复杂硫化矿物浮选有机抑制剂分子结构与性能及应用研究

摘要

本文采用不同有机抑制剂对脆硫铅锑矿、铁闪锌矿和黄铁矿浮选行为的影响进行了研究，研究内容包括：（1）有机抑制剂对硫化矿物浮选行为影响研究；（2）有机抑制剂分子的结构和性能研究；（3）有机抑制剂在实际矿石浮选中的应用研究。
　　 通过纯矿物试验考察了含有不同极性官能团和苯环的有机抑制剂对铅锌硫化矿浮选行为的影响。纯矿物试验结果表明：对于分子结构简单的脂肪烃有机抑制剂，具有明显的官能团效应。在分子结构中仅含有羟基、羧基、胺基等极性较强的官能团不足以产生对硫化矿的抑制作用，两种极性官能团的组合产生的螯合作用也不能加强有机抑制剂对硫化矿的抑制作用。而当分子结构中含巯基时，小分子有机抑制剂才会对硫化矿物有抑制作用。当分子结构中存在苯环时，有机化合物对硫化矿物的抑制作用增强。
　　 从亲水-疏水指数、官能团电负性、Mulliken电荷、分子前线轨道能量、苯环结构的影响以及药剂和矿物的作用等方面研究了有机抑制剂分子结构与抑制性能的关系。研究结果表明：有机抑制剂的抑制效果不仅取决于药剂的亲水性与组成，还与药剂的结构有关。主要考察了苯环对有机抑制剂结构和性能的影响，依次比较了饱和脂肪烃和苯环分别连单个极性基团：-OH、-COOH、-SH、-NH2、-SO3H的分子的前线分子轨道能量及量子化学参数。结果表明，饱和脂肪烃上连单个极性基团，比苯环上连单个极性基团的分子结构的前线分子轨道能量△E= EHOMO-ELUMO的负值更大，表明含有苯环结构的分子比含碳链结构的的分子反应活性更高。前线分子轨道能量很好地解释了药剂分子中含苯环，药剂抑制效果加强的结论。
　　 根据药剂与矿物作用的前线轨道理论，提出了有机抑制剂与硫化矿物作用的前线轨道判据：△E= E药剂HOMO-E矿物LUMO△E绝对值越小，药剂对矿物的抑制效果越明显。这能够较好地解释有机抑制剂与硫化矿物的作用效果。有机药剂丙三醇、草酸、三聚氰胺、乳酸、这些药剂的E药剂HOMO与黄铁矿、铁闪锌矿以及脆硫铅锑矿三种矿物的E矿物LUMO相差值△E的绝对值比较大，因此这些药剂对这三种矿物基本上没有抑制效果。巯基乙酸与黄铁矿、铁闪锌矿、脆硫铅锑矿的△E的绝对值分别为0.13 ev、1.5 ev、1.93 ev，因此巯基乙酸对黄铁矿的抑制效果很好，对铁闪锌矿也有一定的抑制效果。新型有机抑制剂GZT与黄铁矿、铁闪锌矿、脆硫铅锑矿的△E的绝对值分别为0.05 ev、1.4 ev、1.83 ev，表明GZT对黄铁矿的抑制效果好，对脆硫铅锑矿的抑制弱，能够实现铅、锌、硫的分离。GZT的精选试验和闭路试验结果表明：GZT在保持铅锑回收率基本不变的前提下能够大幅提高铅锑品位。在长坡选厂进行了GZT的工业试验，结果表明在实际生产中GZT对黄铁矿和闪锌矿具有良好的抑制效果，提高了铅锑精矿品位。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

1.1大厂矿区资源

1.1.1矿石性质简述

1.1.2大厂主要硫化矿物的性质

1.2浮选抑制剂

1.2.1无机抑制剂

1.2.2有机抑制剂

1.2.3小分子有机抑制剂

1.2.4大分子有机抑制剂

1.3硫化矿有机抑制结构理论

1.3.1有机抑制结构特点

1.3.2硫化矿有机抑制剂结构

1.4课题研究内容及意义

1.4.1长坡选厂生产流程

1.4.2本课题研究的内容及意义

第二章 试验研究方法

2.1矿样制备及浮选方法

2.1.1纯矿物

2.1.2实际矿石

2.2试验仪器及药剂

2.3浮选试验流程

2.3.1纯矿物浮选试验流程

2.3.2实际矿石浮选

第三章 有机抑制剂对铅锌浮选行为的影响

第四章 有机抑制剂结构与性能的机理研究

4.1亲水-疏水指数的影响

4.2分子结构的影响

4.2.1官能团电负性的影响

4.2.2苯环结构的影响

4.3有机抑制剂分子结构对矿物的作用

4.3.1有机抑制剂及官能团的前线分子轨道

4.3.2红外光谱测试结果

4.4本章小结

第五章 有机抑制剂实际矿石浮选的应用

5.1有机抑制剂的设计及选择

5.2有机抑制剂铅锌浮选试验

5.2.1巯基乙酸用量试验

5.2.2 MT用量试验

5.2.3 YMT用量试验

5.2.4 MZT用量试验

5.2.5 GZT用量试验

5.2.6 PT用量试验

5.2.7苯胺黑用量试验

5.2.8刚果红用量试验

5.3铅锌浮选试验的结论

5.3 GZT的精选及闭路试验结果

5.3.1 GZT的精选开路试验

5.3.2 GZT的闭路试验

5.4 GZT工业试验

5.4.1工业试验调试及加药点的确定

5.4.2工业试验结果

5.4.3工业试验流程考察及分析

5.5工业试验结论

5.6本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间论文发表情况