本科生暑期和冬季研究项目

水力旋流器性能测试

在采矿业中最常用的分类设备是水力旋流器。由于操作成本低、占地面积小，E水力旋流器一直是大多数其他设备的首选，而且不像更昂贵的粉碎设备那样受到重视，而且其技术进步是渐进的。

本项目是水力旋流器性能测试。

学生将帮助运行水力旋流器试验台，收集有代表性的样品，确定尺寸和数据分析。这些步骤是了解水力旋流器操作参数如何影响其性能的重要部分。

这个项目是开放给愿意获得一些经验的学生在矿物分类。

利用卷积神经网络开发气泡大小测定软件。

泡沫浮选是采矿业回收有价矿物(金属)最常用的方法之一，气泡大小是影响浮选性能的关键因素之一。因此，适当控制气泡大小对保持良好的性能至关重要。良好的控制始于良好的测量。气泡大小的测量是通过对气泡的快照和图像分析软件处理这些图像。

本项目的目的是开发一种先进的图像分析程序，根据操作中的泡沫浮选设备内部拍摄的图像来确定气泡和气泡-颗粒团聚体的大小分布。

这些图像将包括在参观工厂期间收集的现有图像，以及在实验室和作为项目一部分的中试工厂实验中收集的新图像。在这个项目中进行的实验将被设计用来比较不同的图像捕捉技术，从而提供更广泛的示例图像来测试新的图像分析程序。

这个项目的预期结果是一个用户友好的图像分析程序，能够从使用一系列技术捕获的图像中准确地确定气泡和颗粒大小。经过实验室数据的收集和不同技术的比较，一篇期刊文章是这个项目的预期结果。

在这个项目中，学生将有机会发展他们的实验室、数据分析和报告写作技能。他们将接受行业标准工具的实践培训，如国家仪器LabVIEW，梅特勒托莱多PVM, Mathworks MATLAB和python。他们还将在世界知名的以工业为重点的研究中心获得在截止日期和规格要求下工作的经验。

该项目面向具有软件开发背景的学生开放。熟练使用MATLAB或python等编程语言，有图像分析和神经网络经验者优先。

申请人应熟悉实验室工作的健康和安全要求，并能够使用实验室规模的设备进行实验。

不同设计容器中三相流化行为的实验研究

流化床反应器用于石油和天然气、生物技术和制药等领域，用于粉末和流体(液体或气体)之间需要大表面积接触的应用。最近在矿物加工领域采用了流化床，用于增加矿浆(固体和液体的混合物)中颗粒与气泡之间的接触面积。关于这类三相流化床的行为仍有许多问题。

这个项目的目的是实验性地研究各种设计容器中含有的颗粒流化床的行为。

这些实验将包括人工观察，使用专业光学探头和高分辨率相机，以及在线传感器测量。

一旦数据被学生收集和分析，他们将被要求提交一份最终报告。人们希望这份报告将成为期刊出版的基础，其结果将提出进一步的研究问题。

在这个项目中，学生将有机会发展他们的实验室、数据分析和报告写作技能。他们将接受行业标准工具的实践培训，如国家仪器LabVIEW，梅特勒托莱多PVM和Mathworks MATLAB。他们还将在世界知名的以工业为重点的研究中心获得在截止日期和规格要求下工作的经验。

这个项目是开放给有实践和数学背景的学生，特别是在工程。申请人应熟悉实验室工作的健康和安全要求，并能够使用实验室规模的设备(如泵和电机)进行实验。

处理实验数据，特别是图像分析，将需要使用编程语言，如Matlab或python。我们将提供培训，但熟悉一些会有好处。

一种基于CFD的研究方法ulti-phase液化层

流化床反应器用于石油和天然气、生物技术和制药等领域，用于粉末和流体(液体或气体)之间需要大表面积接触的应用。最近在矿物加工领域采用了流化床，用于增加矿浆(固体和液体的混合物)中颗粒与气泡之间的接触面积。关于这类三相流化床的行为仍有许多问题。

该项目的目的是对包含一个连续液相和两个分散相(颗粒和气泡)的小型流化床进行初步计算流体动力学(CFD)模拟。仿真结果将与实验数据进行比较，以验证计算方法的有效性。

一旦模拟完成，分析结果，学生将被要求提交一份最终报告。人们希望这份报告将成为期刊出版的基础，其结果将提出进一步的研究问题。

在这个项目中，学生将有机会发展他们的数值模拟、数据分析和报告写作技巧。他们将接受西门子STAR-CCM+(一种企业标准CFD代码)的实践培训，以使用UQ的高性能计算设施，并在MATLAB中进行科学计算。他们还将在世界知名的以工业为重点的研究中心获得在截止日期和规格要求下工作的经验。

