固体物料分选学(魏德洲) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版时间:1900-01-01

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isbn号码:9787502424428

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• 固体物料分选
• 物料分选
• 颗粒物料
• 分离技术
• 矿物加工
• 化工分离
• 环境工程
• 魏德洲
• 工业过程
• 选矿学

《现代物料分离工程技术》 一、 领域概述与重要性 物料分离是国民经济各个领域中不可或缺的基础工程技术，其核心目标是将混合物料中的有益组分或目标产物从杂质、副产物或未反应物中有效分离出来。从矿产资源的开发利用，到化工产品的精制提纯，再到食品工业的加工，乃至环境保护和生物医药的生产，几乎所有的工业生产过程都离不开各种形式的物料分离。随着科技的进步和对资源高效利用、环境保护要求的日益提高，现代物料分离技术正朝着高效、节能、环保、智能化的方向发展。 本领域的研究与应用深度关联着多个学科，包括化学工程、物理学、材料科学、环境科学、机械工程等。它不仅是实现资源综合利用、提高产品质量、降低生产成本的关键，更是实现可持续发展、减少环境污染的重要手段。例如，在矿业领域，高效的分选技术能够最大限度地回收有价金属，减少尾矿排放；在化工领域，精准的分离纯化技术是获得高附加值产品的保证；在环保领域，各种分离技术是处理工业废水、废气、固体废弃物，实现资源化利用的核心。 二、 分离原理与技术分类 物料分离的根本在于利用组分之间物理或化学性质的差异。这些差异可能体现在： 物理性质差异： 密度、粒度、形状、磁性、电性、溶解度、挥发性、表面性质、渗透压等。 化学性质差异： 反应活性、沸点、熔点、吸附能力、络合能力等。 基于这些差异，发展出了多种多样的分离技术，可根据分离的动力学或热力学过程进行宏观分类： 1. 基于力学性质的分离技术： 筛分（Sieving）： 利用粒度差异，通过筛网将粒度不同的物料分开。广泛应用于煤炭、矿石、粮食、砂石等粉粒状物料的分级。 沉降与倾析（Sedimentation and Decantation）： 利用密度和颗粒大小差异，在重力或离心力作用下，使固体颗粒在液体或气体介质中沉降或悬浮。如沉淀池、离心机等。 过滤（Filtration）： 利用多孔介质，在压力差或真空作用下，使液相或气相通过，而固相被截留。是固液、气固分离中最常用的技术之一。 离心分离（Centrifugal Separation）： 利用离心力加速固液、固气或液液的密度差异沉降过程。包括离心沉降、离心过滤、离心萃取等。 重力选矿（Gravity Concentration）： 利用矿物密度差，在水力或气力作用下进行分选，如跳汰机、摇床、螺旋分级机等。 磁选（Magnetic Separation）： 利用物料的磁性差异进行分选。适用于磁性矿物（如铁矿石）或非磁性物料中的磁性杂质分离。 电选（Electrostatic Separation）： 利用物料的导电性、介电常数差异，在电场作用下进行分选。 风力选矿（Pneumatic Separation）： 利用物料的密度、粒度、形状差异，在气流作用下进行分选。 2. 基于传质过程的分离技术： 吸收（Absorption）： 利用气相组分在液相中溶解度的差异，将气相混合物中的某一或某些组分转移到液相中。如气体净化、CO2捕获。 吸附（Adsorption）： 利用多孔固体吸附剂对气相或液相混合物中某一或某些组分的吸附能力差异，实现分离。如活性炭吸附、分子筛分离。 蒸馏（Distillation）： 利用混合物中各组分挥发度的差异，通过加热使低沸点组分优先汽化，冷凝后获得较高浓度的组分。