本文關(guān)鍵詞：受氰化物深度抑制閃鋅礦的抑制及銅活化機理研究

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【摘要】：我國氰化尾渣中閃鋅礦利用價值巨大,但國內(nèi)外對閃鋅礦受氰化物深度抑制機理、深度抑制后銅活化機理研究仍然不夠全面,并存在著爭議。因此,為了更好的利用氰化尾渣中的閃鋅礦,研究受氰化物深度抑制閃鋅礦的抑制及銅活化機理具有十分重要的意義。本文采用基于第一性原理的密度泛函理論的研究方法、從微觀角度上系統(tǒng)研究了閃鋅礦(110)面氰分子的吸附,氰分子吸附的閃鋅礦(110)面的銅活化,并結(jié)合Eh-p H計算,純礦物浮選實驗、紅外光譜及X光電子能譜驗證并揭示閃鋅礦與氰分子、銅作用的機理,建全受氰化物深度抑制閃鋅礦的抑制及銅活化機理。主要內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)建立1、2、4個氰分子在閃鋅礦(110)面的吸附模型,模擬了閃鋅礦表面深度抑制的過程。1、2、4個氰分子在閃鋅礦表面Zn頂位吸附時,電子主要通過Zn由閃鋅礦表面S轉(zhuǎn)移到氰分子上,氰分子的吸附主要使得S原子氧化性增強。但4個氰分子在閃鋅礦表面Zn頂位吸附時,由于氰分子數(shù)量增多,導(dǎo)致閃鋅礦表面Zn、S都失去更多電子,Zn還原性降低,硫原子氧化性增強。因此,多個氰分子在閃鋅礦表面的吸附,會導(dǎo)致閃鋅礦表面親水性增強,而且也不利于黃藥的吸附,導(dǎo)致閃鋅礦可浮性更低。(2)建立了1、2、4個氰分子吸附的閃鋅礦(110)面銅的活化模型。銅在1個氰分子吸附的閃鋅礦(110)面吸附時,氰分子的存在促進(jìn)了銅的吸附,并促進(jìn)了銅對閃鋅礦的活化;銅在1個氰分子吸附閃鋅礦(110)面置換時,氰分子的存在促進(jìn)了銅的置換,銅置換了與氰分子作用的鋅,對閃鋅礦具有活化效果,但弱于未吸附氰分子的閃鋅礦;銅在2、4個氰分子吸附的閃鋅礦(110)面吸附時,銅吸附在氰分子上,氰分子阻礙了銅在閃鋅礦(110)面上的吸附。(3)在氰化鈉溶液中浸出后的閃鋅礦-水體系中,相較于未被氰化鈉浸出的閃鋅礦體系,擴大了S0的存在的電位區(qū)間。在p H=7.5時,在無硫酸銅活化時,加入丁基黃藥作捕收劑,閃鋅礦回收率接近80%。在p H=10.5時,S0氧化成SO42-,在去除了S0對閃鋅礦可浮性的干擾作用條件下,受氰化物深度抑制閃鋅礦的抑制及銅活化的浮選條件實驗規(guī)律與模擬的相一致。并且閃鋅礦在氰化鈉溶液中浸出后,閃鋅礦表面物理吸附游離CN-量極低,主要為化學(xué)吸附氰離子生成鋅氰絡(luò)合物。綜合以上結(jié)果可知,受氰化物深度抑制閃鋅礦,在表面化學(xué)吸附CN-,生成的鋅氰絡(luò)合物,其深度抑制機理在于:(1)閃鋅礦在氰化鈉溶液中以較高的濃度浸出時,閃鋅礦表面CN/Cu摩爾比例較高時,氰化鈉反應(yīng)生成的鋅氰絡(luò)合物多,親水能力強;(2)閃鋅礦表面CN/Cu摩爾比例較高時,CN-的大量存在,阻礙了在閃鋅礦表面Cu~(2+)的吸附,減少了銅活化的幾率,但仍有部分Cu~(2+)進(jìn)入晶格中進(jìn)行置換活化,活化效果雖較未吸附氰離子的閃鋅礦表面更低,但仍具有一定活化效果。受氰化物深度抑制閃鋅礦的銅活化機理在于:(1)Cu~(2+)加入后,會使閃鋅礦表面化學(xué)吸附的CN-的脫吸附,減少閃鋅礦表面鋅氰絡(luò)合物含量,因而減小了閃鋅礦的親水性;(2)當(dāng)閃鋅礦表面化學(xué)吸附CN-量較少時,少量CN-可促進(jìn)Cu~(2+)的吸附以及置換,Cu~(2+)在有少量CN-吸附時的置換活化效果相對較差,但仍然具有活化作用,這種復(fù)雜的行為,最終導(dǎo)致閃鋅礦少量CN-的吸附提高了Cu~(2+)對閃鋅礦表面的活化能力。若當(dāng)閃鋅礦表面化學(xué)吸附CN-量較多,增加Cu~(2+)的量,則Cu~(2+)會解吸附CN-,使閃鋅礦表面CN-減少,從而與閃鋅礦表面化學(xué)吸附CN-量較少的情況相同,少量CN-的吸附提高了Cu~(2+)對閃鋅礦表面的活化能力。
