含银方铅矿表面药剂吸附的量子化学计算、微量热动力学及电化学研究

Galena is an important Ag-bearing mineral. Flotation separation of Ag-bearing galena is the main way to obtain silver. In this project,，the structure and chemical properties of Ag in galena will be studied, by using density functional theory; and the influence of Ag on galena crystal and electronic structures will be investigated. The frontier orbitals of Ag -bearing galena will be discussed are researched, and the frontier orbital model of interaction between flotation reagent molecules and galena will be constructed. In addition， on the basis of study of the adsorption of common flotation reagents and different groups such as xanthate, diethyl dithiocarbamate, ammonium dibutyl dithiophosphate, OH-, CaOH+, CrO42- and MnO4- on different content of Ag galena surface, the interaction model of flotation reagents with Ag-bearing galena surface will be set up, and the effect of silver content on adsorption parameters will be investigated.Flotation reagents adsorption process and mechanism on the natural and synthetic Ag-bearing galena surface will be exploided by using modern microcalorimetry methods and electrochemical principles, to obtain the thermal kinetic and electrochemical parameters By comparison and analysis, the quantum chemical calculations are associated with the experimental measurements, and flotation reagent adsorption mechanism on Ag-bearing galena surface and its floatation behavior will be explained from different angles. This study will provide theoretical guidance and experimental evidence for Ag-bearing galena flotation separation.

方铅矿是重要的载银矿物，含银方铅矿的浮选分离是获得银金属的主要途径。本项目采用密度泛函理论方法研究银在方铅矿中的结构及化学态，考察银杂质对方铅矿晶体及电子结构的影响；研究银杂质对方铅矿前线轨道的影响，建立浮选药剂分子与矿物作用的前线轨道模型;考察常用浮选药剂分子及官能团如黄药、乙硫氮、黑药、氢氧根、羟基钙、铬酸根和高锰酸根在不同银含量方铅矿表面的吸附，建立浮选药剂分子与矿物表面作用模型，同时考察银含量对药剂吸附参数的影响；通过现代微量热原位热动力学方法和电化学实验考察天然和人工合成的含银方铅矿表面吸附浮选药剂过程，获得相关微量热动力学和电化学参数。通过对比分析把量子化学计算和实验测试结果关联起来，多角度解释含银方铅矿与浮选药剂作用机理及其浮选行为，为含银方铅矿的浮选分离提供理论及实验依据。

方铅矿是获得铅金属的主要来源，天然的方铅矿中常含有 Ag, Cu, Bi 和Mn杂质等，而银是最主要的杂质，因此研究含银方铅矿与浮选药剂之间的相互作用可以有效的通过浮选分离来获得铅、银金属。. 本项目采用密度泛函理论方法研究银在方铅矿中的结构及化学态，考察银杂质对方铅矿晶体及电子结构的影响；研究了银杂质对方铅矿前线轨道的影响，建立了浮选药剂分子与矿物作用的前线轨道模型;考察了黄药、乙硫氮、黑药、氢氧根、羟基钙和铬酸根在不同银含量方铅矿表面的吸附，建立了浮选药剂分子与矿物表面作用模型，同时考察银含量对药剂吸附参数的影响；通过微量热热动力学方法和电化学实验考察含银方铅矿表面吸附浮选药剂过程，获得相关微量热动力学和电化学参数。主要结果如下：. （1）计算结果表明：随着银含量的增加，方铅矿表面能带结构整体向高能级方向移动的幅度增大，导电性不断增大，电化学活性不断增强。另外，随着银含量的增加，乙基黄药和乙铵黑药分子在含银方铅矿表面的吸附越来越强，而乙硫氮与含银方铅矿表面的吸附能强弱差别不大。而三种抑制剂的吸附能随着银含量的增加而增加，但在同一银含量时，三者的吸附能大小接近。. （2）电化学结果表明：银含量的增加促进了黄药和黑药在纳米含银硫化铅表面的吸附作用，但对乙硫氮的吸附影响不大;三种抑制剂对含银方铅矿的抑制作用随含银量的增加而增强。. （3）微量热动力学结果表明：黄药在含银方铅矿表面的吸附热和反应速率系数大于纯方铅矿;重铬酸钾在含银方铅矿表面的吸附的反应速率系数比硫化钠大，重铬酸钾和硫化钠与含银方铅矿表面的吸附反应均为放热反应，且吸附反应是自动发生的，重铬酸钾与含银方铅矿表面的吸附作用强于硫化钠。. 电化学和微量热动力学实验结果能很好的解释第一性原理模拟计算的结果，而模拟结果又可以从微观角度和理论的高度去阐述含银方铅矿与浮选药剂的作用机理。本项目的研究结果为多金属矿物浮选分离的理论研究具有较好指导作用。