受氰化物深度抑制闪锌矿的抑制及铜活化机理研究

发布时间：2017-07-29 05:27

  本文关键词：受氰化物深度抑制闪锌矿的抑制及铜活化机理研究

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【摘要】：我国氰化尾渣中闪锌矿利用价值巨大,但国内外对闪锌矿受氰化物深度抑制机理、深度抑制后铜活化机理研究仍然不够全面,并存在着争议。因此,为了更好的利用氰化尾渣中的闪锌矿,研究受氰化物深度抑制闪锌矿的抑制及铜活化机理具有十分重要的意义。本文采用基于第一性原理的密度泛函理论的研究方法、从微观角度上系统研究了闪锌矿(110)面氰分子的吸附,氰分子吸附的闪锌矿(110)面的铜活化,并结合Eh-p H计算,纯矿物浮选实验、红外光谱及X光电子能谱验证并揭示闪锌矿与氰分子、铜作用的机理,建全受氰化物深度抑制闪锌矿的抑制及铜活化机理。主要内容及结果如下:(1)建立1、2、4个氰分子在闪锌矿(110)面的吸附模型,模拟了闪锌矿表面深度抑制的过程。1、2、4个氰分子在闪锌矿表面Zn顶位吸附时,电子主要通过Zn由闪锌矿表面S转移到氰分子上,氰分子的吸附主要使得S原子氧化性增强。但4个氰分子在闪锌矿表面Zn顶位吸附时,由于氰分子数量增多,导致闪锌矿表面Zn、S都失去更多电子,Zn还原性降低,硫原子氧化性增强。因此,多个氰分子在闪锌矿表面的吸附,会导致闪锌矿表面亲水性增强,而且也不利于黄药的吸附,导致闪锌矿可浮性更低。(2)建立了1、2、4个氰分子吸附的闪锌矿(110)面铜的活化模型。铜在1个氰分子吸附的闪锌矿(110)面吸附时,氰分子的存在促进了铜的吸附,并促进了铜对闪锌矿的活化;铜在1个氰分子吸附闪锌矿(110)面置换时,氰分子的存在促进了铜的置换,铜置换了与氰分子作用的锌,对闪锌矿具有活化效果,但弱于未吸附氰分子的闪锌矿;铜在2、4个氰分子吸附的闪锌矿(110)面吸附时,铜吸附在氰分子上,氰分子阻碍了铜在闪锌矿(110)面上的吸附。(3)在氰化钠溶液中浸出后的闪锌矿-水体系中,相较于未被氰化钠浸出的闪锌矿体系,扩大了S0的存在的电位区间。在p H=7.5时,在无硫酸铜活化时,加入丁基黄药作捕收剂,闪锌矿回收率接近80%。在p H=10.5时,S0氧化成SO42-,在去除了S0对闪锌矿可浮性的干扰作用条件下,受氰化物深度抑制闪锌矿的抑制及铜活化的浮选条件实验规律与模拟的相一致。并且闪锌矿在氰化钠溶液中浸出后,闪锌矿表面物理吸附游离CN-量极低,主要为化学吸附氰离子生成锌氰络合物。综合以上结果可知,受氰化物深度抑制闪锌矿,在表面化学吸附CN-,生成的锌氰络合物,其深度抑制机理在于:(1)闪锌矿在氰化钠溶液中以较高的浓度浸出时,闪锌矿表面CN/Cu摩尔比例较高时,氰化钠反应生成的锌氰络合物多,亲水能力强;(2)闪锌矿表面CN/Cu摩尔比例较高时,CN-的大量存在,阻碍了在闪锌矿表面Cu~(2+)的吸附,减少了铜活化的几率,但仍有部分Cu~(2+)进入晶格中进行置换活化,活化效果虽较未吸附氰离子的闪锌矿表面更低,但仍具有一定活化效果。受氰化物深度抑制闪锌矿的铜活化机理在于:(1)Cu~(2+)加入后,会使闪锌矿表面化学吸附的CN-的脱吸附,减少闪锌矿表面锌氰络合物含量,因而减小了闪锌矿的亲水性;(2)当闪锌矿表面化学吸附CN-量较少时,少量CN-可促进Cu~(2+)的吸附以及置换,Cu~(2+)在有少量CN-吸附时的置换活化效果相对较差,但仍然具有活化作用,这种复杂的行为,最终导致闪锌矿少量CN-的吸附提高了Cu~(2+)对闪锌矿表面的活化能力。若当闪锌矿表面化学吸附CN-量较多,增加Cu~(2+)的量,则Cu~(2+)会解吸附CN-,使闪锌矿表面CN-减少,从而与闪锌矿表面化学吸附CN-量较少的情况相同,少量CN-的吸附提高了Cu~(2+)对闪锌矿表面的活化能力。
【关键词】：闪锌矿 氰化钠 深度抑制 铜活化 密度泛函理论
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD952
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 文献综述12-18
• 1.1 氰化尾渣资源概况12
• 1.2 影响氰化闪锌矿浮选回收的因素12-13
• 1.3 闪锌矿受氰化物抑制及铜活化机理研究现状13-16
• 1.3.1 氰化物对闪锌矿的抑制机理13-14
• 1.3.2 氰化物存在的体系下，Cu~(2+)对闪锌矿活化机理研究14-16
• 1.4 密度泛函理论在闪锌矿浮选体系中的研究进展16-17
• 1.4.1 密度泛函理论简介16
• 1.4.2 密度泛函理论在闪锌矿浮选体系中的研究进展16-17
• 1.5 选题的背景与意义17-18
• 第二章 试验材料及研究方法18-22
• 2.1 单矿物的制备18
• 2.2 仪器与试剂18-19
• 2.3 研究方法19-22
• 2.3.1 浸出与浮选实验19-20
• 2.3.2 红外光谱测试20
• 2.3.3 光电子能谱（XPS）测试20
• 2.3.4 游离氰离子的测定20-21
