矽質難選氧化鋅礦誘變活化浮選機理研究

《矽質難選氧化鋅礦誘變活化浮選機理研究》是依託昆明理工大學，由章曉林擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：矽質難選氧化鋅礦誘變活化浮選機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：章曉林
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

矽質氧化鋅礦性質複雜，極其難選，提高其浮選效率一直是國內外選礦領域的一大難題。本項目通過前期的研究工作發現，在矽質氧化鋅礦的浮選過程中添加碳酸鹽,能顯著提高矽質氧化鋅礦的浮選回收率和浮選行為,為此,項目申請人提出了誘變活化浮選的新理念，擬研究浮選體系中碳酸鹽活化的行為特徵和規律。誘變活化浮選即在浮選體系中添加碳酸根離子進行攪拌，使難浮矽質氧化鋅礦表面附著一層碳酸根離子與礦物表面的金屬離子形成配合物或相變，然後再加入硫化劑進行硫化以形成新型硫化物,該新型硫化物更加容易與捕收劑作用，最後加入捕收劑進行浮選，達到高效回收難選氧化鋅礦物的目的。通過對該體系的誘變活化效應和鋅礦物表面微結構變化的深入系統研究，構建鋅礦物誘變活化浮選機制，揭示鋅礦物活化浮選和鋅礦物表面微結構誘變的本質，形成氧化鋅礦誘變活化浮選的系統理論，為我國難處理氧化鋅礦的高效利用提供技術支撐。

結題摘要

針對難處理矽質氧化鋅礦的特點，依照本研究提出的“誘變活化浮選機制”，採用浮選活性劑碳酸鹽將難浮氧化鋅礦物通過相變部分轉化為易浮的氧化鋅礦物，該過程的實現極大地提高了新體系的可浮性，解決了難選矽質氧化鋅難於浮選的難題。同時，從矽質氧化鋅礦的基本浮選行為，系統考察了單一活化劑—組合活化劑—捕收劑體系下異極礦的浮選分離效果，查明了活化劑（硫化劑）在異極礦表面的作用機理及異極礦在活化劑作用下捕收劑的吸附機理。 通過單礦物浮選試驗以及人工混合礦浮選試驗查明了異極礦的基本浮選行為和活化劑與捕收劑對浮選行為的影響，異極礦的最佳浮選pH值為10，NaHS對異極礦有較好的硫化效果。浮選過程中，採用先加Na2CO3再加NaHS的組合加藥方式順序，異極礦的活化效果顯著，但對石英和赤褐鐵礦沒有明顯的活化作用。在進行人工混合礦浮選試驗中，配合使用抑制劑，Na2CO3+NaHS+混合胺浮選體系能有效地將異極礦與石英和赤褐鐵礦進行浮選分離。 SEM-EDS測試結果表明：Na2CO3能夠改變異極礦表面的形貌和元素組成；通過密度泛函理論第一性原理的計算並結合X射線光電子能譜分析，認為Na2CO3與異極礦作用時， 與異極礦表面暴露的Zn離子之間形成了化學鍵，其中Zn的d軌道失去電子參與成鍵生成“類菱鋅礦”（類ZnCO3物質），從而使異極礦表面表現出類似菱鋅礦的浮選特徵，加入硫化劑後能夠促進異極礦的硫化，從而改善浮選效果。熱力學計算結果表明：在標準狀態下，該反應能夠自發進行。 通過紅外光譜分析、基於密度泛函理論第一性原理計算以及X射線光電子能譜分析可知，異極礦未與組合調整劑作用時，胺類捕收劑在異極礦表面以靜電引力引發的物理吸附為主，同時伴存氫鍵作用；而當異極礦與組合活化劑作用後，促進了胺類捕收劑在異極礦表面的物理吸附，同時由於異極礦表面“類菱鋅礦”中的Zn與胺中N原子的孤對電子發生絡合反應生成絡合物，發生化學吸附，從而使胺在異極礦表面的吸附增強，浮選效果得到改善。 研究過程除了對原來計畫內容進行了大量研究之外，還對相關內容進行了拓展和延伸，取得了預期的成果，完成了項目的研究任務。目前已授權專利4項；已發表標註基金號的論文19篇，其中SCI、EI收錄論文9篇。此外，還獲得了雲南省科技進步特等獎1項。 本項目研究成果可為我國難處理矽質氧化鋅礦資源的高效回收利用提供有益的理論支撐。