【關(guān)鍵詞】：閃鋅礦 氰化鈉 深度抑制 銅活化 密度泛函理論
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD952
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-18
• 1.1 氰化尾渣資源概況12
• 1.2 影響氰化閃鋅礦浮選回收的因素12-13
• 1.3 閃鋅礦受氰化物抑制及銅活化機理研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 氰化物對閃鋅礦的抑制機理13-14
• 1.3.2 氰化物存在的體系下，Cu~(2+)對閃鋅礦活化機理研究14-16
• 1.4 密度泛函理論在閃鋅礦浮選體系中的研究進(jìn)展16-17
• 1.4.1 密度泛函理論簡介16
• 1.4.2 密度泛函理論在閃鋅礦浮選體系中的研究進(jìn)展16-17
• 1.5 選題的背景與意義17-18
• 第二章 試驗材料及研究方法18-22
• 2.1 單礦物的制備18
• 2.2 儀器與試劑18-19
• 2.3 研究方法19-22
• 2.3.1 浸出與浮選實驗19-20
• 2.3.2 紅外光譜測試20
• 2.3.3 光電子能譜（XPS）測試20
• 2.3.4 游離氰離子的測定20-21
• 2.3.5 密度泛函計算模型及方法21-22
• 第三章 氰分子在閃鋅礦（110）面的吸附22-36
• 3.1 計算模型方法及模型22-25
• 3.1.1 計算及模型的構(gòu)建22-23
• 3.1.2 能量計算方法23-24
• 3.1.3 計算參數(shù)的選取方法24-25
• 3.2 理想閃鋅礦（110）表面的電子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)25
• 3.3 單個氰分子在閃鋅礦（110）表面的吸附25-29
• 3.3.1 閃鋅礦（110）面氰分子吸附位置測試25-26
• 3.3.2 閃鋅礦（110）面氰分子吸附的電荷密度及鍵的Mulliken布居26-28
• 3.3.3 閃鋅礦（110）面氰分子吸附電子態(tài)密度及Mulliken布居分析28-29
• 3.4 多個孤立氰分子在閃鋅礦（110）面的吸附29-35
• 3.4.1 多個孤立氰分子在閃鋅礦（110）面的吸附構(gòu)型及吸附能29-31
• 3.4.2 多個孤立氰分子在閃鋅礦（110）面吸附的態(tài)密度及Mulliken布居分析203.4.3 多個孤立氰分子的吸附對閃鋅礦（110）面電荷的影響31-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第四章 閃鋅礦（110）面的銅活化36-42
• 4.1 能量計算方法36
• 4.2 閃鋅礦（110）面銅原子的吸附36-39
• 4.2.1 閃鋅礦（110）面的銅原子吸附位點測試36-37
• 4.2.2 閃鋅礦（110）面銅原子吸附前后電荷密度及鍵Mulliken布居37-38
• 4.2.3 閃鋅礦（110）面銅原子吸附前后的態(tài)密度及Mulliken布居分析38-39
