钨锰矿(010)表面电子结构及性质第一性原理计算

用基于密度泛函理论的DMol3计算了钨锰矿不同(010)断裂键解理面的结构弛豫、Mulliken电荷布居和表面能,考察不同断裂键方式对表面能及表面电子结构性能的影响。锰钨矿单晶胞中Mn—O键比W—O键离子性强,平均键长更长,键能更小,沿Mn—O键断裂所形成的(010)解理面具有更小表面能,性质更稳定,是钨锰矿的理想(010)解理面。理想钨锰矿(010)解理面电荷密度差和态密度分析结果表明,Mn原子是表面活性原子,由于表面相中Mn—O原子相互作用较体相中增强,表面Mn原子活性降低。第一性原理计算结果能为实际矿石浮选的深入理论研究提供指导和参考。     

黑钨矿浮选时的溶液化学与动电现象

本文通过溶液化学的讨论,定量解释了黑钨矿表面在纯水中荷负电的原因,是由于Mn~(2+)、Fe~(2+)的优先溶解。根据溶液平衡计算,绘出了钨酸锰和钨酸铁的溶解度对数图,由此得出MnWO_4理论上的等电点为2.8,FeWO_4理论上的等电点为2.0。实验测定天然钨锰矿的等电点与MnWO_4的理论值一致,天然黑钨矿的等电点为2.5,处在FeWO_4与MnWO_4的理论等电点之间,并且,数值大小与Mn/Fe有关。根据绘出的浓度对数图,还讨论了在pH=6.0～9.5,黑钨矿表面ζ电位出现近零电点区域的原因。最后认为,靠静电力吸附的阴离子型捕收剂及通过与铁、锰离子键合化学吸附的阴离子型和络合型捕收剂,都将在黑钨矿近零电点区域实现最佳浮选。     

一水硬铝石与高岭石、叶蜡石和伊利石浮选分离中晶体结构的作用

测量了高岭石、伊利石、叶蜡石和一水硬铝石在阳离子捕收剂反浮选时的润湿性和动电行为。通过分析矿物的晶体结构,对测量结果进行了解释。根据矿物的晶格参数计算了矿物的零电点,计算的零电点值与试验测得的等电点值有很好的吻合。等电点测量值和零电点计算值的减小顺序为:一水硬铝石>高岭石>伊利石>叶蜡石,这与Al-O断裂键数目以及Al-O断裂键数目与Si-O断裂键数目的比值减小顺序基本一致。阳离子捕收剂在矿物表面上的吸附作用主要为静电作用。反浮选分离含铝硅酸盐矿物和一水硬铝石获得了满意的结果。     

微粒黑钨矿选择性絮凝—浮选研究

本文介绍了作者对微粒黑钨矿选择性絮凝—浮选进行的研究工作。研究结果表明:选择性絮凝—浮选工艺处理微粒黑钨矿是十分有效的,对黑钨矿与石英人工混合矿进行分离,获得了钨精矿品位(wo_3)57%、回收率75%的指标,与常规浮选相比,钨精矿品位(wo_3)提高9%,回收率提高20%。运用各种测试手段,对絮凝剂在黑钨矿表面的键合形式、絮凝剂与捕收剂在黑钨矿表面及溶溶液中的相互作用、絮凝—浮选过程中黑钨矿的粒度变化进行了研究。根据各种测试结果,提出了絮凝剂与捕收剂在黑钨矿表面的吸附模型。     

类质同象系列黑钨矿油酸钠浮选作用机理研究

根据浮选试验、吸附量测定、溶液平衡计算、晶体化学、红外光谱及俄歇电子能谱分析,揭示出黑钨矿晶体中平均Mn-O键长大于Fe-O键长,在浮选矿浆中,黑钨矿断裂表层M_n~(2 )较易暴露与捕收剂作用。经油酸钠处理后,黑钨矿表层锰元素相对富集,油酸锰的生成量大于油酸铁的生成量,油酸锰生成的最佳pH等于7左右,因而黑钨矿浮选最佳pH为7左右。类质同象系列黑钨矿中,锰铁比高的黑钨矿可浮性较好。油酸钠在黑钨矿表面的吸附是多层的,以化学吸附为主。     

