硫化矿物的浮选电化学与浮选行为

研究黄铜矿、黄铁矿、方铅矿等矿物在有/无捕收剂两种情况下的浮选行为,考察浮选与矿浆电位的关系。结果表明:当pH值分别小于4.0时,黄铜矿无捕收剂浮选的电位区间为0~0.9 V;当pH值为4.0或11.0时,矿浆电位大于0.85 V以后,黄铁矿的浮选回收率低于20%;当pH值为11.0时,黄铜矿无捕收剂浮选的矿浆电位区间为0.35~0.85 V。当pH值为10.0、丁黄药浓度为5×10-5 mol/L时,方铅矿浮选的矿浆电位为0.45~0.55 V,而黄铜矿在0.45~0.80 V的电位区间具有良好的浮选性能;对闪锌矿而言,当pH值为9.0时,矿浆电位在-0.40~0.80 V区间都不具有良好的可浮性。在浮选体系中,黄铜矿表面氧化会产生元素S0,当矿浆电位从-0.2V增大至0.6 V,黄铜矿表面氧化产生的元素S的数量逐渐增大,黄铜矿的无捕收剂浮选性能越来越好。从南京和青海2个铅锌矿山的应用情况来看,采用电位调控浮选技术可以大幅度缩短铅矿石的浮选时间,减少浮选机数量。例如在南京某铅锌矿,由于采用电位调控浮选技术,原来2个系列每天处理900 t矿石,现在采用一个系列即可处理。     

硫化矿的氧化与浮选机理的量子化学研究

本文用量子化学的CNDO/2方法计算了方铅矿和黄铁矿表面、氧的吸附以及氧化表面与乙基黄药相互作用体系.讨论了这两种矿物的表面电子结构,描述了方铅矿浮选的离子交换机理和黄铁矿浮选的双黄药分子吸附机理;研究了氧在硫化矿捕收剂浮选和无捕收剂浮选中的重要作用.     

N-丁氧丙基-N′-乙氧羰基硫脲对硫化矿物的浮选行为与吸附机理

通过考察N-丁氧丙基-N′-乙氧羰基硫脲(BOPECTU)对黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿的浮选行为,研究其与Cu2+、Zn2+、Fe3+或Fe2+的作用及其在这3种硫化矿物表面的吸附机理。结果表明:BOPECTU可通过其分子中的硫和氮原子与溶液中的Cu2+作用而生成螯合物,而BOPECTU与Zn2+、Fe3+或Fe2+之间的作用较弱,实验条件下可能不存在化学作用。BOPECTU是黄铜矿的优良捕收剂,其浮选黄铜矿适宜的pH值范围为6.0~10.0,而其对黄铁矿和闪锌矿的捕收能力较弱。红外光谱结果表明,BOPECTU主要以化学作用方式吸附在黄铜矿表面,而其在黄铁矿和闪锌矿表面的吸附可能为物理吸附。     

H_2O_2处理后的黄铜矿和黄铁矿对黄药的吸附作用及其浮选分离（英文）

通过一系列浮选试验和矿物表面分析技术研究H_2O_2处理对黄药浮选分离黄铜矿与黄铁矿的影响。浮选试验结果表明,H_2O_2对两种矿物的浮选行为具有一定影响,H_2O_2对黄铁矿的抑制效果强于黄铜矿。在一定H_2O_2浓度条件下,黄铜矿在pH 9.0时可从黄铁矿中选择性分离出来,此时黄铜矿的回收率达84%以上,而黄铁矿回收率低于24%。Zeta电位、紫外-可见分光光谱以及红外光谱等分析结果表明,H_2O_2处理后的两种矿物对捕收剂的吸附量不同,黄铜矿表面对黄药的吸附量远远大于黄铁矿表面对黄药的吸附量。红外光谱和XPS分析结果表明,H_2O_2处理可大幅度提高黄铁矿表面的亲水性,从而抑制捕收剂的吸附,使其可浮性下降;而黄铜矿对H_2O_2不产生吸附,因此对黄药的吸附和对二黄原酸的氧化效果较好,黄铜矿的浮选回收率较高。     

黄原胶在黄铜矿和闪锌矿浮选分离中的作用及机理

通过纯矿物浮选试验、吸附量和动电位测试及X射线光电子能谱(XPS)分析,研究黄原胶对黄铜矿、闪锌矿浮选行为的影响,考察黄原胶对闪锌矿的抑制作用机理。结果表明:捕收剂为丁黄药时,黄铜矿和闪锌矿基本都可浮,难以分离。黄原胶能较强地抑制闪锌矿且不随pH的变化而变化,而对黄铜矿的抑制作用较弱且随pH降低抑制效果增强。使用黄原胶为抑制剂时,在pH 7～11区间可以实现黄铜矿和闪锌矿的浮选分离。黄原胶在黄铜矿和闪锌矿表面均能吸附,但其在黄铜矿表面的吸附量显著高于在闪锌矿表面的吸附量,同时对闪锌矿表面性质影响也较大。黄原胶主要通过与闪锌矿表面生成的氧化锌或氢氧化锌发生化学反应而吸附在闪锌矿表面,因此黄原胶更容易吸附在容易氧化的闪锌矿表面。     

