铜铅锌多金属硫化矿浮选分离基础研究

铜铅锌铁多金属硫化矿的浮选分离一直是国内外选矿界研究的重点和难点。本项目主要研究铜铅锌铁多金属硫化矿的表面性质对浮选行为的影响；研究浮选剂（捕收剂和抑制剂）／硫化矿物/水溶液体系中，各种相互作用溶液化学行为及复杂界面相互作用；利用QSAR方法开发多金属硫化矿的高选择性浮选剂，根据浮选药剂所需具备的功能和结构，进行浮选剂极性基及烃链结构设计；研究浮选剂对各种矿物表面电性、润湿性及浮选行为的影响，及浮选剂在各种矿物表面的吸附行为与机理；研究电极反应过程的可逆性，化学反应历程、电极表面吸附等，测量电极反应参数（阳极峰电流、阴极峰电流、阳极峰电位和阴极峰电位），判断其控制步骤和反应类型对浮选药剂与矿物作用的影响。从而形成铜铅锌多金属硫化矿浮选分离新技术，为我国铜铅锌浮选分离和提高矿产资源综合利用率，具有重要的理论意义和实际价值。

随着矿产资源的大规模开采利用，我国矿产资源出现品位低、多金属共生、复杂难处理等特点，长期无法得到有效利用，因此，开展低品位复杂多金属矿产资源的高效利用是解决我国金属矿产资源严重短缺的重要途径。本研究主要以黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等硫化矿为研究对象，结合浮选方法和药剂开发及一些测试手段进行铜铅锌多金属硫化矿分离基础研究。主要研究了矿物表面结构和表面性质的关系；在此基础上针对性利用QSAR 进行选择性较好的捕收剂、抑制剂的设计开发，并进行组合药剂试验研究；通过电化学手段研究了各种电化学平衡反应对硫化矿物表面电化学反应进程的影响；最终进行了复杂多金属硫化矿的实际矿石浮选分离试验。通过研究得出以下重要结果和结论：1.硫化矿表面与药剂的作用很大程度上与表面活性有关，而表面活性与表面杂质、缺陷的类型有关，也就是硫化矿的表面结构在很大程度上决定了矿物与药剂的作用，直接影响到矿物的浮选指标。硫化矿表面解离性质与矿物表面的电性、相邻晶面的层间距、断裂键密度和表面能有关。2.针对矿物结构特点，结合药剂分子定量构效关系，发现和确定对化合物的各种性质起决定作用的结构因素，设计并合成了对黄铜矿具有高选择性捕收能力的药剂（N-戊基-O-戊氧羰基硫氨酯），并揭示了这些捕收剂选择性结构方面的机理；利用工业废物改进合成了对方铅矿和闪锌矿抑制能力较强的高选择性抑制剂。3. 单矿物浮选试验和实际矿石浮选试验表明设计的药剂有较好的选择性，能对多金属硫化矿进行有效分离。4. 应用红外光谱、紫外光谱、接触角测量等各种测试手段对药剂的作用机理做了大量的验证工作。同时，由于硫化矿属于半导体，涉及到电子转移等问题，因此通过循环伏安等电化学测试手段研究了各类药剂与矿物之间的反应历程、表面产物等。