《離子液體處理黃銅礦的基礎研究》是依託昆明理工大學，由田國才擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：離子液體處理黃銅礦的基礎研究
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：田國才
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發展高效、清潔、節能的黃銅礦濕法冶金新理論與新技術是目前冶金領域的研究熱點和難點。本項目將以價格低廉的氯化膽鹼為基體，根據現代分子和材料設計的研究思路，利用先進的量子化學方法計算不同取代基的氯化膽鹼的結構與性質的關係；採用第一性原理研究礦物晶體及表面結構和性質、確定活性點，研究礦物與離子液體的相互作用，確定最佳作用方式和條件；設計併合成出高效、價格低廉的功能離子液體，掌握離子液體的設計準則；探討黃銅礦物在所得離子液體中的溶解性能、反應機理、溶解過程的熱力學和動力學；研究溶出液中物種的存在形式、化學平衡關係、相互作用規律和分配機制；探索有價元素/雜質元素的分離純淨化機制、調控原理和方法；研究有價元素從所設計離子液體中電沉積的機理和方法，揭示電積過程的微觀機理；考察反應過程中離子液體性能的變化，實現離子液體循環使用；形成離子液體處理黃銅礦的技術原型，實現黃銅礦資源的高效、節能和清潔利用。
結題摘要
發展高效、清潔、節能的黃銅礦濕法冶金新理論與新技術是目前冶金領域的研究熱點和難點，項目提出採用新型綠色溶劑離子液體來處理黃銅礦，完成的工作包括:(1)採用密度泛函理論方法研究了咪唑和膽鹼類離子液體的結構與性質的關係。分析了離子液體分子的全局反應活性及局部反應活性，發現咪唑類離子液體的活性點位咪唑環上和陰離子基團上，膽鹼類離子液體分子的反應活性點位於膽鹼陽離子上;(2)採用第一性原理研究了黃銅礦晶體及其表面的結構特性、確定了活性位點。發現黃銅礦費米能級附近Fe和S的軌道密度較大，Fe和S具有較高活性。Fe與Cu原子相比，Fe原子失去更多的電子，S-Fe鍵的共價性比S-Cu強，表明S和Fe之間的相互作用較強。第一性原理與分子動力學模擬相結合研究了離子液體與礦物間的相互作用機制，確定了最佳作用方式和條件。發現咪唑類離子液體比膽鹼類離子液體更容易發生反應，預測出最佳的浸出劑為硫酸氫類離子液體;(3)研究了不同離子液體中黃銅礦的浸出行為，進一步證實硫酸氫咪唑系列離子液體為最佳浸出劑，與理論預測一致。研究了黃銅礦的溶解熱力學及氧化劑對浸出的影響，篩選出雙氧水、重鉻酸鉀、溴酸鉀和碘酸鉀四種最佳氧化劑;(4)系統研究了離子液體水溶液中黃銅礦氧化浸出行為，探討了離子液體類型和濃度、粒度、轉速、溫度和氧化劑濃度等因素對浸出的影響，揭示了浸出過程的動力學機理。發現有效浸出劑的選擇依賴於氧化劑，與四種氧化劑對應的最佳的浸出劑分別為[Hmim]HSO4，[Emim]HSO4，[Bmim]HSO4和[Emim]HSO4。採用這四種氧化劑2小時內Cu的浸出率均可達到90%以上;(5)考察了離子液體溶液中離子的存在形式，遷移輸運及其對體系物化性質的影響;(6)考查了浸出後的離子液體體系的循環使用，發現浸出液經活性炭處理後循環 4 次仍不會導致離子液體的降解和Cu浸出率的降低。研究工作進一步表明離子液體作為一種可設計選擇性好、易循環利用的綠色溶劑用於黃銅礦濕法冶金可顯著縮短浸出時間提高Cu浸出率，實現黃銅礦資源的高效、節能和清潔利用。發表學術論文18餘篇,SCI/EI收錄7餘篇,授權發明專利4項，參加國內外學術會議7次並作分會報告，畢業研究生5名，在讀5人.團隊能力和水平得到進一步提升，負責人遴選為博導，獲雲南省引進高層次人才工作經費和省中青年學術技術帶頭人後備人才項目支持,團隊成員晉升高級職稱。