磨矿介质形状对铜硫浮选分离的影响

本文系统研究了段介质和球介质对黄铜矿和黄铁矿磨矿及浮选过程的影响。单矿物、混合矿及实际矿浮选结果表明,段介质可以提高黄铜矿和黄铁矿的浮选回收率,促进铜硫浮选分离。磨矿实验、粒度分布和扫描电镜结果表明,段介质可产生更多尺寸均一、具有棱角且伸长率较高的颗粒,选择性研磨粗颗粒和黄铁矿,有效避免黄铜矿过磨。X射线衍射分析结果表明,段介质能使黄铜矿暴露更多(112)面,使黄铁矿暴露较多(200)面。捕收剂与黄铜矿(112)面的作用能较黄铁矿(200)面更高,因此,段介质可强化黄铜矿和黄铁矿颗粒间的可浮性差异,改善铜硫浮选分离效果。本研究对通过优化磨矿作业条件强化矿物浮选分离提供一定指导意义。     

新型铜硫浮选分离硫氨酯捕收剂的合成及吸附机理（英文）

设计合成一种新型铜硫浮选分离捕收剂：O-异丙基-N,N-二乙基硫代氨基甲酸酯(IPDTC)。先利用密度泛函理论计算IPDTC的电子结构。结果表明,IPDTC比O-异丙基-N-乙基硫代氨基甲酸酯(Z-200)具有更高的最高占据分子轨道能量和更低的电负性。根据相互作用能判据预测IPDTC具有较强的捕收能力。浮选试验表明,IPDTC对黄铜矿和黄铁矿的捕收能力强于Z-200。通过表面张力、吸附量、XPS、FTIR和zeta电位等方法研究捕收剂的浮选机理。研究发现,IPDTC可降低溶液表面张力。IPDTC在黄铜矿表面的吸附能力强于黄铁矿,这与浮选试验结果相吻合。FTIR、zeta电位和XPS结果表明,IPDTC通过形成Cu—S—C键在黄铜矿表面发生较强的吸附作用,但在黄铁矿表面的吸附作用较弱。     

铁闪锌矿的浮选行为及其表面吸附机理

通过浮选实验和红外光谱测定, 考查了铁闪锌矿在无捕收剂或以乙黄药为捕收剂时的浮选行为.结果表明: 铁闪锌矿在酸性条件下, 可实现无捕收剂浮选, 硫酸铜的活化效果不明显; 在乙黄药体系下, 铁闪锌矿只能在酸性条件下可浮, 表面生成产物主要为乙黄原酸锌; 但有硫酸铜存在时, 铁闪锌矿可浮性得到大大改善, 当硫酸铜用量达到一定程度, 在整个pH值范围内铁闪锌矿均有较好的可浮性, 铁闪锌矿表面生成物为CuEX.     

闪锌矿的电化学调控浮选

研究了电化学调控下闪锌矿的黄药捕收剂浮选行为和无捕收剂浮选行为.发现矿浆的氧化环境即高的矿浆电位能促进闪锌矿的浮选;矿浆的还原条件即添加还原剂能抑制闪锌矿的浮选.最后讨论了浮选机理.     

N-丙基-N′-乙氧羰基硫脲对黄铜矿和黄铁矿的浮选及其电化学行为（英文）

通过浮选试验,比较N-丙基-N′-乙氧羰基硫脲(PECTU)和丁基黄药(BX)对黄铜矿和黄铁矿浮选行为的影响,并利用动电位测试和电化学方法研究乙氧羰基硫脲与黄铜矿和黄铁矿的作用机理。浮选试验结果表明,相对于丁基黄药,乙氧羰基硫脲表现出对黄铜矿更强的捕收能力以及更好的选择性。与PECTU作用后,黄铜矿表面zeta电位向正方向移动,证明PECTU在黄铜矿表面发生了吸附。循环伏安曲线和塔菲尔测试结果表明,PECTU与黄铜矿表面相互作用后,吸附在黄铜矿电极表面的PECTU阻碍了黄铜矿自身的氧化和腐蚀。动电位和电化学测试结果表明,在弱碱性条件下,PECTU与黄铁矿几乎无相互作用。     

