铜锌分离中有机抑制剂SDD及其组合物的抑制性能及机理研究

发布时间：2020-03-21 12:24

【摘要】：硫化矿浮选中的铜锌分离一直是我国乃至世界范围内矿物加工领域研究的热门和难点课题之一。对于铜锌分离困难的原因,除了铜锌硫化矿自身矿物组成和矿石性质较为复杂外,其中一个重要的原因是矿浆中的难免铜离子对硫化锌矿物产生了预活化,致使二者的表面性质相近,即矿物表面发生“同质化效应”,常规的抑制剂难以实现有效的铜锌分离。因此,要实现铜锌硫化矿的高效分离,必须采用具有高选择性的抑制剂才能实现铜锌的高效分离。针对上述问题本文提出了一种铜锌分离的新方法:采用“无机抑制剂+小分子有机抑制剂”所构成的新型组合抑制剂作为铜锌分离的抑制剂。本论文以黄铜矿、闪锌矿为研究对象,通过纯矿物试验对比了有机抑制剂二甲基二硫代氨基甲酸钠(SDD)与多种传统抑制剂对矿物抑制能力的差异并进行了组合药剂的筛选试验,在此基础上研究了SDD、ZnSO_4+SDD的抑制机理。浮选结果表明,SDD是一种铜锌分离的高效有机抑制剂,并具有用量少(单矿物浮选的最佳药剂用量为4×10~(-5)mol/L)且十分敏感的特性,能够有效的抑制铜活化闪锌矿,而对黄铜矿影响较小。SDD对铜活化闪锌矿的抑制能力与Na_2S相当,但优于ZnSO_4、Na_2SO_3。在此基础上,通过单矿物条件试验从多种组合药剂中筛选出最佳的组合抑制剂为ZnSO_4+SDD,且[ZnSO_4+SDD]=1×10~(-4)mol/L+3×10~(-5)mol/L、pH=10为最佳条件。当采用组合抑制剂ZnSO_4+SDD处理Cu-Zn(1:1)混合硫化矿时,药剂用量稍微高于单矿物浮选药剂用量的一半。在ZnSO_4用量为7.5×10~(-5)mol/L、SDD用量为2.5×10~(-5)mol/L、pH为10的最佳条件下,可以从Cu-Zn(1:1)混合硫化矿体系中获得Cu回收率为86.79%、Cu品位为30.21%铜精矿,该精矿中的锌的回收率和品位仅为5.48%和4.20%。相对而言,组合抑制剂ZnSO_4+SDD对Cu-Zn混合硫化矿的抑制性能优于SDD,其能够实现铜-锌硫化矿有效分离。通过Zeta电位分析发现:碱性环境中(特别是pH=9~12),SDD、ZnSO_4+SDD均能够显著地降低BX在铜活化闪锌矿表面的吸附量。对黄铜矿而言,在pH=2~12范围内,SDD、ZnSO_4+SDD对BX在黄铜矿表面吸附的影响较小,并以共吸附的方式作用于黄铜矿表面。通过微区电化学测试(LEIS)进一步发现,铜离子能够明显的降低闪锌矿表面的微区阻抗,提高闪锌矿表面的活性。此外还发现,闪锌矿表面的微区阻抗(平均阻抗:1.31×10~5Ω)明显高于黄铜矿表面的微区阻抗(平均阻抗:1.05×10~5Ω)。SDD、ZnSO_4+SDD是以竞争吸附的方式阻止BX在铜活化闪锌矿表面的吸附,而在黄铜矿表面SDD、ZnSO_4+SDD与BX能发生协同吸附。前线轨道能量计算结果表明,药剂(SDD、BX)主要以硫原子的3p轨道与ZnS(110)表面的锌原子的3d轨道、铜活化后的ZnS(110)表面的铜原子的3d轨道发生作用,且SDD与矿物的作用能力强于BX。药剂在矿物表面吸附构型的分子模拟发现,无论模拟中是否存在水分子,SDD比BX在ZnS(110)表面Zn位点以及铜活化后的ZnS(110)表面Cu位点的吸附要稳定。在ZnS(110)的吸附模型中发现,水分子的存在会导致SDD、BX吸附于ZnS(110)表面后硫原子的3p态电子非局域性均增强,峰发生了分裂,轨道重叠面积减小,削弱了药剂硫原子与锌原子之间的作用力;在铜活化后的ZnS(110)的吸附模型中发现,水分子的存在导致SDD、BX吸附于铜活化ZnS(110)表面后Cu原子的3d态电子非局域性均增强,峰发生了一定程度分裂并且SDD作用下的峰分裂强度低于BX作用下。通过Visual MINTEQ溶液化学组分计算及SEM-EDS研究发现,在pH=10的条件下,ZnSO_4+SDD组合抑制剂中ZnSO_4的水解产物Zn(OH)_2在铜活化闪锌矿表面发生了吸附,增加矿物表面的亲水性,并与SDD共同作用于铜活化闪锌矿,使得ZnSO_4+SDD对铜活化闪锌矿具有强烈的抑制作用。
【图文】：

品与汽车制造、建筑等 110 多个行业息息相关。当今社会有色个国家经济、科学技术、国防建设等发展极为重要的物质基础实力和保障国家安全的关键性战略资源[3,4]。而金属铜、锌则在关重要的地位，随着社会的发展铜、锌的消耗逐年增加。本小节性质及用途进行文献综述。铜金属的性质及用途Copper）位于第四周期第 IB 族的过渡元素，，其原子的外电4s1、相对原子质量为 63.64[5]。正是由于其核外电子构造（过渡形成单质以及多价态（+1、+2）的化合物，其中 0、+2 价的铜与碱性金属相比铜是一种稳定性较好的金属，一般情况下难以发生反应，但是在一定的环境中仍然能发生化学反应比如：在与 O2反应生成 CuO 或 Cu2O；在潮湿的环境中 O2、H2O、CO2面会生成绿色的碱式碳酸铜（Cu2(OH)2CO3），正是由于这样的

多的优越性质但依然满足不了社会发展的需求，因此铜与锌、金属形成的合金材料应运而生[7-10]。铜合金在某些方面的性质其在工业上也使用较为广泛。由于金属铜及铜合金的诸多的优良性质，因而被广泛运用于电械和运输等行业中，其在各行业消耗比[11]如下图 1.1 所示。锌金属的性质及用途Zinc）与铜（Copper）相邻，并位于第四周期第 IIB 族的过渡电子构型为[Ar]3d104s2、相对原子质量为 65.39[5]。正是由于其渡元素）导致其能够形成单质以及多价态（+1、+2）的化合物， Zn 为主要的锌物质。与金属铜相比其是一种较为活波的金属。 亦能与 O2、H2O、CO2气体作用，在锌金属表面生成致密的碱H)2CO3）膜，进而阻止金属锌内部进一步反应[12]。因此锌虽然，但是由于其表面具有碱式碳酸锌（Zn2(OH)2CO3）膜，其常作
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD952;TD923.14

【参考文献】

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本文编号：2593328