通克銅鎳礦浮選選礦
喀拉通克銅鎳礦是目前新疆最大的銅鎳礦生產基地。該礦壹期為采礦冶煉項目，特富礦塊直接進入高爐冶煉成低冰銅鎳。經過幾年的生產，特富礦逐漸減少。為充分利用礦產資源，二期改造增加了優先銅銅鎳混合浮選工藝，日處理原礦900噸。
原礦通過豎井直接從采場提升到地面，通過窄軌運輸到原礦倉。原礦倉中的礦石由帶式輸送機通過給礦機輸送到中間礦倉。經重型板式給料機和帶式輸送機後，送至自磨機進行壹次粉磨，自磨機排出的礦石送入格構式球磨機封閉的高堰雙螺旋分級機進行二次粉磨。分級機溢流由砂泵抽到水力旋流器組，粗砂進入溢流球磨機進行三級研磨。三級磨礦、出礦與壹級分級機溢流合二為壹，由砂泵抽到水力旋流器組，經水力旋流器溢流，自流入浮選車間攪拌槽，加藥後進入浮選作業。浮選采用壹次銅粗選、壹次銅精選、壹次銅鎳混合浮選、壹次銅鎳掃選和三次銅鎳精選，產生銅精礦、銅鎳混合精礦和尾礦，分別送至脫水車間。銅精礦和銅鎳混合精礦脫水後分別送至冶煉廠銅精礦倉庫和原料倉庫。浮選尾礦經高效濃縮機脫水後，泵送到井田充填站作為充填原料。喀拉通克銅鎳礦簡單選礦工藝流程圖(圖6-7-4)。
4.哈圖金礦金汞混合浮選選礦
哈圖礦區是新疆歷史上著名的巖金產地。早在乾隆時期就開始開采了。主要方法是土法重力分離。開采的礦石被石磨壓碎，大部分金顆粒通過淘洗被回收。大量的精金無法回收，導致很多淘金者損失嚴重。
1983年，采用“混汞-浮選-部分焙燒-氰化”的原則，建成新疆第壹座現代化黃金生產礦山，日處理原礦100噸。1986對破碎工藝進行了改進，增加了100噸/日的浮選系列，使生產能力達到200噸/日。哈圖金礦混汞浮選工藝流程圖(圖6-7-5)。
原礦由采礦廠用汽車運輸到原礦倉，原礦用顎式破碎機破碎。然後由帶式輸送機輸送到圓錐破碎機進行二次破碎。破碎後的產品經圓形振動篩篩分後，篩下的礦物由帶式輸送機輸送到粉礦倉，篩上的礦物返回圓錐破碎機進壹步破碎。粉礦倉由給礦機和皮帶機送入格子球磨機進行磨礦，磨礦和出礦由混汞的鍍銀銅板(俗稱汞板)進行，粘附在汞板表面的汞吸收單體解理的金形成汞齊，部分金通過冶煉回收。礦漿通過水銀板後，用高堰螺旋分級機溢流進入浮選工序，返砂進入球磨機再磨。浮選工藝采用壹次粗選、二次精選、壹次掃選的浮選精礦。浮選精礦脫水、焙燒、熔煉得到金錠。
5.可可托海稀有金屬礦的重磁電浮選聯合試驗。
可可托海因儲量大、稀有金屬種類多而享譽國內外。鈹、鋰、鉭、鈮、銣、銫、鋯、鉿等稀有元素不同程度地分布在許多礦帶中，造成了選礦的復雜性和困難性。經過眾多科技人員10年的反復試驗研究，從人工選礦到單壹礦物選礦，再到最終的重磁浮選聯合選礦工藝，分離出鋰精礦、鈹精礦和鉭鈮精礦，突破了這壹世界性難題，推動了選礦技術的發展。
1953為回收綠柱石和鉭鈮礦，在3號礦脈小露天采場東北角修建了壹座30米長的簡易手選房，改善了手選工作環境和效率。此外，在3號礦脈尾礦堆附近建設了20噸/日的鉭鈮重選廠，通過破碎、跳汰、搖床和溜槽回收鉭鈮礦。從1957到1958，手工篩分的尾礦通過方形螺旋溜槽富集，年產氧化鋰精礦接近1萬噸。
1963年，經過科研院所近8年的選礦試驗研究，國家計委批準建設750噸/日選礦廠(“87-66”機械選礦廠)，綜合回收氧化鋰精礦和鉭鈮精礦。植物選擇工藝流程示意圖(圖6-7-6)。根據可可托海偉晶巖分帶開采的特點，選礦廠采用三個系統分別分選三種礦石(鈹礦、鋰礦和鉭鈮礦)。聯合選礦工藝綜合回收礦石中的鋰、鈹、鉭、鈮礦物。首先采用重磁電磁法選礦，從原礦含量僅為0.01% ~ 0.02%的原礦中選出50%以上的(Ta，Nb)203鉭鈮精礦。然後用堿法優先浮選鋰和鈹，優先浮選鋰再選鈹。
隨著可可托海選礦廠選礦技術的不斷提高，我國花崗巖偉晶巖型礦石中鉭、鈮、鋰、鈹的選礦技術水平已進入世界先進行列。
6.礦物加工技術的發展方向
在美國、日本、德國等國家，都非常重視礦物加工技術的發展。選礦技術的不斷進步和創新，促進了這些國家礦產資源的開發和綜合利用，走上了可持續發展的道路。在礦物破碎方面，美國開發了超細破碎機和高壓輥，可以降低球磨機的給料粒度，節約能耗。同時不斷研究外電場、激光、微波、超聲波、高頻振蕩、等離子體處理對礦石破碎分離的影響。在選礦中，已經或正在研究“多種力場”共同作用的分選設備，高新技術不斷引入選礦工程領域，如將超導技術引入磁選，將電化學和控制技術引入浮選。在選礦工藝管理方面，實現過程控制過程自動化，結合“專家控制系統”和“最優適時控制”，根據礦石性質調整控制參數，使選礦生產過程全過程保持最優狀態。
隨著我國國民經濟的快速發展和對礦產品需求的不斷增加，礦物加工工程技術在資源、能源和環境保護方面面臨著嚴峻的挑戰和發展機遇。以下領域的技術創新將是未來選礦的發展方向:
壹是研發高效預選設備、高效節能新型磨礦分選設備、固液分離新技術新設備，大幅降低礦石破碎固液分離過程中的能耗。
二是研究各種能量場預處理對礦物破碎和分選行為的影響，開發利用各種能量場預處理新技術，提高破碎效率和分選精度。
三是發展高效分離設備、高效無毒新藥劑，重點發展復合力場新型分離設備、各組分協同作用的新型藥劑和處理貧細雜難選礦石的綜合分離新技術。
四是在礦石綜合利用研究方面，發展無廢棄物清潔生產技術，加強尾礦中礦物的分離、提純、超細和改性研究，使之成為市場需要的產品，為礦物材料工業向礦物材料工業轉型提供新技術。
第五，將高新技術引入礦物工程領域，重點開展礦物生物工程技術、電化學調控與電化學控制浮選技術、自動化過程優化技術，以及用高新技術改造傳統產業的新技術研究。
六是加強基礎理論與選礦技術相結合的新前沿科學研究，推動形成新壹代選礦理論體系，衍生新的選礦提純技術。