是液液分离最重要的方法之一，如精馏、常压蒸馏、减压蒸馏、萃取精馏等。 萃取（Extraction）： 利用混合物中各组分在两种不互溶或部分互溶的溶剂中溶解度或分配系数的差异，将目标组分从一个相转移到另一个相。如液-液萃取、固-液萃取。 结晶（Crystallization）： 利用固体在溶剂中溶解度随温度变化的差异，或通过溶剂蒸发、冷却等方式，使溶质从溶液中析出晶体。可实现高纯度固体的制备。 膜分离（Membrane Separation）： 利用半透膜的选择性渗透能力，在压力差、浓度差、电位差等驱动力作用下，使不同大小或性质的分子、离子或颗粒通过或被截留。包括反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）、气体分离膜、渗透汽化等。 层析（Chromatography）： 利用混合物中各组分与固定相和流动相之间相互作用力的差异，实现高分辨的分离。在分析化学和制备化学中应用广泛。 3. 基于相变的分离技术： 蒸发（Evaporation）： 利用溶剂的挥发性，将溶液中的溶质浓缩或分离出来。 干燥（Drying）： 去除固体或半固体物料中的水分或其他液体。 相变萃取（Phase Change Extraction）： 利用溶剂在不同温度下的溶解度或相行为变化进行分离。 三、 关键技术与发展趋势 1. 高效与节能： 强化传质与传热： 采用新型设备结构（如高效填料、新型塔盘），优化操作参数，提高分离效率，降低能耗。 膜分离技术的突破： 发展高性能、高通量、高选择性的新型膜材料，拓宽膜分离在复杂体系中的应用。 组合工艺与集成系统： 将不同原理的分离技术进行优化组合，形成协同效应，实现更高效、更经济的分离。例如，膜-蒸发集成技术、反应-分离耦合技术（如反应精馏）。 过程模拟与优化： 利用先进的模拟软件，对分离过程进行精确预测和优化设计，减少试错成本，提高运行效率。 2. 绿色与环保： 溶剂替代与循环利用： 推广使用环境友好的溶剂（如水、超临界流体），减少有机溶剂的使用量，并实现溶剂的高效回收与循环利用。 零排放与资源化： 致力于废弃物零排放，并将副产物或废弃物转化为有价值的资源，实现循环经济。 低能耗与低污染设备： 研发和应用低能耗、低噪音、低排放的分离设备。 生物分离技术： 利用生物方法（如生物吸附、酶催化分离）处理污染物，具有选择性好、条件温和等优点。 3. 智能化与自动化： 在线监测与智能控制： 集成先进的传感器技术，实现对分离过程关键参数的实时监测，并利用智能控制算法实现过程的自动化调控，保证产品质量的稳定性和生产过程的安全性。 大数据与人工智能： 利用大数据分析和机器学习技术，对海量生产数据进行挖掘，优化分离工艺，预测设备故障，提高运行效率。 模块化与柔性化生产： 发展模块化的分离单元，便于根据生产需求灵活组合和调整，适应多品种、小批量生产的趋势。 四、 应用领域展望 现代物料分离技术是支撑各行各业发展的基石。 能源与化工： 石油炼制、天然气处理、煤化工、精细化工、制药、高分子材料生产等，对分离纯化技术提出了更高的要求，如高纯度电子化学品、新能源材料的制备。 环境工程： 饮用水净化、工业废水处理、烟气脱硫脱硝、垃圾分类与资源化、土壤修复等，是解决环境问题的关键技术。 食品与生物工程： 食品添加剂提取、生物制药（如抗生素、疫苗、蛋白质）、基因工程产物分离纯化、酶制剂生产等。 新材料： 纳米材料、陶瓷材料、高性能纤维、稀土材料等的制备与提纯。 矿产资源： 复杂矿石的有效选矿、二次资源的回收利用（如废旧电子产品中的金属回收）。 随着科学技术的不断发展，新的分离原理和技术不断涌现，现有的技术也在不断革新。对物料分离工程技术的深入研究和创新应用，将为实现经济、社会和环境的可持续发展提供强大的技术支撑。

