基于电位与可浮性差异调控分选滑石型铜钼矿物的基础研究

In view of talcose copper-molybdenum ore having similar surface properties and poor selectivity with flotation reagents in the flotation process, the single minerals of molybdenite, chalcopyrite and talc are studied as experiment subjects. Firstly, the correlation between mineral flotation behavior and mineral surface properties is researched based on theories of valence-bond theory, crystal chemistry, quantum chemistry, interfacial chemistry and flotation theory. Secondly, in order to select good-selectivity flotation agents, the group and hydrocarbon chain structure are designed and assembled based on the molecular orbital theory, flotation reagents molecular design theory and quantum chemical calculation. Then using electrochemical technology combination with surface chemical principle of flotation, the correlation between potential and flotation behavior is studied and potential is regulated and controlled for separation. Adjusting mechanisms of flotation reagents and potential are established via potentiodynamic test, high-performance liquid chromatograph, molecular dynamics, infrared spectroscopic and electrochemical workstation to eliminate the worsening effect of talc, and then to increase the molybdenite and chalcopyrite recovery. Meanwhile, the chemical bonding and mechanism between flotation reagents and minerals, regulation principles of flotation potential are researched. In conclusion, the proposal not only has important study value but also has significant application value.

针对滑石型铜钼矿浮选体系中存在的矿物表面性质相似、与浮选药剂作用选择性差的问题，拟以辉钼矿、黄铜矿、滑石为研究对象，运用价键理论、晶体化学、量子化学、界面化学和浮选理论等，研究矿物表面特性与浮选行为的关系；依据分子轨道理论、浮选药剂分子设计理论和量子化学计算，进行浮选药剂基团及烃链结构的分子设计和组装，甄选具有良好选择性的浮选药剂；采用电化学技术和矿物浮选表面化学原理相结合的方式，研究矿浆电位与矿物浮选行为的关系，并以此对电位进行调控，实现辉钼矿与黄铜矿的分离；采用动电位测试、高效液相色谱仪分析、动力学模拟、红外光谱、电化学工作站，研究浮选药剂与矿物的成键方式和作用机理以及浮选电位的调控原理，建立浮选药剂、浮选电位对矿物浮选行为的联合调控机制，研究结果将消除滑石对硫化矿浮选的影响，同时可以最大程度的对辉钼矿和黄铜矿资源进行回收利用。因此，该项目具有重要的研究意义和推广应用价值。

铜、钼作为常见的伴生矿产资源，在选矿生产中分离难度很大，尤其是脉石矿物中含有滑石时，由于滑石天然疏水且与辉钼矿可浮性相近，使得浮选分离变的更加困难，严重制约了此类资源的利用水平。本项目针对上述问题，提出了开展基于电位与可浮性差异调控分选滑石型铜钼矿物的基础研究。首先从矿物的晶体结构和表面性质入手，研究了矿物晶面的各向异性及相互间的作用，揭示了滑石与辉钼矿难以浮选分离的内在机制。在此基础上，研究了金属离子、抑制剂及药剂组装对矿物浮选行为的影响，查清了金属离子影响矿物可浮性与其存在形式有关，取决于溶液的pH值；筛选得到对辉钼矿具有良好选择性抑制作用的酵母淀粉和葡聚糖；查明了药剂组装在矿物表面的作用机理，建立矿物可浮性差异调控作用模型，实现硫化矿与滑石的有效分离；通过自制外控电位浮选装置，研究不同粒级、pH及外控电位大小对黄铜矿、辉钼矿及伴生矿物浮选行为的影响：矿物粒度越小，可浮性受外控电位影响越小；在pH值为6~11时更有利于“抑铜浮钼”；黄铜矿和辉钼矿可浮性均随外控电位降低而降低，而黄铜矿受影响程度更大；外控还原电位对伴生的黄铁矿、斑铜矿和辉铜矿都有明显的抑制作用；当外控电位低于-200 mV（vs.Ag/AgCl）时，电位越低，越有利于矿物表面黄药的解析；黄铜矿和辉钼矿在还原电位下都比较稳定，在氧化电位下黄铜矿比辉钼矿更容易氧化；电化学和XPS分析发现：外控还原电位作用使黄铜矿表面生成了亲水的Fe-O-OH，导致黄铜矿表面亲水，可浮性下降；而辉钼矿表面不变，能保持较好的可浮性，使辉钼矿和黄铜矿实现分离。本项目研究成果揭示了滑石对硫化矿浮选的影响机制和铜钼电位调控浮选机理，为促进含滑石铜钼矿的工业应用提供了理论基础和指导依据。项目发表论文8篇，其中SCI、EI收录4篇，申请专利5项，其中授权3项。培养硕士生1名，在读研究生1名，获优秀科技论文奖1项。