• 2.3.5 密度泛函计算模型及方法21-22
• 第三章 氰分子在闪锌矿（110）面的吸附22-36
• 3.1 计算模型方法及模型22-25
• 3.1.1 计算及模型的构建22-23
• 3.1.2 能量计算方法23-24
• 3.1.3 计算参数的选取方法24-25
• 3.2 理想闪锌矿（110）表面的电子结构及性质25
• 3.3 单个氰分子在闪锌矿（110）表面的吸附25-29
• 3.3.1 闪锌矿（110）面氰分子吸附位置测试25-26
• 3.3.2 闪锌矿（110）面氰分子吸附的电荷密度及键的Mulliken布居26-28
• 3.3.3 闪锌矿（110）面氰分子吸附电子态密度及Mulliken布居分析28-29
• 3.4 多个孤立氰分子在闪锌矿（110）面的吸附29-35
• 3.4.1 多个孤立氰分子在闪锌矿（110）面的吸附构型及吸附能29-31
• 3.4.2 多个孤立氰分子在闪锌矿（110）面吸附的态密度及Mulliken布居分析203.4.3 多个孤立氰分子的吸附对闪锌矿（110）面电荷的影响31-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 闪锌矿（110）面的铜活化36-42
• 4.1 能量计算方法36
• 4.2 闪锌矿（110）面铜原子的吸附36-39
• 4.2.1 闪锌矿（110）面的铜原子吸附位点测试36-37
• 4.2.2 闪锌矿（110）面铜原子吸附前后电荷密度及键Mulliken布居37-38
• 4.2.3 闪锌矿（110）面铜原子吸附前后的态密度及Mulliken布居分析38-39
• 4.3 闪锌矿（110）面铜原子的置换与吸附对活化的对比39-41
• 4.3.1 闪锌矿（110）面铜原子的置换与吸附的位点39-40
• 4.3.2 闪锌矿（110）面铜原子吸附与置换前后的态密度及布居分析40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 闪锌矿（110）面氰分子吸附后的铜活化42-58
• 5.1 能量计算方法42
• 5.2 闪锌矿（110）面单个氰分子吸附后铜原子的置换42-45
• 5.2.1 闪锌矿（110）面单个氰分子吸附后铜原子的置换构型和置换能42-43
• 5.2.2 闪锌矿（110）面单个氰分子吸附后铜原子置换的电荷密度及键的Mulliken布居43-44
• 5.2.3 闪锌矿（110）面单个氰分子吸附后铜原子置换前后的态密度及Mulliken布居分析44-45
• 5.3 闪锌矿（110）面单个氰分子吸附后铜原子的吸附45-50
• 5.3.1 闪锌矿（110）面单个氰分子吸附后铜原子吸附构型及吸附能45-47
• 5.3.2 闪锌矿（110）面单个氰分子吸附后铜原子吸附的电荷密度及键的Mulliken布居47-48
• 5.3.3 闪锌矿（110）面单个氰分子吸附后铜原子吸附前后的态密度及Mulliken布居分析48-50
• 5.4 闪锌矿（110）面多个氰分子吸附后的铜原子的吸附50-57
• 5.4.1 闪锌矿（110）面多个氰分子吸附后铜原子吸附构型及吸附能50-52
• 5.4.2 闪锌矿（110）面多个氰分子吸附后铜原子吸附的电荷密度及键的Mulliken布居52-53
• 5.4.3 闪锌矿（110）面多个氰分子吸附后铜原子吸附前后的态密度及Mulliken布居分析53-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 闪锌矿在氰化浸出前后的浮选行为研究58-72
• 6.1 闪锌矿在氰化钠浸出后浮选体系的Eh-pH计算58-61
• 6.2 闪锌矿在氰化钠溶液中浸出前后浮选行为试验61-67
• 6.2.1 不同pH条件下，闪锌矿的浮选行为影响61
• 6.2.2 硫酸铜用量对闪锌矿的浮选行为影响61-62
• 6.2.3 不同pH条件下，闪锌矿在氰化钠溶液中浸出后的浮选行为62-63
• 6.2.4 pH=7.5 时，氰化钠浸出条件对氰化浸出后闪锌矿浮选行为的影响63-64
• 6.2.5 pH=10.5 时，氰化钠浸出条件对氰化浸出后闪锌矿浮选行为的影响64-66
• 6.2.6 不同氰化钠浸出条件下，溶液中及闪锌矿表面残留的游离氰离子浓度66-67
• 6.3 红外光谱及X光电子能谱研究氰化物及铜与闪锌矿表面的作用67-70
• 6.3.1 红外光谱研究氰化物及硫酸铜与闪锌矿表面的作用67-68
• 6.3.2 X光电子能谱研究氰化物及硫酸铜与闪锌矿表面的作用68-70
• 6.4 本章小结70-72
• 第七章 结论72-74
• 参考文献74-76
• 致谢76-77
• 附录A 作者简历及攻读学位期间发表论文情况77
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目情况77-78

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本文编号：587679