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说实话，我原本以为这会是一本偏向于枯燥理论的学术著作，但阅读体验出乎意料地流畅，这主要归功于作者在案例选择上的独到眼光。书中穿插的那些真实工业案例分析，极大地增强了理论的说服力。比如，关于电磁分选在稀有金属回收中的应用，详细对比了不同磁场强度和频率对目标物料的捕获率差异，并附带了现场数据图表。这种“理论+实践”的组合拳，让原本高深的知识变得接地气。我特别喜欢其中关于“智能化分选”的章节，它展望了基于机器视觉和深度学习技术对物料进行实时、非接触式分选的未来趋势，这在行业内是非常前沿的探讨。读完这部分，我感觉自己对未来十年分选技术的发展方向都有了一个清晰的预判。对于希望将理论应用于实际生产线，并追求效率提升的专业人士来说，这本书提供的参考价值是无可替代的。

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这本书的编排结构简直是精妙绝伦，它不像许多技术书籍那样按部就班地堆砌知识点，而是采取了一种逻辑递进式的构建方式。开篇的物料特性分类，就像是为后续所有复杂的分选过程打下了坚实的地基。接着，作者非常巧妙地将分选方法按照物理作用力场进行了划分，从最基础的重力、浮力，到电磁力、空气动力学效应，层层递进，使得读者的认知负荷被有效分散。特别是对于那些交叉学科知识的融合处理，体现了作者深厚的学术功底。我个人认为，最体现作者功力的是对“非均匀场中多因素耦合作用”的建模分析，它将振动、气流、电场等多个变量纳入一个统一的数学框架中进行求解，这种宏观视野令人佩服。这本书的知识密度极高，但由于脉络清晰，使得即便是初次接触该领域的人也能循序渐进地掌握核心概念。

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对于非专业背景的读者来说，这本书的入门门槛可能略高，但如果能坚持下来，收获绝对是巨大的。它对分选过程中的能耗分析和环保影响的讨论，体现了作者强烈的社会责任感。书中有一部分专门对比了不同分选方法在处理特定污染物（比如电子垃圾中的贵金属提取）时的环境足迹，这已经超越了纯粹的技术讨论，上升到了可持续发展的层面。这种对行业未来走向的关怀，让这本书的价值提升了一个维度。此外，作者在附录中整理的常用分选设备参数表和国际标准解读，对于进行跨国贸易或参与国际合作项目的工程师来说，是极其宝贵的第一手资料。这些细节的打磨，足见作者的细致和专业性，让人在使用过程中倍感贴心和可靠。

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这本《固体物料分选学》的理论深度和广度确实令人赞叹。初读之下，我立刻被书中对分选机理的系统梳理所吸引。它不仅仅停留在对传统分选方法的描述，更深入地探讨了物料在不同介质中受力分析的微观过程。特别是关于颗粒形状、表面能和密度分布对分选效率影响的章节，简直是一本教科书级别的分析。作者对流体力学在气流分选中应用的阐述，清晰地勾勒出了复杂流场下的颗粒运动轨迹，让原本抽象的物理概念变得触手可及。我记得有一部分专门讲了重力分选的优化模型，里面涉及了大量的微分方程和边界条件设定，读起来虽然需要集中精力，但一旦理解，对设计高效率分选设备简直是茅塞顿开。这本书对于从事矿物加工或环保材料回收的工程师来说，无疑是一本案头必备的工具书，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决实际工程问题的思维框架。它成功地将基础科学原理与工程实践紧密结合起来，构建了一个坚实的理论基础。

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这本书最让我印象深刻的一点是它对待“不确定性”的态度。在实际的分选操作中，物料的均匀性、环境的波动性总是影响结果的关键因素。作者没有回避这些现实中的“脏数据”，反而专门辟出章节来讨论如何建立鲁棒性强的分选流程，以应对输入物料的随机变化。其中关于模糊逻辑在分选控制中的应用探讨，非常具有启发性。它提供了一种处理非精确信息的有效工具，这在传统基于确定性模型的工程学中是难能可贵的视角。总而言之，这本书不仅仅是一本关于如何分离固体颗粒的技术指南，更是一部关于如何用科学、系统和前瞻性的思维去解决复杂分离难题的哲学著作。它拓宽了我对“分离”这一概念的理解边界。

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