载铟、载锗及普通闪锌矿表面的浮选药剂吸附特性与机理研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:yp888yp
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稀贵金属铟和锗等在地壳中的含量甚微,资源储量极其匮乏,是稀缺、有限、不可再生的重要战略资源,被广泛应用于电子、半导体等高科技领域,因此也称为“高科技”元素。闪锌矿是复杂多金属硫化矿中铟和锗的主要载体矿物,分别称为“载铟闪锌矿和载锗闪锌矿”。然而,在选矿过程中,人们通常考虑主金属矿物例如有色金属矿物的回收,磨矿细度、矿浆pH值、充气量、搅拌强度、浮选药剂用量和浮选时间等参数也是根据主金属矿物的回收情况而制定;对于纯矿物的研究,绝大多数研究者仍把载铟和载锗闪锌矿当成普通闪锌矿或铁闪锌矿来研究,忽视了晶格中的铟和锗对矿物的表面构型、电子结构及可浮性等的影响,缺乏对共伴生稀贵金属的载体矿物(载铟和载锗闪锌矿)的浮选理论的充分认识,导致在复杂、难选、含稀贵金属的多金属矿的分选过程中,浮选参数的制订缺乏充分的理论依据,致使主金属与共伴生的稀贵金属回收率低、资源损失严重,选矿指标存在较大的提升空间。针对以上问题,本论文以载锗闪锌矿、载铟闪锌矿以及普通闪锌矿为研究对象,采用量子化学计算模拟与现代分析检测手段相结合,首先研究了载铟、载锗闪锌矿与普通闪锌矿的元素分布、矿物形貌、疏水性和电子结构等物理化学性质差异;然后通过单矿物浮选试验系统研究了pH、活化剂(硫酸铜)、捕收剂(丁黄药、丁胺黑药和乙硫氮)、起泡剂(松醇油)等对3种闪锌矿浮选行为的影响规律;再采用扫描电镜、能谱仪、红外光谱仪、紫外分光光度计等现代分析测试手段,揭示了各种浮选药剂在3种闪锌矿表面作用机理的异同;并通过量子化学计算构建其相互作用模型,从原子、分子角度深入研究了闪锌矿晶格中的In、Ge、Fe等元素取代对各种药剂作用的影响;在以上理论研究的基础上,研发了低碱条件下闪锌矿的高效新型活化剂X-43,并在获得成功应用,不仅降低了石灰用量,同时还提高了闪锌矿及稀贵金属的品位和回收率。论文初步建立了载铟和载锗闪锌矿浮选理论体系,丰富和发展了复杂多金属硫化矿选择性浮选的基础理论,为研发高效、新型的载铟和载锗闪锌矿浮选药剂以及稀贵金属载体矿物的综合利用等方面的选矿难题提供理论与技术支撑,具有重要的理论意义和实用价值。
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