苯丙烯基羟肟酸对氧化铅锌矿的浮选特性及机理研究

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为解决我国低品位氧化铅锌矿生产中存在回收率低的现状,提高铅锌矿产资源综合利用水平,本论文以白铅矿、菱锌矿两种典型的氧化铅锌矿及白云石、石英和方解石三种伴生脉石矿为研究对象,系统的考察了苯丙烯基羟肟酸对白铅矿、菱锌矿的浮选特性;并通过红外光谱、动电位、吸附量、X射线光电子能谱(XPS)等分析测试技术,探究了苯丙烯基羟肟酸与氧化铅锌矿的作用机理;本论文还通过对苯丙烯基羟肟酸、苯甲羟肟酸、油酸钠三种捕收剂进行了密度泛函理论(DFT)计算及苯丙烯基羟肟酸的吸附能计算,比较三种捕收剂分子结构参数与理论浮选性能的差异及苯丙烯基羟肟酸与不同矿物之间吸附能的差异,进一步解释苯丙烯基羟肟酸与矿物相互作用的机理。论文主要研究结论如下:(1)单矿物和人工混合矿浮选试验结果表明,苯丙烯基羟肟酸对白铅矿和菱锌矿具有较好的选择性和捕收能力,在矿浆pH值为7、用量50mg/L时,对白铅矿和菱锌矿的浮选回收率分别高达93%、93.5%,对方解石、石英、白云石的浮选回收率仅为20%、5%、22.5%;当人工混合矿Pb给矿品位38.76%、Zn给矿品位16.58%时,在矿浆pH值为7,抑制剂用量为15mg/L,苯丙烯基羟肟酸用量为20mg/L时,给矿经一次浮选分离,获得了Pb品位为46.08%、回收率74.3%的铅精矿,Zn品位为21.11%、回收率47.75%的锌精矿;通过苯甲羟肟酸、油酸钠直接浮选及硫化浮选法对比发现,苯丙烯基羟肟酸具有更为理想的浮选性能。(2)红外光谱、动电位、吸附量及X射线光电子能谱(XPS)等分析测试结果表明,苯丙烯基羟肟酸通过与白铅矿表面的铅原子、菱锌矿表面的锌原子结合,形成稳定的螯合结构,牢固地吸附于白铅矿和菱锌矿表面,改善矿物表面性质,提高白铅矿、菱锌矿表面疏水性,实现了对白铅矿、菱锌矿的选择性高效回收。(3)DFT计算结果则表明,与苯甲羟肟酸、油酸钠相比,苯丙烯基羟肟酸具有更加理想的前线轨道能量、偶极矩、有机化合物疏水常数(Clog P)等参数指标;捕收剂与矿物表面吸附能模拟计算结果则说明苯丙烯基羟肟酸在白铅矿和菱锌矿表面形成吸附的稳定性要优于脉石矿物,解释了苯丙烯基羟肟酸具有选择性的原因。
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