硅质难选氧化锌矿诱变活化浮选机理研究

Due to the complex nature of siliceous refractory zinc oxide ore, to improve the flotation efficiency has been a major problem in the field of domestic and international mineral processing. Applicant found by preliminary research work, adding carbonate could make flotation recovery and flotation behavior of siliceous zinc oxide ore improve significantly. Therefore, the project applicant proposed the new idea of inducing activation flotation; it intends to study on the behavioral characteristics and phenmenon of carbonate activation. Inducing activation flotation process followed, stiring after adding carbonate ion in the flotation system, which makes carbonate ions adsorp to the surface of siliceous refractory zinc oxide ore, and form complexes, then adding sulfide to pulp for generating new easier floating sulfide, finally, adding collector and floating, to achieve the purpose of efficiently recycling of refractory zinc oxide ore. Carbonate has the function of activation in the whole process of flotation. Through systematic research on inducing activation and zinc mineral surface micro-structural change, the mechanism of zinc mineral inducing activation flotation can be built, and the essence of zinc mineral inducing activation flotation and zinc mineral surface microstructure inducing can be revealed. At the same time, the system theory of inducing activation flotation of zinc oxide ore can be formed, and they can provide new technical and theoretical support for refractory zinc oxide ore in China.

硅质氧化锌矿性质复杂，极其难选，提高其浮选效率一直是国内外选矿领域的一大难题。本项目通过前期的研究工作发现，在硅质氧化锌矿的浮选过程中添加碳酸盐,能显著提高硅质氧化锌矿的浮选回收率和浮选行为,为此,项目申请人提出了"诱变活化浮选"的新理念，拟研究浮选体系中"碳酸盐活化"的行为特征和规律。"诱变活化浮选"即在浮选体系中添加碳酸根离子进行搅拌，使难浮硅质氧化锌矿表面附着一层碳酸根离子与矿物表面的金属离子形成配合物或相变，然后再加入硫化剂进行硫化以形成新型硫化物,该新型硫化物更加容易与捕收剂作用，最后加入捕收剂进行浮选，达到高效回收难选氧化锌矿物的目的。通过对该体系的"诱变活化效应"和锌矿物表面微结构变化的深入系统研究，构建锌矿物"诱变活化浮选"机制，揭示"锌矿物活化浮选"和"锌矿物表面微结构诱变"的本质，形成氧化锌矿"诱变活化浮选"的系统理论，为我国难处理氧化锌矿的高效利用提供技术支撑。

针对难处理硅质氧化锌矿的特点，依照本研究提出的“诱变活化浮选机制”，采用浮选活性剂碳酸盐将难浮氧化锌矿物通过相变部分转化为易浮的氧化锌矿物，该过程的实现极大地提高了新体系的可浮性，解决了难选硅质氧化锌难于浮选的难题。同时，从硅质氧化锌矿的基本浮选行为，系统考察了单一活化剂—组合活化剂—捕收剂体系下异极矿的浮选分离效果，查明了活化剂（硫化剂）在异极矿表面的作用机理及异极矿在活化剂作用下捕收剂的吸附机理。. 通过单矿物浮选试验以及人工混合矿浮选试验查明了异极矿的基本浮选行为和活化剂与捕收剂对浮选行为的影响，异极矿的最佳浮选pH值为10，NaHS对异极矿有较好的硫化效果。浮选过程中，采用先加Na2CO3再加NaHS的组合加药方式顺序，异极矿的活化效果显著，但对石英和赤褐铁矿没有明显的活化作用。在进行人工混合矿浮选试验中，配合使用抑制剂，Na2CO3+NaHS+混合胺浮选体系能有效地将异极矿与石英和赤褐铁矿进行浮选分离。. SEM-EDS测试结果表明：Na2CO3能够改变异极矿表面的形貌和元素组成；通过密度泛函理论第一性原理的计算并结合X射线光电子能谱分析，认为Na2CO3与异极矿作用时， 与异极矿表面暴露的Zn离子之间形成了化学键，其中Zn的d轨道失去电子参与成键生成“类菱锌矿”（类ZnCO3物质），从而使异极矿表面表现出类似菱锌矿的浮选特征，加入硫化剂后能够促进异极矿的硫化，从而改善浮选效果。热力学计算结果表明：在标准状态下，该反应能够自发进行。 .通过红外光谱分析、基于密度泛函理论第一性原理计算以及X射线光电子能谱分析可知，异极矿未与组合调整剂作用时，胺类捕收剂在异极矿表面以静电引力引发的物理吸附为主，同时伴存氢键作用；而当异极矿与组合活化剂作用后，促进了胺类捕收剂在异极矿表面的物理吸附，同时由于异极矿表面“类菱锌矿”中的Zn与胺中N原子的孤对电子发生络合反应生成络合物，发生化学吸附，从而使胺在异极矿表面的吸附增强，浮选效果得到改善。. 研究过程除了对原来计划内容进行了大量研究之外，还对相关内容进行了拓展和延伸，取得了预期的成果，完成了项目的研究任务。目前已授权专利4项；已发表标注基金号的论文19篇，其中SCI、EI收录论文9篇。此外，还获得了云南省科技进步特等奖1项。. 本项目研究成果可为我国难处理硅质氧化锌矿资源的高效回收利用提供有益的理论支撑。