《浮选溶液化学》结课论文——孔雀石的浮选研究孔雀石的浮选研究摘要 本文主要通过徳兴铜矿的例了讲述了影响孔雀石浮选的部分因素，其次通过分了力学的模型分析了药剂与孔雀石作用的形式关键词 孔雀石 分了力学 浓度 丁黄药 硫化孔雀石是典型的氧化铜矿物，有众多研究者对孔雀石的活化浮选研究做了大量丁•作，有硫 化一黄药浮选研究、硫酸钱活化浮选、胺活化浮选研究等一、单矿物孔雀石可浮性试验以徳兴铜矿的矿样为例徳兴铜矿中的氧化铜矿主要是孔雀石，如能采用有效的措施浮选 冋收对总铜冋收率的提高很有意义1 •试验准备试验所用孔雀石为单矿物含铜55.2%,其它为石英和少量褐铁及赤铁矿、黄铜矿、黄铁矿 纯矿物，分别按规定程序制备将上述纯矿物用陶瓷磨罐磨细取-ISOH+320目作浮选用，丁黄药、硫化饰、氢氧化钠和硫 酸均为化学试剂：松醉油为工业用品浮选试验在挂槽浮选机中进行，转速2000r/mino单矿 物每次2g,用水配成固液比1:20,调浆在浮选槽中进行，用硫酸或氢氧化钠调PH除注明外， 所有PH均在添加松醇油前用PHS 3C型酸度计测定，松醇油用量95mg/Lo2. 最佳浮选条件确定2. 1硫化钠浓度硫化钠浓度对孔雀右町浮性的影响如图1,1 -pH =9.0〜9. 5： 丁黄药：1・ 5X10-3mol/L2 pH 10. 5〜11.0： J 黄药：1. 5X10 3mol/L3 pH 11. 0〜11. 7： 丁黄药：1. 5X10 3mol/L4 pH 10. 5〜11.0： 丁黄药：2. 5X10 3mol/L5—硕化后•砸化钠浓度与pH关系图1 硫化钠浓度对孔徉仃可浮性的影响一pH = 10・5〜11・0：硫化钠：1・25X10 3mol/L；T黄药：1・5< 10 3mol/L; 2 —86化时间与pH关系图2硫化时间对孔雀石可浮性的影响从图1可见，不用硫化钠，孔雀石的可浮性很差，冋收率只有18%,孔雀石的可浮选性随硫 化钠的浓度增加而变好但最大冋收率不超过85%,而且孔雀石的可浮性存在一个最佳值，所需 硫化钠的浓度范围很窄。
当硫化钠的浓度超过1.5X10-3mol/l时，孔雀冇的可浮性变坏，硫化钠 的浓度增高，孔雀石的可浮性急剧下降，表明此时硫化钠对孔雀石有强烈的抑制作用业已证 明预先硫化的活化作用使孔雀石表面生成了一层类似CuS硫化膜，从而稳定了表面的捕收剂膜 硫化钠不仅是一种活化剂，还是调桀剂，它对矿浆PH有很大煤响2. 2硫化时间孔雀石可浮性与硫化时间的关系如图2.从图2可见，预先硫化3min即可获得最佳的浮选效果，延 长硫化时间孔雀石的可浮性基木保持不变说明硫化速率是比较快的因此选取硫化时间为3min是合理的硫化时间对矿浆PH影响不大2. ：3丁黄药浓度硫化时孔雀石可浮性与丁黄药浓度的关系曲线如图3所示l-pH=9・ 0〜10・ 0：硫化钠：1.5X10 3mol/L2 —pH = 9.0 〜9・5：硫化钠：1.5X10 3mol/L3—硫化后不调pH(pH = 11.3)：硫化钠：1・5X10 3mol/L图3 丁黄药浓度对孔雀石可浮性的影响 图41硫化前：硫化钠15X】0・ 3mol/LiJ 黄药：1. 5 - lo mol/L2 硫化后点
孔雀石的可浮性反而变茅，这与丁黄药在矿浆中存在形式有关说明硫 化时要使孔雀石具有良好的可浮性需要较大浓度的丁黄菊，但单靠增人黄菊浓度来提高孔雀石 的可浮性是有限的2. 4硫化时PH对孔雀石可浮性的影响硫化时矿浆对孔雀石的可浮性关系如图4所示由图可见在试验PII5、7. 6范围内孔雀石的可浮性 随PH升高而变好，至7. 6、11达到最佳并基木保持不变，PH>11可浮性开始下降，在PH值6. (T13的广 泛范围内孔雀石都可以得到活化，可浮性基本保持不变.二、药剂与孔雀石表面作用的分子力学模拟和分析Universal Force Field力场是分了力学方法中的最常用力场，是由Rappe及其研究小组在 1992年开发的优秀通用力场，它对整个元素周期表进行了参数化，所有力场参数是由一系列基 于元素、杂化及化合连接的规则产生的4种黄药捕收剂官能团与孔雀石相互作用以及水分了和氢氧根离子与孔雀石相互作用的分了力 学模型和计算结果见表1、图5、6、7图5水及氢氧根打孔雀石的作用模型图6乙黄药及J潢药与孔雀石的作用模和图7辛基黄药及十二烷基黄药与孔雀石的作用模羽表1捕收剂与孔雀石表面作用的能■变化Table 1 Difference of interaction energy in system of malachite and collectors药刑作用前体系能址/(kJ・moT)作用后体系能！