定量构效关系在多金属硫化矿浮选分离基础研究

We carry out the project according to the low and middling grade multi-metal sulfide mineral in China. Based on the modern knowledge and achievements of flotation reagents, flotation electrochemistry, quantum chemistry, interface chemistry and flotation theory, we can sure the relationship between superficially physical and chemical properties and flotation behavior of the multi-metal sulfide mineral; and its crystal structure, surface electricity, wettability and adsorption are studyed, we use molecular shape analysis (MSA), distance geometry method (DG) and the comparative molecular field analysis (CoMFA) method to build QSAR model, then study and analyze the parameters such as group structure, molecular force and so on; screening suitable quantitative parameters, in order to design and compound new flotation reagents, and revealled the effect mechanism of flotation reagents and mineral by QSAR model and testing means; we research on various electrochemical equilibriums reactions and how it affects on surface electrochemical of sulfide minerals using electrochemical theory, electrode process kinetics, thermodynamics theory, thus forming a new technology of flotation separation in polymetallic sulphide ore, which can solve the effective separation and improve the level of flotation technology for this type of mineral resources and resource comprehensive utilization also, it has important theoretical significance and practical value.

本项目针对我国中低品位多金属硫化矿开展工作。根据浮选药剂学、浮选电化学、量子化学、界面化学及浮选理论等学科的现代知识与成果，确定多金属硫化矿表面物理化学性质与浮选行为的关系；研究铜铅锌硫化矿物晶体结构与表面电性、润湿性及吸附性，利用分子形状分析（MSA）、距离几何方法（DG）和比较分子场分析（CoMFA）方法对选矿中常用的浮选药剂分子建立QSAR模型，对基团结构、分子力等参数进行研究分析比较；根据模型筛选合适的量化参数，设计、合成新型多金属硫化矿选矿浮选药剂，利用QSAR模型及检测手段揭示药剂与矿物作用的机理；利用电化学理论、电极过程动力学、热力学理论等，研究各种电化学平衡反应对硫化矿表面电化学反应的影响，从而形成多金属硫化矿浮选分离新技术，对于解决多金属硫化矿的有效分离，提高该类型矿产资源的浮选技术水平和资源综合利用率，具有重要的理论意义和实际价值。

矿产资源是国家经济的基础物质材料。目前处于正进入快速工业化阶段的我国，面临着资源短缺的巨大压力，严重制约我国经济发展。硫化矿资源具有品位低、多金属共生、复杂难处理等缺点，如能根据理论模拟计算设计、制备一种抑制剂抑制非目的矿物，对于提高目标产物的浮选效果非常重要。本项目主要通过理论模拟与实验相结合进行分析，确定矿物化学成分和晶体结构与表面性质的关系，设计合成目标矿物药剂黄原酸基有机抑制剂，考察新型硫化矿浮选药剂对目的矿物的浮选抑制性能；通过实验与测试手段，确定选择性捕收目的矿物、抑制非目的矿物的最佳溶液化学条件，建立硫化矿物浮选分离溶液化学计算体系；通过循环伏安、电极表面吸附等，测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应类型对浮选药剂与矿物作用的影响；利用动电位技术和颗粒粒度测试技术研究新型低品位复杂难处理硫化矿药剂对微细颗粒矿物同相凝聚和异相凝聚行为的影响机制，药剂与矿物作用机理。得出结论：通过多金属硫化矿物晶体结构性质分析，不同矿物的可浮性相差较小，难以分离浮选；设计合成硫化矿黄原酸盐有机抑制剂；新药剂在不同条件下对硫化矿浮选行为研究表明，丁基黄药对黄铜矿、黄铁矿可浮性良好；有机抑制剂与黄铁矿表面形成了新的物质，应用药剂电负性理论对黄原酸盐抑制剂分子进行电负性计算表明：-OH、-COO-对黄铁矿、黄铜矿二种矿物的抑制能力减小；柠檬酸基黄原酸盐抑制剂研究表明用量为400g/t ，pH在8~10的范围内，有机抑制剂可以实现铜硫的浮选分离。黄原酸盐抑制剂对于毒砂和磁黄铁矿的抑制能力高于对铁闪锌矿的抑制能力。黄原酸盐抑制剂在三种矿物表面的吸附为化学吸附。硫化矿物颗粒间作用能大小由距离来决定；应用矿物间静电互凝吸附理论解释其凝聚行为。

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