辉钼矿和黄铁矿的晶体结构与表面性质研究

利用密度泛函理论研究了辉钼矿和黄铁矿的晶体结构及表面性质。研究发现,辉钼矿的禁带宽度比黄铁矿大。辉钼矿(001)面的表面能明显小于(100)面,故辉钼矿易倾向于平行(001)面完全解离;辉钼矿(001)面的氧化反应位点为Mo原子,还原反应位点为Mo和S原子,而(100)面的氧化还原反应位点均为Mo原子;黄铁矿倾向于平行(100)面极不完全解离,(100)面的氧化还原反应位点均为Fe原子。原子电荷及化合键Mulliken布居显示,辉钼矿(100)面上原子所带的电荷数明显高于(001)面,所以(100)面与浮选药剂的静电作用将明显强于(001)面;辉钼矿(001)面的S-Mo键共价性大于(100)面,表明(001)面的疏水性大于(100)面。由此可知,辉钼矿(001)面倾向于与非极性药剂作用,而(100)面则更易于与极性药剂发生作用。     

黑钨矿絮凝重选的机理探讨

混合絮凝剂与苯乙烯膦酸或苄基胂酸联合使用,Mn~(2 )作为活化剂能提高黑钨矿的絮凝能力。在黑钨矿的“近零电点区域”能获得最佳絮凝效果。通过矿物动电电位、红外光谱以及原子吸收光谱的测定和溶液化学计算,结果表明,絮凝剂在黑钨矿表面上以化学吸附为主,同时伴有氢键和静电作用,黑钨矿的活化成分是Mn~(2 ),而不是MnOH~ 。本文还探讨了絮团在重选设备上的行为。     

钠长石的晶体化学基因特征及其可浮性预测

基于密度泛函理论的第一性原理,采用 Materials Studio 软件的 CASTEP 模块对钠长石晶胞进行优化。计算结果表明：优化采用交换相关泛函为 GGA-PBESOL,k 点取样密度为 2×2 ×4,平面波截断能为 700 eV。Mulliken 电荷布居表明钠长石中,O 原子为电 子受体,其余原子均为电子供体;Mulliken 键布居表明 Na-O 键最易断裂, Na+会溶于水而使钠长石表面荷负电,易与阳离子捕收剂发生作用;能带结构表 明钠长石为绝缘体;态密度分析表明费米能级附近主要是由 O 原子的 2p 轨道贡献,所以 O 原子在参与化学反 应时活性较强,是矿物浮选的活性位点;构建钠长石（010）表面,原子层数为 3、真空层厚度为 1.5 nm,表面 Mulliken 键布居与体相键布居有明显差别,计算得此时表面能为 1.309 7 J/m²。研究结果可以从微观层面为锂辉石与钠长石的 浮选分离提供理论参考。关键词 钠长石 密度泛函理论 晶体结构 （010）面 可浮性     

黑白钨细泥选矿新工艺的研究

江西某矿钨细泥(70%-30 μm)的WO3在白钨矿、黑钨矿和钨华中的分布率分别为45.30%, 53.01%,1.69%.采用Na2CO3、改性Na2SiO3和Pb(NO3)2作调整剂,TA-4作捕收剂对黑白钨矿进行粗选,然后加温精选分离,其泡沫经酸浸获得白钨精矿,加温精选尾矿经摇床选别获得黑钨精矿.试验结果表明,Na2CO3 的合理添加直接影响黑白钨混合浮选的选别效果;采用新型选钨捕收剂TA-4是提高钨选别指标的关键,精选中加入NTA有利于白钨矿与黑钨矿的分离.当钨细泥给矿品位(WO3)为0.2%时,获得品位59.55%、回收率47.21%的白钨精矿,品位36.62%、回收率19.53%的黑钨精矿,钨精矿的平均品位为50.60%、总回收率为66.74%.     

矿物表面零电点的计算方法与浮选应用

矿物表面零电点值是研究离子型药剂双电层吸附及控制浮选行为的基础数据。本文系统讨论矿物表面零电点计算的图解法、静电模型方法及其在浮选研究中的应用。图解法中包括最低溶解度法和等当点法。静电模型包括Parks方程和YSD方程。通过对大量氧化矿物及盐类矿物的计算,所得结论为:等当点法计算结果比较准确,适用于氧化物矿物及大多数盐类矿物,等当点EP(1,1)与矿物表面零电点一般有对应关系;最低溶解度法可用于确定简单氧化矿物的零电点,矿物最低溶解度的pH值对应于氧化矿物的零电点;静电模型方法则主要适用于氧化矿物零电点的计算,已知金属离子的半径、价态、配位数及有关结构参数,可用Parks方程或YSD方程计算相应离子组成的氧化物矿的PZC。     