硫化钠对氰化抑制黄铁矿浮选的作用机理（英文）

通过浮选试验及电化学测试,研究戊基黄原酸钾(PAX)为捕收剂时硫化钠对氰化抑制黄铁矿浮选的作用机理。浮选结果表明,PAX和硫化钠单独使用时都可以提高氰化抑制黄铁矿的浮选回收率,但二者组合使用时对回收率的提升效果更加显著。电化学结果表明,PAX与硫化钠在氰化抑制黄铁矿的表面具有不同的作用形式,PAX可取代黄铁矿表面的氰根并以双黄药形式吸附于黄铁矿表面,导致黄铁矿表面疏水及可浮;而硫化钠可还原黄铁矿表面的铁氰化物并在黄铁矿表面生成单质硫和多硫化物,进而使黄铁矿表面疏水。组合使用时由于二者的协同作用会进一步提高黄铁矿的浮选回收率。     

硫化矿物表面天然疏水性的密度泛函理论研究(英文)

采用密度泛函理论研究了水在硫化矿物表面的吸附以及硫化矿物的天然可浮性。为了排除氧气和其他因素的影响,所有的计算模型都是在真空环境下建立的。水分子是在黄铁矿与闪锌矿的表面,而不是在水里。对于方铅矿、辉铜矿、辉锑矿和辉钼矿,水分子是在水里,而不是在这些矿的表面。另一方面,黄铁矿表面亲氮气而不亲水,而闪锌矿表面不能吸附水。结果表明,方铅矿、辉锑矿、辉铜矿及辉钼矿是疏水的,而闪锌矿是亲水的。黄铁矿具有一定的亲水性,但是它更倾向于亲气,这是因为黄铁矿与水的作用要比与氮气的作用弱。因此,黄铁矿、方铅矿、辉铜矿、辉锑矿及辉钼矿都具有天然可浮性。     

氰化黄铜矿表面活化剂的活化机理

在氰化黄铜矿浮选试验的基础上,通过微量热法和X射线光电子能谱(XPS)研究次氯酸钠和焦亚硫酸钠对氰化黄铜矿的活化机理。结果表明:氰化黄铜矿不经活化难以浮选,而次氯酸钠和焦亚硫酸钠都对其具有明显的活化效果。丁基黄药在未经活化的氰化黄铜矿表面吸附时的表观活化能较高,而次氯酸钠和焦亚硫酸钠的作用可分别将丁基黄药在氰化黄铜矿表面吸附时的表观活化能减少76.64%和79.84%,大幅降低了捕收剂的吸附难度。次氯酸钠和焦亚硫酸钠的作用可大幅降低氰化黄铜矿表面的CuCN含量,并使表面S元素浓度分别升高43.83%和72.13%,显著改善氰化黄铜矿表面的硫亏损状态。     

捕收剂预吸附对硫化矿与硅酸盐分离的影响

通过浮选试验、吸附量试验和红外光谱测试,考察捕收剂戊黄药(PAX)和抑制剂羧甲基纤维素(CMC)的添加顺序对绿泥石与黄铁矿浮选分离的影响,并研究其作用机理。结果表明:先加抑制剂羧甲基纤维素时,羧甲基纤维素是绿泥石的有效抑制剂,但也会抑制黄铁矿的浮选,影响绿泥石与黄铁矿的浮选分离;先加入捕收剂戊黄药时,羧甲基纤维素对黄铁矿的抑制作用减弱,而绿泥石的浮选回收不受影响,黄铁矿与绿泥石的分离选择性提高。抑制剂羧甲基纤维素能同时吸附在黄铁矿与绿泥石表面,而捕收剂戊黄药只能吸附在黄铁矿表面。戊黄药与羧甲基纤维素在黄铁矿表面存在竞争吸附,先加捕收剂时,戊黄药的预先吸附降低了羧甲基纤维素在黄铁矿表面的吸附量,减弱了羧甲基纤维素对黄铁矿的抑制作用,提高了黄铁矿与绿泥石的分离选择性。     

黄铜矿与方铅矿在硅酸钠和亚硫酸钠体系中的浮选分离和电化学机理（英文）

通过浮选和电化学方法研究黄铜矿和方铅矿在硅酸钠、亚硫酸钠分别作为单一抑制剂以及混合抑制剂条件下选择性分离的电化学机理。浮选实验表明,黄铜矿可浮性不受抑制剂的影响,而且在实验的抑制剂用量范围内,黄铜矿的回收率基本不变(80%)。方铅矿的浮选受到严重的抑制,抑制剂的抑制作用由强到弱的顺序为:混合抑制剂单一硅酸钠单一亚硫酸钠。电化学分析证明抑制剂在方铅矿表面作用强烈,产生亲水性物质,如亚硫酸铅、硫酸铅和正硅酸铅。电化学分析没有发现黄铜矿表面以及抑制剂的氧化,但发现黄铜矿的自我氧化作用被抑制。循环伏安结果与浮选结果非常吻合,表明黄铜矿主要与捕收剂O-异丙基-N-乙基硫代氨基甲酸酯作用,而方铅矿主要与抑制剂作用。     