• 4.3 閃鋅礦（110）面銅原子的置換與吸附對活化的對比39-41
• 4.3.1 閃鋅礦（110）面銅原子的置換與吸附的位點39-40
• 4.3.2 閃鋅礦（110）面銅原子吸附與置換前后的態(tài)密度及布居分析40-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第五章 閃鋅礦（110）面氰分子吸附后的銅活化42-58
• 5.1 能量計算方法42
• 5.2 閃鋅礦（110）面單個氰分子吸附后銅原子的置換42-45
• 5.2.1 閃鋅礦（110）面單個氰分子吸附后銅原子的置換構(gòu)型和置換能42-43
• 5.2.2 閃鋅礦（110）面單個氰分子吸附后銅原子置換的電荷密度及鍵的Mulliken布居43-44
• 5.2.3 閃鋅礦（110）面單個氰分子吸附后銅原子置換前后的態(tài)密度及Mulliken布居分析44-45
• 5.3 閃鋅礦（110）面單個氰分子吸附后銅原子的吸附45-50
• 5.3.1 閃鋅礦（110）面單個氰分子吸附后銅原子吸附構(gòu)型及吸附能45-47
• 5.3.2 閃鋅礦（110）面單個氰分子吸附后銅原子吸附的電荷密度及鍵的Mulliken布居47-48
• 5.3.3 閃鋅礦（110）面單個氰分子吸附后銅原子吸附前后的態(tài)密度及Mulliken布居分析48-50
• 5.4 閃鋅礦（110）面多個氰分子吸附后的銅原子的吸附50-57
• 5.4.1 閃鋅礦（110）面多個氰分子吸附后銅原子吸附構(gòu)型及吸附能50-52
• 5.4.2 閃鋅礦（110）面多個氰分子吸附后銅原子吸附的電荷密度及鍵的Mulliken布居52-53
• 5.4.3 閃鋅礦（110）面多個氰分子吸附后銅原子吸附前后的態(tài)密度及Mulliken布居分析53-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 閃鋅礦在氰化浸出前后的浮選行為研究58-72
• 6.1 閃鋅礦在氰化鈉浸出后浮選體系的Eh-pH計算58-61
• 6.2 閃鋅礦在氰化鈉溶液中浸出前后浮選行為試驗61-67
• 6.2.1 不同pH條件下，閃鋅礦的浮選行為影響61
• 6.2.2 硫酸銅用量對閃鋅礦的浮選行為影響61-62
• 6.2.3 不同pH條件下，閃鋅礦在氰化鈉溶液中浸出后的浮選行為62-63
• 6.2.4 pH=7.5 時，氰化鈉浸出條件對氰化浸出后閃鋅礦浮選行為的影響63-64
• 6.2.5 pH=10.5 時，氰化鈉浸出條件對氰化浸出后閃鋅礦浮選行為的影響64-66
• 6.2.6 不同氰化鈉浸出條件下，溶液中及閃鋅礦表面殘留的游離氰離子濃度66-67
• 6.3 紅外光譜及X光電子能譜研究氰化物及銅與閃鋅礦表面的作用67-70
• 6.3.1 紅外光譜研究氰化物及硫酸銅與閃鋅礦表面的作用67-68
• 6.3.2 X光電子能譜研究氰化物及硫酸銅與閃鋅礦表面的作用68-70
• 6.4 本章小結(jié)70-72
• 第七章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 致謝76-77
• 附錄A 作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況77
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間參與的科研項目情況77-78

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本文編號：587679