锂辉石、钾长石矿物基因特性及其可浮性分析

通过量子化学计算、X 射线光电子能谱分析、矿物表面动电位检测、单矿物浮选试验等分析测试手段研究了锂辉石、钾长石 2 种矿物的晶体结构和表面性质，揭示其矿物基因特性与可浮性的关系。研究结果表明：锂辉石晶体结构中 Li-O 键和 Al-O 键相对容易断裂，Li⁺、Al³⁺金属离子最易从矿物表面解离出来，矿物表面具有相对较高的零电点；而钾长石晶体结构中的 K-O 键和 Si-O 键容易断裂，解离后的矿物表面容易与水中羟基发生吸附作用，使得矿物表面电负性较强，矿物零电点相对较低；锂辉石在阴离子捕收剂体系下的可浮性高于同体系下钾长石的可浮性，而在阳离子捕收剂体系下，锂辉石的可浮性低于同体系下钾长石的可浮性，矿物基因特性与及可浮性之间存在着较强的对应关系。研究结果验证了基因矿物加工工程研究对矿物加工工程实践具有重要的指导意义。     

基于 CASTEP模拟的重晶石（001）面基因特性研究

为了探究重晶石的可浮性规律,采用 Materials Studio 软件 CASTEP 模块对重晶石的原胞及解理面（001）面进行了表面基因特性研究。首先对重晶石原胞进行了结构优化,根据 与重晶石实际晶胞参数比对的方式确定了优化参数中的密度泛函为 GGA-WC,k 点取样为 4×3×4,截断动能为 530 eV。基于优化后的重晶石原胞创建（001）面,然后计算（001）表面电子态密度、Mulliken 电荷布居、键布居 及表面能等表面基本化学特性。计算结果表明：重晶石原胞中 Ba-O 键比 S-O 键的键长更长,因此断定 Ba-O 键键 能更小,断裂的概率更大;通过对（001）面上各原子的态密度与 Mulliken 电荷布居分析,可判定 Ba²⁺、-O^-为（001 ）面上主要的具有化学活性的位点。重晶石晶胞表面基因特性研究可为重晶石浮选过程中的表面活性位点的判定提供基 础,进而可以对矿物可浮性与浮选药剂的作用机理研究提供借鉴与参考作用。     

从湖南某矿钨细泥中回收钨的选矿试验研究

湖南某钨矿日产生钨细泥100～200t,该钨细泥WO3品位4.68%,钨矿物主要为黑钨矿.黑钨矿、白钨矿的粒度极微细,粒度小于0.01mm的黑钨矿和白钨矿分别占其总量的62%和79%,回收难度较大.根据该钨细泥的矿物特性,采用"强磁选-浮选"工艺,并用新型改性水玻璃SA作为抑制剂,对钨细泥中的钨矿物进行了有效回收,最终获得钨精矿品位(WO3)43.01%、回收率81.16%的指标.     

河南省叶县马顶山钨锰矿区地质特征及找矿远景

马顶山钨锰矿床的发现,目前属于河南省首例新类型钨锰矿床。该矿床的赋矿地层为中元古界汝阳群云梦山组,河南省内在汝阳群中发现钨锰矿尚属首次,并伴生有稀土。对马顶山钨锰矿区成矿地质背景、矿区地质特征以及物化探异常特征进行了分析,并对矿床地质特征、找矿远景进行了讨论。研究表明:矿床除了受NNE向断裂控制外,还可能与深部隐伏岩体有关,预示着深部存在一定规模的矿体;建议在已有地质成果的基础上,对矿体延伸方向进行深部工程验证,该矿床有望达到中—大型规模。     

广东红岭矿区云英岩型钨矿钨的赋存状态研究

红岭矿区位于大东山—贵东—九连山东西向构造岩浆带中部,热水SN向断裂构造与NE向断裂构造复合部位。区内云英岩型钨矿矿石中钨矿物主要为黑钨矿和白钨矿,两者比例约为1∶2,通过野外地质调查及岩矿鉴定,结合多元素分析、物相分析、矿物组成测定、钨元素嵌布粒度测定、主矿物单体解离度测定等手段,对钨的赋存状态及其分布规律进行了研究,以期为该云英岩型钨矿床资源的综合回收提供依据。     

用硅氟酸钠及加热预先处理后以浮选方法精选黑钨矿粗精矿

脉石矿物主要是石英的矿石和三氧化钨品位高(约1—2%)的矿石,大部分用浮选法得到三氧化钨品位高的黑钨矿精矿的成功例子不多。低品位及碳酸盐、长石、绿帘石、萤石含量较高的矿石用浮选法精选效果不大。由于在浮选黑钨矿时至今还没有选择性高的捕收剂,因此,关于进一步合理精选黑钨矿的问题仍然是很迫切的。在粗选时,用油酸和其它脂肪酸(塔尔油、肥皂脚)粗选,在较好的情况下能得到4—5的富集比。但石英、被矿浆中的金属阳离子活化了的长石、萤石、方解石、绿帘石、黄钾铁矾及其他矿物也以同样的富集比与黑钨矿、钨锰矿一起富集到粗精矿     