黄铁矿表面黄药氧化还原反应的电极过程动力学

利用单矿物电位调控浮选和循环伏安扫描方法研究浮选与电位的关系,考察黄铁矿的浮选电位范围(电极电位),并绘制黄铁矿在不同环境中的φ—pH—c图。结果表明:黄铁矿与黄药作用的起始电位为0.1 V左右;电位在0.1 0.3 V之间时,反应受表面电子转移步骤控制;当电位大于0.3 V时,反应受传质过程控制。黄铁矿对黄药氧化起电催化作用。黄药在黄铁矿表面的吸附过程是整个反应的控制步骤,磨矿和搅拌均会影响捕收剂与黄铁矿的作用。     

硫代乳酸抑制剂分离辉钼矿与黄铜矿：浮选行为及机理（英文）

针对黄铜矿与辉钼矿可浮性相似导致分离难的问题，亟需开发一种经济与绿色的抑制剂。提出一种新型黄铜矿抑制剂硫代乳酸。通过单矿物和人工混合矿浮选实验，对硫代乳酸的浮选行为进行研究。单矿物浮选实验结果表明，硫代乳酸对黄铜矿具有较好的抑制效果，硫代乳酸作用后，黄铜矿浮选回收率从81%下降至9.7%，而辉钼矿浮选回收率仍保持在71%以上。人工混合矿浮选实验表明，黄铜矿与辉钼矿分离效果较好，高登选择性指数为12.9。采用FT-IR、XPS和AFM等方法研究硫代乳酸在辉钼矿和黄铜矿表面的反应机理，并提出可能的吸附模型。结果表明，硫代乳酸的—SH和—COOH基团优先占据黄铜矿表面活性铜位点，阻止丁基黄原酸钠在黄铜矿表面的化学吸附。     

巯基苯骈噻唑在黄铜矿和闪锌矿表面的吸附机理:第一性原理分析和光谱研究（英文）

通过红外光谱分析和密度泛函理论对2-巯基苯骈噻唑(MBT)与黄铜矿和闪锌矿表面的作用机理进行研究。红外光谱分析结果表明,当药剂与矿物作用后,黄铜矿表面出现MBT的特征峰,包括C=N,C=N-S和C-S的伸缩振动峰,其表面出现吸附产物CuMBT;但是,在闪锌矿表面未发现药剂MBT的特征峰。MBT以硫酮分子形式存在时更稳定,N原子和环外S原子易与金属发生反应,为反应活性位点。与闪锌矿(110)面相比,MBT更容易吸附在黄铜矿(112)面,它是通过五元环外的S原子的p和s轨道与Cu原子的d轨道形成正配键,从而在黄铁矿表面发生吸附。在真空条件下,以硫酮分子形式存在的MBT很难自发地吸附在闪锌矿(110)面。     

氧化物矿物与几个浮选药剂的作用及矿物表面电性质的影响

本文以含钛矿物为主研究某些氧化物矿物的表面电性质,几个捕收剂及调整剂在这些矿物表面的吸附及它们的可浮性三者之间的相互关系.讨论了氧化物矿物表面双电层的结构及介质pH值的影响.证明了氢离子和氢氧根离子是这些氧化物矿物的定位离子.在研究中观察到,对这些矿物而言,其电动电位的代数值,烷基硫酸盐类型捕收剂的吸附量及矿物的可浮性的增減有一致关系.证实了如下结论:阴离子捕牧剂在某些非硫化矿物表面的吸附及对这些矿物的捕收能力随其表面正电荷的增加而提高;反之,阳离子捕收剂的吸附及捕收能力则随这些矿物表面负电荷的增加而增加.以黑钨矿和萤石的浮选为例,检验了所得结论.电动电位测定和浮选的结果又一次证明了上述结论.因此,旷物表面电性质的研究看来可以为矿物的浮选分离提供一些重要线索.     

一水硬铝石型铝土矿铝硅浮选分离的溶液化学

分析了我国铝土矿中一水硬铝石和铝硅酸盐脉石矿物的晶体结构与表面性质,一水硬铝石与铝硅酸盐脉石矿物晶体结构的差异、表面断裂的Al-O和Si-O健及表面离子活性区的差别,可影响矿物表面的润滑性与可浮性,类质同象及各种晶格杂质离子也将影响浮选剂与矿物表面的相互作用和矿物可磨性,提出了正浮选、反浮吕硅分离的技术原型,用溶液化学与计算研究了其基本原理。结果表明,通过溶液化学计算可确定阴离子捕收剂正浮选脱硅时捕收剂,分散剂和PH三者之间的匹配关系,矿物的PZC与捕收剂的pKa值是阳离子捕收剂反浮选的主要控制参数,阴离子捕收剂反浮选时,铅盐和钙盐是浮选铝硅酸盐较理想的活化剂。