该项目面向具有数学背景的学生，特别是数学、物理和工程专业的学生。基本的编程经验是必不可少的，尽管将提供应用现有的MATLAB代码的指导。同时提供STAR-CCM+的培训，有CFD或流体力学经验者优先。

矿石加工用高压脉冲过程的评估——迈向连续系统

背景

全球对矿产和金属(尤其是铜和黄金)的需求已经上升，预计未来几十年还将继续上升。事实上，巴特汉姆(2017)引用了2050年的需求将是2015年的两倍。这些物质的矿床的质量正在下降，趋向于位于较深的地方，赋存于较硬的岩石基质中，品位较低，矿物学较复杂、粒度较细和浸染较细。因此，为提取有价值的金属而加工这些矿藏的费用已经增加，并且将继续增加，除非发展和采用新的技术来降低费用。

面对未来可能出现的矿石，粉碎尤其受到挑战。粉碎是将单个矿物分离的过程，通常是由于实现了粒度的减少。粉碎是目前矿物作业中使用的能源最密集的过程。这只会增加更硬的矿石，浸染更细，粒度更细，矿物学复杂，这将需要更细的研磨，从而更多的能源输入，以便进行后续的分离。高压脉冲(HVP)技术是一种选择性粉碎过程，旨在减少释放有价值的材料所需的能量，使其分离，这样所含的金属就可以提取。

高温高压粉碎是将电能直接作用于矿石碎片，实现含金属矿物颗粒颗粒的选择性破碎。在过去的10年里，JKMRC利用高温高压电粉碎技术为矿产行业进行了广泛的研究，已成为该领域的领导者。到目前为止，研究小组已确定并探讨了采矿业的三个主要应用:

• 预先弱化—高温高压产生裂纹/微裂纹，预先弱化矿石颗粒，以改善下游粉碎电路的能源效率或在特定粉碎设计中提高电路吞吐量;
• 预先浓缩——这种选择性可使矸石尽早排出，并通过将废物转化为矿石来降低经济下限品位;
• 增强解离- HPV导致矿物优先解离，从而提高下游分离过程中的回收率。HVP有可能使粗粒浮选等替代分离技术成为可能。

迄今为止的研究表明，HVP具有解决当前和未来许多矿物加工挑战的巨大潜力。尽管如此，工业上对HVP技术的吸收仍然存在障碍。关于矿石组成和高温高压的适应性，以及将这种技术和它所提供的好处结合到矿物加工线路的最佳手段，都存在着基本的知识空白。

高压脉冲技术是JKMRC的一个大型和令人兴奋的研究项目。为了更好地了解不同矿物学性质的矿石对这项新技术的响应，学生将与研究人员一起工作，并承担关于HVP的各种研究和任务，包括实验和结果分析。实习生将获得关于HVP工艺的宝贵知识，并学习与采矿行业相关的技术和实验室技能。

项目:

JKMRC已经在矿产工业中开展了广泛的使用高压脉冲(HVP)电粉碎技术的研究。据报道，高温高压技术有三个主要的潜在应用:

• 裂纹/微裂纹产生预弱化矿石颗粒提高粉碎回路能效(Wang, Shi and Manlapig, 2011;Shi等人，2014);

• 在分离过程中，矿物的优先解离可能使粗粒度的回收成为可能(Wang, Shi和Manlapig, 2012;Parker等人，2015)。

• 含高导电性/介电性矿物的颗粒选择性破碎，然后进行粒度分选进行矿石预选(Zuo, Shi和Manlapig, 2015;Shi, Zuo, Manlapig, 2015)。这项技术有可能通过在加工前拒绝废料来提高矿石的质量。或者，它可以将矿石分成不同品位的组分，这些组分可以送往不同的回收过程。

因此，高温高压技术有潜力应用于改善不同矿化矿石的可加工性。迄今为止的大多数研究都采用了批量模式的商业高温高压装置。JKMRC已经安装了一个灵活的高温高压测试设备，最近还设计并启用了一个小型连续高温高压系统。这个项目的目标是优化新的处理装置，并调查不同的参数(如电极配置、操作设置、操作模式等)，以评估其对矿石破碎和预选的效率。

成功的申请者将与研究人员和博士生在这个项目上工作。据设想，申请人将从将要进行的工作中获得实验和数据分析技能。成功申请人可获得:

• 对采矿业的敞口
• 各种样品制备设备和分析工具的培训
• 在新型热高压技术方面的经验，可能导致工业的潜在变化
• 对某矿石类型进行高温高压试验和性能研究的经验
• 数据收集和分析技能

