难处理混合锌矿氨溶蚀活化浮选机理研究

Facing difficult-to-treat mixed zinc ores, the applicant and his research team developed such a new process as atmospheric ammonia leaching - extraction - electrowinning - leaching residue flotation. In the process of research, we accidentally found that the zinc oxide minerals that locked with zinc sulfide minerals were corroded at first, then the fresh surface of zinc sulfide minerals was exposed, which enhanced the activity of the surface and promoted the mineral surface adsorption for reagent, resulting in a good flotation performance, hence, we proposed a new concept of "corroding activation" for difficult-to-treat mixed zinc ores..The aim of this project is to ascertain the essence of the change of micro-structure of the mineral's surface and the mechanism of the surface easy to absorb flotation reagents after ammonia leaching corrosion through the experiment, test and molecular dynamics simulation, furthermore,establishing a corrosion activated flotation system of mixed zinc ores, and it wound supply a solid theory base for the new technology's apllication.

申请人及其团队在针对难选混合锌矿研发"常压氨浸-萃取-电积-浸渣浮选"选冶联合新技术过程中，发现了一个非常重要的现象，即难选混合锌矿经氨浸后，使与硫化锌矿物共生或包裹的难选氧化锌矿物被溶蚀，露出了硫化锌矿物的新鲜表面，增加了其表面吸附的活性中心，极大提高了对药剂吸附的活性，使其浮选性能和指标都有了很大的提高。由于该过程是由氨的溶蚀作用，改善了难选锌矿物的活性，据此提出了"氨溶蚀活化"的新概念。.本项目拟通过实际锌矿石和锌纯矿物试验、相关现代分析测试手段及分子动力学模拟，对氨浸溶蚀后锌矿物表面的组分变化、矿相重构、晶格缺陷、疏水性演变及药剂吸附机理进行研究，以查明氨溶蚀活化对锌矿物表面的矿相重构、形貌变化的本质，阐明氨溶蚀活化对锌矿物表面微结构诱变及其药剂吸附增敏效应的机制，构建难处理混合锌矿氨溶蚀活化浮选的理论体系。为云南及我国大量存在的难处理混合锌矿的高效利用提供坚实的理论支撑。

本项目以难处理混合锌矿为研究对象，充分发挥氨浸与浮选各自的优势，并将两者有机结合即先氨浸后浮选的新工艺。为了考查新工艺的适应性，对低品位和高品位混合锌矿分别进行了系统的研究，得出了有益的结论。.针对低品位矿，采用7种不同浸出体系，氨溶蚀行为研究表明NH3-NH4F体系溶蚀效果最好，浸出率达到91.49%；而NH3-(NH4)2SO4浸出体系由于锌与硫酸根离子生成稳定常数为2.38的ZnSO4，浸出率达91.27%；进一步证实了溶液中Zn2+浓度随pH值的增大而呈线性降低，在酸性条件下，锌主要以自由离子形式存在，当pH升至9.2时，锌离子与氨、羟基发生配位络合，主要以四铵合锌络离子形式存在，浸出反应能自发正向进行，受扩散控制。浸渣的SEM研究表明，溶蚀后露出了硫化锌矿物的新鲜表面，增加了矿物表面吸附活性中心，促进了浮选药剂的吸附增敏效应。.对于高品位矿，浸出效果最好的是单一NH3∙H20体系，在12mol/L高总氨浓度下，浸出率达到74.71%。该浸出体系对菱锌矿、异极矿和硅锌矿均表现出较好的浸出效果。这与现有研究得出的异极矿在纯氨水中很难被浸出，必须要有游离氨和铵根同时存在时才可被浸出的结论是不同的，是对高品位混合锌矿氨浸理论的有益补充和完善。难于氨浸溶蚀的硅酸锌类矿物浸出的难易主要取决于矿物结构，异极矿较硅锌矿相对易于浸出，因为Zn(OH)O3中的OH很容易溶解，羟基溶解后Zn-O-Zn键断裂，而不破坏硅氧的双四面体结构，而硅锌矿溶解时通常为ZnO4四面体中的Zn-O-Zn键断裂，Si-O键活性相对较低，硅酸根阴离子可从矿物中溶解形成无定形SiO2，其在溶液中的存在形态十分复杂。总硅浓度([Si]T)随着总氨浓度的增加而增加，除H4SiO4的浓度不变之外，其余形态离子的浓度都将随之增加。各体系中Zn2+的配合物存在的pH值范围基本相同，硅锌矿在中性或偏酸性条件下主要以Zn2+及三铵合锌络离子形式存在，当pH升至9.25左右时，Zn2+主要以高配位四铵合锌络离子存在。浸渣表面溶蚀明显且出现定向排列裂痕，裂痕内可观察到光滑平整的晶面，说明氨溶蚀浸出是沿着某些晶面反应的。基于上述研究，初步构建了混合锌矿氨溶蚀浸出-浸渣活化浮选理论体系。