銅鉛鋅鐵主要硫化氧化礦物浮選的基礎(chǔ)理論研究.pdf

1、本文針對(duì)銅鉛鋅鐵典型的硫化礦(黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦)、銅鉛鋅典型的碳酸鹽礦物(孔雀石、白鉛礦和菱鋅礦)和鐵氧化礦物(磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦)利用4種黃藥類捕收劑(乙基黃藥、丁基黃藥、辛基黃藥和十二烷基黃藥)、乙硫氮、丁基銨黑藥、2種胺類捕收劑(十二烷基胺和十八烷基胺)、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、油酸和非離子型(異丙)乙硫氨酯展開(kāi)了浮選純礦物研究，并對(duì)12種捕收劑分別與10種試驗(yàn)礦物(未活化)作用后進(jìn)行了FTIR研究。在總

2、結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上提出了應(yīng)用分子力學(xué)的方法對(duì)12種捕收劑分別與9種試驗(yàn)礦物作用進(jìn)行了模擬和計(jì)算。
　　 根據(jù)浮選試驗(yàn)、紅外測(cè)試結(jié)果，應(yīng)用分子力學(xué)模擬和計(jì)算的捕收劑與礦物表面作用的模型和能量進(jìn)行了分析，指出捕收劑與礦物表面作用的分子力學(xué)能量分析方法是可以解釋捕收劑-礦物體系的相互作用。
　　 經(jīng)過(guò)系列的浮選試驗(yàn)研究，認(rèn)為試驗(yàn)的藥劑不存在傳統(tǒng)意義的硫化礦捕收劑和氧化礦捕收劑。其中油酸是所有試驗(yàn)礦物的捕收劑，不管礦物是銅鉛鋅鐵

3、硫化礦物、銅鉛鋅碳酸鹽礦物還是鐵氧化礦物；高級(jí)黃藥是試驗(yàn)的硫化礦物和銅鉛鋅碳酸鹽礦物的高效捕收劑；胺類捕收劑是硫化礦和銅鋅碳酸鹽礦物、磁鐵礦的捕收劑；傳統(tǒng)意義上氧化礦捕收劑烷基硫酸、烷基磺酸是典型銅鉛鋅鐵硫化礦和銅鉛鋅碳酸鹽礦物的捕收劑。
　　 不同碳鏈長(zhǎng)度黃藥的試驗(yàn)證實(shí)：在同一黃藥官能團(tuán)上，隨著烴鏈長(zhǎng)度的增加，藥劑的logP值增加(藥劑的疏水性增加)，藥劑與礦物作用能的絕對(duì)值也略有增加，對(duì)銅鉛鋅鐵典型硫化礦和銅鉛鋅碳酸鹽礦物的

4、捕收能力也增加。其中辛基黃藥和十二烷基黃藥呈現(xiàn)出好的捕收能力。
　　 紅外光譜檢測(cè)結(jié)果與不限定捕收劑用量的浮選試驗(yàn)結(jié)果在總體上有較好的相關(guān)關(guān)系，但仍然存在部分不一致的情況。1)對(duì)于銅鉛鋅鐵硫化礦物，凡是紅外光譜檢測(cè)到銅鉛鋅鐵硫化礦物表面存在捕收劑特征吸收峰的捕收劑是可以浮游硫化礦的，但未檢測(cè)到特征吸收峰的試驗(yàn)藥劑，仍然可以浮游硫化礦。2)對(duì)未活化的3種銅鉛鋅碳酸鹽礦物，紅外光譜檢測(cè)到捕收劑特征吸收峰的捕收劑中較長(zhǎng)烴鏈藥劑是可以浮

5、游這些碳酸鹽礦物的；但未出現(xiàn)紅外光譜捕收劑特征吸收峰的藥劑，其中疏水性強(qiáng)的捕收劑仍然可以浮游未活化碳酸鹽礦物；對(duì)于那些出現(xiàn)紅外光譜特征吸收峰的藥劑，但可能因?yàn)檫@些藥劑的疏水性不夠強(qiáng)而不能浮游未活化的碳酸鹽礦物；在碳酸鹽礦物表面不出現(xiàn)紅外光譜特征吸收峰的藥劑，其中烴鏈較短的捕收劑也不能浮游碳酸鹽礦物。3)對(duì)于3種鐵氧化礦物，捕收劑與鐵氧化礦物作用后出現(xiàn)紅外特征吸收峰的可以浮游鐵氧化礦物，沒(méi)有紅外特征吸收峰的捕收劑將不能浮游鐵氧化礦物。

6、r>　　 捕收劑-礦物表面相互作用的分子力學(xué)模擬和計(jì)算結(jié)果結(jié)合礦物的浮選試驗(yàn)和紅外測(cè)試結(jié)果，同時(shí)應(yīng)用捕收劑的logP值(捕收劑的酯水分離系數(shù))可以較好地解釋捕收劑-礦物表面作用的現(xiàn)象。
　　 本文通過(guò)分子力學(xué)模擬和計(jì)算認(rèn)為捕收劑總體上是以直立式(官能團(tuán)作用)與礦物表面的金屬原子(或者胺捕收劑分子和離子的氫原子與礦物表面的非金屬原子作用)相互作用，其可能性比以平臥式(官能團(tuán)和碳鏈與礦物表面共同作用)作用于硫化礦表面的可能性大。<

7、br>　　 根據(jù)水分子和氫氧根離子與9種試驗(yàn)礦物表面相互作用能而判斷出水分子和氫氧根離子是可以在礦物表面形成水化層的；其作用能是捕收劑與礦物表面作用時(shí)必須克服的能壘。
　　 二硫代類捕收劑(黃藥、黑藥和硫氮類)的兩個(gè)二硫代原子是與黃銅礦表面鄰近的銅和鐵原子相互作用的。二硫代類捕收劑官能團(tuán)中只能由一個(gè)硫原子與孔雀石和白鉛礦表面的一個(gè)金屬原子相互作用，而不是兩個(gè)二硫代原子共同與礦物表面兩個(gè)鄰近的金屬原子作用。
　　 分子力

8、學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)合藥劑的logP值可以較好地解釋銅鉛鋅碳酸鹽礦物浮選的規(guī)律性，即分子力學(xué)數(shù)據(jù)可以判斷捕收劑能否克服礦物表面的水化層而與礦物表面作用，而logP值較大的捕收劑才使礦物表面足夠疏水，也就是可以浮游銅鉛鋅碳酸鹽礦物。
　　 總體上銅鉛鋅鐵氧化礦與硫化礦相比，捕收劑與氧化礦(碳酸鹽和氧化物)作用能的絕對(duì)值降低了，也就是捕收劑與氧化礦(碳酸鹽和氧化物)的作用能力比硫化礦的作用能力減弱了。對(duì)銅鉛鋅碳酸鹽礦物的浮選需要加大捕收劑的用量

9、或者增加logP值(增加藥劑的疏水性)才能更好地浮游氧化礦(碳酸鹽和氧化物)。
　　 分子力學(xué)模擬和計(jì)算結(jié)果指出捕收劑以平臥式(官能團(tuán)和碳鏈與礦物表面共同作用)作用于礦物表面的可能性隨著烴鏈的加長(zhǎng)而減小，所有的試驗(yàn)捕收劑中乙基黃藥和硫氨酯克服水分子作用層后形成平臥式作用的可能性比較大，其它捕收劑的可能性不大。在黃銅礦表面所有試驗(yàn)捕收劑的這種作用形式是不可能的。
　　 論文通過(guò)分子力學(xué)模擬和計(jì)算捕收劑-礦物表面的作用有利于