项目完成后，成功申请机构会被要求就其项目提出报告及/或口头陈述。他们也将有机会从他们的研究工作中产生出版物。

本项目只适用于有采矿、矿物加工或化学工程背景的三至四年级学生。

混合微波技术在干式尾矿堆中的应用

背景

当今采矿业面临的最紧迫的挑战之一是灾难性的尾矿坝坍塌越来越频繁。众所周知，这类事件会造成重大的环境破坏以及生命损失。一种可行的替代尾矿坝储存的方法是尾矿干堆法。

实施干堆尾砂的主要障碍之一是它要求最大含水率为10 - 12%。煤尾矿材料含有大量水分，需要在处置前去除。目前，许多传统技术被用于对尾矿进行脱水，然而，这些过程产生的产品仍然可能含有高达40%的水分。

微波脱水是一种替代技术，它有可能达到所需的尾矿含水量，既满足物料处理要求，又获得足够干燥的产品，以供堆放。微波系统可以安装在快速移动的传送带上，连续地去除水分。微波也有可能比传统加热更节能，因为它有选择地加热尾矿中的水，而不是加热固体。

微波的使用被广泛认为是高度有效的脱水。微波技术具有降低适合干式堆垛的矿浆含水率的潜力。然而，这需要相当大的能源成本。因此，微波虽然有很大的功效，但在矿物工业中并没有被接受。

该项目提出了一种新方法，利用混合微波技术(Hybrid Microwave technology)来开发一种技术，可以在降低操作成本和资金成本的情况下，将尾矿含水量降低到干堆积所需的水平。目前正在研究两种不同的方法:

1. 微波抛光-一种混合系统，包括传统的脱水技术和微波技术
2. 选择性处理-一种混合系统，需要对粗尾矿和细尾矿分开处理路径。

这些方法可以弥合常规脱水材料和干堆尾砂要求之间的含水量差距。

这个项目将在JKMRC进行，将包括使用微波能量的基准实验和评估包括加热、过滤和离心在内的常规技术，以便与微波技术进行比较。预计这项工作的结果将包括更好地了解不同尾砂样品的特性及其对微波处理的适应性。收集到的信息可以用于开发微波辅助脱水系统的概念。

成功的申请者将成为一个更大的项目的一部分，该项目致力于开发一种混合微波技术，以获得适合干式堆积的尾矿。成功的申请者将与JKMRC的研究人员一起进行这个项目。据设想，申请人将从将要进行的工作中获得实验和数据分析技能。成功申请人可获得:

一般:

• 矿业介绍
• 关于采矿业中各种样品制备设备和分析工具的培训
• 熟悉仿真软件
• 数据收集和分析技能

项目具体:

• 面临采矿业和尾矿管理的挑战
• 接受过新型微波技术和其他脱水设备的培训和经验
• 更好地了解不同类型尾矿样品的特性及其对微波处理的适应性

项目完成后，成功申请机构会被要求就其项目提出报告及/或口头陈述。他们也将有机会从他们的研究工作中产生出版物。

本项目只适用于有采矿、矿物加工或化学工程背景的三至四年级学生。

原生破碎及其对矿物和单体解离分布的影响

该研究项目将支持一个现有的博士项目，该项目正在研究如何将跷跷板浮选技术集成到粉碎电路中，以实现早期粗垃圾的回收。

粗废回收是一种旨在节省磨矿能源和增加回路容量的处理策略，它通过在流程中尽早分离脉石颗粒来避免将整个矿流磨至最终所需粒度。将这些技术集成到粉碎电路中提出了新的技术问题，因为它要求粗、窄尺寸的给料分布。它的性能也将取决于给浮选装置的进料的解放程度。为了优化使用摇摆床浮选的粗脉石的有效性，有必要更好地了解矿物的运动和解离是如何受粉碎和分类过程的影响。

这个项目将尝试在破碎装置中分离破碎和分类的影响，以便能够测量解放类对单个主要破碎事件的反应。

学生将接受安全使用破碎装置的培训，以进行实验调查，并获得准确的数据收集、分析和报告的技能。学生将被纳入JKMRC的研究项目，接受有关矿物加工知识和常见破碎特征技术的指导。

本项目适合想要学习基本选矿技术和理论的学生。

自我激励和学习新技能的意愿是必不可少的。

利用短冲击载荷传感器破碎装置协助粉碎的实验工作

Julius Kruttschnitt矿物研究中心(JKMRC)以开发采矿业的新型岩石破碎表征设备而闻名。

短冲击载荷传感器(SILC)是一种用于表征颗粒在冲击作用下岩石破碎情况的研究设备。该设备是用于改进采矿业实践的仪器破碎测试一代的一部分，旨在使用更少的材料和更快的测试来提高对破碎的理解。

