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

发布时间：2017-09-18 18:08

  本文关键词：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

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【摘要】：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。
【关键词】：闪锌矿 铟 锗 表面构型 浮选理论
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD923.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第—章 文献综述12-31
• 1.1 铟和锗的特性与用途12-14
• 1.1.1 铟的特性与用途12-13
• 1.1.2 锗的特性与用途13-14
• 1.2 铟和锗资源的分布及特点14-21
• 1.2.1 铟资源的分布及特点14-18
• 1.2.2 锗资源的分布及特点18-21
• 1.3 铟和锗载体锌矿物的研究现状21-28
• 1.3.1 铅锌矿的分布及特点21-23
• 1.3.2 铟和锗载体锌矿物的单矿物研究23-25
• 1.3.3 铟和锗的载体锌矿物的实际矿物研究25-28
• 1.4 论文研究的意义与内容28-31
• 1.4.1 论文研究的意义28-29
• 1.4.2 论文研究的主要内容29-31
• 第二章 试样、试剂、仪器及研究方法31-36
• 2.1 矿样的采集与制备31
• 2.2 仪器设备与药剂31-32
• 2.2.1 试验药剂31-32
• 2.2.2 仪器设备32
• 2.3 研究方法32-36
• 2.3.1 纯矿物的浮选试验32-33
• 2.3.2 量子化学计算33
• 2.3.3 吸附量的测定33-34
• 2.3.4 接触角的检测34
• 2.3.5 动电位的检测34
• 2.3.6 SEM-EDX分析34-35
• 2.3.7 X射线光电子能谱(XPS)分析35
• 2.3.8 X射线衍射(XRD)分析35
• 2.3.9 红外光谱分析35-36
• 第三章 载体闪锌矿的物性及表面构型研究36-57
• 3.1 多元素分析36-37
• 3.2 显微图像分析37
• 3.3 XRD分析37-38
• 3.4 铟、锗和铁取代对闪锌矿表面构型的影响38-48
• 3.4.1 计算方法与模型38-40
• 3.4.2 几何优化与表面弛豫40-42
• 3.4.3 能带和态密度分析42-45
• 3.4.4 电荷密度分析45-46
• 3.4.5 Mulliken电荷分析46-48
• 3.5 润湿性研究48-55
• 3.5.1 接触角分析48-49
• 3.5.2 铟、锗和铁取代对H_2O在闪锌矿表面吸附的影响49-55
• 3.6 本章小结55-57
• 第四章 载体闪锌矿的浮选行为研究57-70
• 4.1 天然可浮性57-58
• 4.2 捕收剂浮选58-66
• 4.2.1 无活化剂浮选58-62
• 4.2.2 活化浮选62-66
• 4.3 无捕收剂浮选66-69
• 4.3.1 松醇油用量66-67
• 4.3.2 pH值对无捕收剂浮选的影响67-68
• 4.3.3 活化剂对无捕收剂浮选的影响68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 石灰溶液中抑制组分在载体闪锌矿表面的吸附机理研究70-88
• 5.1 石灰溶液中的含Ca组分分析70-71
• 5.2 计算方法与模型71
• 5.3 OH~-在铟、锗和铁取代闪锌矿表面的吸附研究71-77
• 5.3.1 OH~-在闪锌矿表面的吸附构型及吸附能71-74
• 5.3.2 OH~-吸附前后作用原子的态密度分析74-76
• 5.3.3 OH~-吸附前后表面原子的Mulliken电荷分析76-77
• 5.4 CaOH~+在铟、锗和铁取代闪锌矿表面的吸附研究77-86
• 5.4.1 CaOH~+在矿物表面的吸附构型及吸附能77-82
• 5.4.2 CaOH~+吸附前后作用原子的态密度分析82-84
• 5.4.3 CaOH~+吸附前后作用原子的Mulliken电荷分析84-86
• 5.5 本章小结86-88
• 第六章 活化组分在载体闪锌矿表面的置换与吸附机理研究88-112
• 6.1 硫酸铜溶液组分分析88-90
• 6.2 Cu~(2+)的吸附量90-91
• 6.3 SEM-EDX分析91-94
• 6.4 Cu~(2+)和Cu(OH)_2的作用构型94-110
• 6.4.1 置换活化作用构型95-96
• 6.4.2 吸附活化作用构型96-110
• 6.5 本章小结110-112
• 第七章 捕收剂在载体闪锌矿表面的吸附机理研究112-141
• 7.1 计算方法与模型112-113
• 7.2 黄药在闪锌矿表面吸附的研究113-119
• 7.2.1 黄药分子结构113-115
• 7.2.2 铟、锗和铁取代对黄药吸附的影响115-119
• 7.3 黑药在闪锌矿表面吸附的研究119-125
• 7.3.1 黑药分子结构119-121
• 7.3.2 铟、锗和铁取代对黑药吸附的影响121-125
• 7.4 硫氮在闪锌矿表面吸附的研究125-131
• 7.4.1 硫氮分子结构125-127
• 7.4.2 铟、锗和铁取代对硫氮吸附的影响127-131
• 7.5 活化剂对捕收剂吸附的影响131-138
• 7.5.1 置换活化对黄药吸附的影响131-133
• 7.5.2 铜吸附活化对黄药吸附的影响133-135
• 7.5.3 Cu(OH)_2吸附活化对黄药吸附的影响135-138
• 7.6 捕收剂的吸附量138-139
• 7.7 本章小结139-141
• 第八章 松醇油在载体闪锌矿表面的吸附机理研究141-153
• 8.1 松醇油在闪锌矿表面的吸附构型研究141-147
• 8.1.1 计算方法与模型141-142
• 8.1.2 吸附构型及吸附能142-143
• 8.1.3 电荷密度及键的Mulliken布居值143-144
• 8.1.4 松醇油吸附前后作用原子的态密度分析144-147
• 8.2 SEM-EDX分析147-149
• 8.3 红外光谱分析149-150
• 8.4 动电位分析150-151
• 8.5 本章小结151-153
• 第九章 新型活化剂的研究及实践153-169
• 9.1 新型活化剂对载体闪锌矿浮选的影响153-156
• 9.1.1 活化剂用量对浮选的影响153-154
• 9.1.2 pH对浮选的影响154-155
• 9.1.3 活化时间对浮选的影响155-156
• 9.2 新型活化剂的作用机理分析156-161
• 9.2.1 接触角测定156-157
• 9.2.2 疏水聚团行为157-159
• 9.2.3 X射线光电子能谱分析159-161
• 9.3 实际矿石试验161-167
• 9.3.1 原矿性质161-162
• 9.3.2 活化剂用量试验162-164
• 9.3.3 pH值对浮选的影响164-166
• 9.3.4 闭路试验166-167
• 9.4 新型活化剂的工业应用167-168
• 9.5 本章小结168-169
• 第十章 主要结论与特色创新169-172
• 10.1 主要结论169-171
• 10.2 特色与创新171-172
• 致谢172-173
• 参考文献173-188
• 附录A 攻读博士期间发表的论文及申请和授权的专利188-190
• 附录B 攻读博士期间参与的项目190-191
• 附录C 攻读博士期间获得的奖励与荣誉191

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：877049