伽伐尼作用对硫化矿物浮选行为及其对电子结构和性质的影响研究

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硫化矿物浮选理论研究一直是选矿理论研究的重要课题。虽然很多研究者对硫化矿和电化学做了大量研究,但目前还没有对方铅矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂、脆硫锑铅矿、铁闪锌矿这七种硫化矿物混合时各自的浮选性质和矿物间相互作用的系统研究。在第一性原理的基础上,本文采用CASTEP软件包模拟了不同荷电条件下的黄铁矿和方铅矿晶体在晶体结构、能带、态密度、自旋及前线轨道等方面变化。纯矿物试验结果为硫化矿理论的进一步发展以及硫化矿浮选分离,提供了参考依据。软件计算结果对于矿山地质、矿山酸性废水的治理以及新型高效能源新材料的开发具有重要的意义。本文研究了方铅矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂、脆硫锑铅矿、铁闪锌矿这七种硫化矿物颗粒间相互作用对无捕收剂浮选的影响。这七种矿物组成1:1二元人工混合矿表明硫化矿之间的伽伐尼作用显著影响各硫化矿的浮选行为。电位低的硫化矿呈电化学活性,作阳极,氧化反应加强,可浮性变好;电位高的硫化矿呈惰性,作阴极,可浮性变差。不同比例组成的二元人工混合矿试验表明,在磁黄铁矿的影响下,方铅矿、铁闪锌矿、黄铜矿和脆硫锑铅矿的可浮性都有不同程度的下降,而磁黄铁矿在它们的影响下可浮性都有较大幅度的提高。同时还表明矿物之间相互作用的影响不仅取决于矿物种类等因素,还与矿物之间的比例有关。硫化矿物之间的伽伐尼作用是由电子转移造成的,矿物之间的电子转移会导致接触的矿物带电荷。为了模拟伽伐尼作用对硫化矿性质的影响,我们在密度泛函的基础上以黄铁矿和方铅矿为例计算分析了电荷对硫化矿性质的影响。计算结果表明,电荷会导致晶格畸变,带负电荷时晶格膨胀,带正电荷时晶格压缩。带负电荷时电子态密度局域性增强,带正电荷时电子态密度离域性增强。电荷对黄铁矿和方铅矿的前线轨道的作用系数及主要作用原子都产生显著影响。另外,-1charge时黄铁矿表现出金属特征,而+1charge时黄铁矿铁矿表现出半金属性质且显示出磁性;在士3charge时方铅矿显示磁性。
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