该项目的目标是评估SILC测试的累积分布结果是否能在与颗粒物理特性相关的情况下得到更好的解释。例如，如果更多的能量与破碎的球形粒子有关，而不是更片状或拉长的粒子，但仍符合类似的尺寸范围。学生也将使用SILC来增加我们的破损数据库。

这项研究需要学生进行一系列不同粒径和形状的破碎实验。实验计划包括样品制备、颗粒尺寸测量、形状或体积分选、实验执行和结果分析。

成功的申请人将接受有关安全使用破碎装置的培训，以进行实验研究。对细节的高度关注是必需的。处理实验数据将需要使用编程语言，如Matlab或python，熟悉一些将是有益的。

申请人将获得有关矿物加工及粉碎破碎特性的知识。这个项目可以是一个更大的研究项目的开始，比如honor或PhD。

该项目非常适合对岩石特征和破碎感兴趣的工程和/或地质学专业学生。理想的候选人是三至四年级或地球科学硕士，或工程专业的学生。

一种新的矿石破碎建模数据收集方法

该学生将与一名博士生一起收集数据，以填充主要破损外观函数。一种新型的辊式破碎装置将被用于精确测量能量破碎一系列矿石。然后将破碎的子代拟合到通用模型中来描述破碎函数。

破碎阶段(将开采出的岩石还原为细粉进行矿物提取)消耗了1/3以上的矿业能源，设备通常是矿山的生产瓶颈。一种用于快速破碎许多颗粒(小至0.2毫米)的新设备正在开发中，用于准确表征现有和新的矿体的破碎能量要求。

该项目将从精确的辊式破碎设备中收集数据，并与Weatherley博士合作，将产品尺寸应用到破碎模型中，然后应用到生产粉碎设备的建模中。

这是一个实验项目，需要仔细分析数据，然后评估结果的模型。

学生将在进行实验、实验方法和数据分析方面发展一系列技能。

将培养在实验室进行实验、科学方法、数据完整性等方面的通用技能。这将包括利用和编写自动化数据记录软件、数据清洗和检查。

在项目期间，通过进度更新和数据展示，对实验结果进行清晰和全面的报告。一个简单的口头陈述和总结报告将构成fila交付。

这个项目也为学生提供了接触矿物加工领域的研究的机会，可以打开最后一年的项目和进一步的学习机会。

我们鼓励对研究有兴趣的技术熟练的学生。一定的数学建模和编码经验是一项资产，但不是必需的。

沿磨机运输媒介

该学生将在JKMRC的试验厂，在一个经过改装的小型滚磨机上进行实验。其目的是测量岩石沿磨机运输的速率作为岩石尺寸的函数。

在粉碎阶段，将开采出来的岩石磨成细粉进行矿物提取)使用了超过1/3的采矿能源，而常用的滚磨设备通常是矿山的生产瓶颈。

在过去的50年里，JKRMC已经逐步发展了这些轧机的模型，下一个迭代是对机械模型的一步改变，以大大提高保真度和预测能力相对于当前的模型套件。沿着这些工厂(长达12米)的材料运输知之甚少，除了正在开发的最新模型外，所有的材料都缺乏形式。

该项目将使用一个生产磨机的比例模型(约1米长，0.5米直径)，对这些磨机中影响岩石运输和分离的因素进行控制实验。这些发现将直接输入机械磨机模型。

这是一个实验项目，需要仔细的数据分析和解释。

学生将在进行实验、实验方法和数据分析方面发展一系列技能。

将培养进行大型实验室实验、科学方法、数据完整性等方面的一般技能。这将包括利用和编写自动化数据记录软件、数据清洗和检查。

在项目期间，通过进度更新和数据展示，对实验结果进行清晰和全面的报告。一个简单的口头陈述和总结报告将构成fila交付。

这个项目也为学生提供了接触矿物加工领域的研究的机会，可以打开最后一年的项目和进一步的学习机会。

我们鼓励对研究感兴趣并喜欢实验工作的技术熟练的学生。

调查SAG轧机的运行情况

球磨机过载是一种阻碍粉碎回路优化运行的现象。球磨机开始过载的检测方法的发展还不成熟。本项目将探讨空隙填充、给料颗粒分布(F80)和提升机轮廓对球磨机性能的影响。用于了解过载开始的性能指标是磨机功率和产品粒度分布。

学生将帮助准备饲料到SAG轧机，运行轧机，收集代表性的样品，尺寸和数据分析。这些都是了解凹陷磨操作行为的关键步骤。

这个项目是开放给愿意获得一些经验的学生在矿物分类。