J/(k?moL)相互作用能/(kj'mor1)矿物药剂矿物+酬*33076.788010.00022185833070.47324・6.31500Off8269.19701-0.0023399748263.40433-5.79034乙賈药33076.7850922.8097400433086.22362• 13.3712133076.7850942.6741100233105.36384-14.09536辛黄药33076.7850954.9636451033116.00487-15.74386十二烷基箕药33076.7850967.2219568033127.06499-16.94205根据分了力学的模拟和计算结果，4种黄药与未活化的孔雀石作用的能量变化比H20和OH—与孔 雀石表面相互作用能更负(见表1),因此从分了力学数据可初步判断孔雀石表面存在捕收剂的作 用(吸附)。
这个分子力学的能量判据与FTTR红外结果吻合根据孔雀石浮选试验结果，乙基黄 药不能使未活化的孔雀石浮游，只有高级黄药可以在很高捕收剂用最时浮游孔雀石为什么乙 基黄药不能浮游未活化的孔雀冇呢？酯水分离系数定义为药剂在正丁醇和水中平衡浓度的比 值，它体现了药剂的疏水性能力，见公式⑴根据分了力学计算结果(见表1)和黄药的酯水分离系数logP的计算结果，红外光谱检测到未活化孔雀石表面存在黄药的特征吸收峰，说明乙基黄药是可以克服矿物表面水化层而与孔雀石 作用，但乙基黄药的1肝值仅为1. 59,它的疏水性不足于使孔雀石浮游丁基黄药的1肝值为 2. 483,但它需要很高的药剂浓度才能勉强使未活化的孔雀石浮游分了力学模拟结果(见图6〜7)显示，黄药类捕收剂与孔雀石作用形式是黄药分了官能团中 的一个硫代原子与孔雀石表面铜原了相互作用这是因为孔雀石表血两个邻近的铜原了距离较 大使二硫代类捕收荆官能团中只能由一个硫原子与孔雀石表曲的一个铜原了相互作用根据黄药捕收剂与未活化孔雀石表面作用能数据(见表1)，还可以推断4种黄药与未活化孔 雀石表面相互作用的能力强弱排序如下：十二烷基黄药〉辛基黄药〉丁基黄药〉乙基黄药。
三、结论1. 硫化钠对孔雀石具有很强的活化作用，可使孔雀石的可浮性得到很大的改善，但孔雀石的冋 收率不超过85%2. 矿浆中过最的硫化钠对孔雀石有强烈的抑制作川孔雀石的可浮性最好时，硫化钠只有一个 非常窄的浓度范囤，故硫化钠的用量难以准确控制，使操作调节极不方便这些与生产实践是 一致的3. 使孔雀石的可浮性达到最佳时需要很大的丁黄药和硫化钠浓度在此浓度范I韦I内黄铜矿和黄 铁矿已经受到很强的抑制即使用硫化钠硫化时不可能同时使孔雀石，黄铜矿和黄铁矿的可浮 性达到最佳状态，所以在硫化矿浮选体系中，在不影响硫化矿浮选的前提下，采用硫化钠，黄 药法不可能使孔雀石的可浮性达到最佳因此在处理实际矿石时，建议应根据矿石氧化率的高 低来严格控制硫化钠的添加量并浮出，或是选择氧化铜矿的直接捕收剂浮选4. 分了力学模拟和计算结果认为：黄药官能团中的一个S原子与孔雀石表面的铜原子作用，黄 药可以克服水分子和蛍氧根离子在矿物表面的作用能形成捕收剂作用层与FTIR结果吻合；结 合药剂的酯水分离系数logP值，认为乙基黄药的logP值太小不能使未活化孔雀冇表面足够疏水, 因此乙基黄药不能浮选该矿物，其它的高级黄药可以浮游该矿物。
参考文献[1] 文书明.氧化对孔雀石表面黄药吸附层稳定性及可浮性的影响[J].有色金属(选矿部分)，2000(6)： 9一12.[2] Zhou R, ChanderS.用四硫化钠硫化一浮选孔雀石[J].国外金属矿选矿，1993(3)： 14—18.[3] ghang Wen—bin, GeorgeWP.在硫化过程中用硫酸钱做活化剂用黄药浮选孔雀石[J].有色矿山,1990(6)： 55—59.[4] 张覃，张文彬，刘邦瑞.在孔雀石的黄药直接浮选体系中钱离子浓度的研究[J].昆明理工大学学报，1997, 22： 1—4.[5] 徐晓军，刘邦瑞.三乙醇胺对微细粒孔雀石的活化作用特性及机理研究[J].有色金属,1993, 45： 28—33.[6] 徐晓军，刘邦瑞.用乙二胺磷酸盐和D2药剂活化难浮氧化铜矿物的研究EJ].有色金属,1991, 43： 28-33o[7] 徐晓军，刘邦瑞.有机螯合剂活化硅孔雀石浮选特性研究[J].昆明工学院学报，1993, 18： 36-41.C8J徐筱杰，侯廷军，乔学斌,等.计算机辅助药物分子设计Ml.北京：化学工业出版社,2004： 164-196. 1x03 王艺峰,程时远,王世敏,等.高分子材料模拟中的分子力学法和力场[J] •高分子材料科学与工程,2003, 19： 10—14.。