采用高梯度磁选回收某黑钨矿的工艺研究

采用高梯度磁选作粗选、重选和磁选相结合的精选工艺流程回收某黑钨矿石,对原矿WO3品位0．413％的给矿,获得的钨精矿产率0．472％、钨精矿WO3品位66．03％、回收率为75．46％的技术指标,黑钨矿得到了较好的回收。     

黑钨矿与不同类型石榴石矿浮选行为研究

细粒黑钨矿与石榴石矿分离困难。为了实现细粒黑钨矿的高效回收，研究黑钨矿与不同类型石榴石矿浮选分离行为机理，提供黑钨矿与不同类型石榴石矿浮选分离方案。对黑钨矿及三种不同类型石榴石矿进行了pH试验、捕收剂用量试验、金属离子用量试验、抑制剂用量试验、药剂吸附量测定、红外光谱测试。结果表明，在pH=8、苯甲羟肟酸用量250 mg/L、Pb(NO₃)₂用量10 mg/L、水玻璃用量100 mg/L的情况下，黑钨矿回收率可达90.55%,三种不同类型石榴石矿回收率只有16.11%、7.80%、4.95%,实现了黑钨矿与三种不同类型石榴石矿的有效分离。机理研究表明，苯甲羟肟酸在黑钨矿及三种不同类型石榴石矿表面发生化学吸附；Pb(NO₃)₂对苯甲羟肟酸在黑钨矿及三种不同类型石榴石矿表面的吸附起到促进作用；水玻璃对黑钨矿的浮选没有抑制作用，但强烈抑制了三种不同类型石榴石矿的上浮。     

某钨多金属矿矿石性质研究

我国钨开发利用已有100多年的历史,随着钨资源日益枯竭,钨的开发利用面临着伴生、共生多、复杂难选的难题。对钨矿工艺矿物学的研究,对于合理开发利用钨矿资源,高效合理综合回收钨矿资源有重要的意义。本文对某钨多金属矿进行了工艺矿物学研究,包括原矿的化学组成、矿物组成、主要矿物的赋存状态及嵌布特征、矿石结构构造分析及矿石可磨度研究。为设计该矿多金属综合回收方案提供了依据。经研究,原矿中具有回收价值的主要是WO3、Sn、Mo、Cu,其中还含有少量金,利用时可考虑铜金综合回收,以期提高铜精矿价值;其中钨铜钼铋锡主要存在形式为黑钨矿、铜的硫化物、辉钼矿、辉铋矿和黝锡矿;由于黑钨矿与黄铜矿嵌布关系紧密,解离出来的黑钨矿矿粒将有较多与黄铜矿的共嵌体,因此,重选钨精矿中将含有较多的黄铜矿,从黑钨矿的细测嵌布粒度看,矿石需磨矿至0.3 mm以下,才可有70%以上的"干净"黑钨矿解离出来;锡石嵌布粒度较细多在0.3 mm以下,一般在0.1 mm以下;黝锡矿嵌布粒度不均匀,从0.2 mm至0.001 mm都有分布,一般在0.1 mm以下;辉钼矿属于粗粒嵌布。     

磷灰石晶体及表面基因的第一性原理计算

基于第一性原理的 MS软件 CASTEP模块,首先对磷灰石矿物晶胞进行了 几何优化,计算得到了其能带结构、态密度、Mulliken布居,然后建立并优化了3种不同（001）表面,分别 计算其表面能,并计算了磷灰石（001）低能面的差分电荷密度。结果表明：磷灰石晶体的禁带宽度为 5.657 eV,属于绝缘体 ,其能带主要分布在-38.5~-15.1 eV 之间。O3-Ca1 键布居值最小,是断裂概率较高的键,且 O3 的 2p 轨道在费米 能级附近电子密度贡献最大,易作为活性位点参加矿浆里的物理化学反应。相对于 PO₄终端面和 Ca1-Ca1 终端面, Ca1 终端面具有最低的表面能,性质最稳定,是自然界存在概率较高的表面。（001）表面的差分电荷密度分析表明 ,与 O3-Ca1 键相比,O3-Ca2 键共价性更强,键较难断裂,这与 Mulliken 键布居分析结果相符。磷灰石晶体和表 面的第一性原理计算结果可以为完善基因矿物加工数据库的建设和磷矿浮选药剂作用原理分析提供参考和指导。