能带理论在铜冶炼渣浮选中的应用及展望

摘要

阐述了铜冶炼渣区别于铜原矿的特殊性质及当前铜渣浮选的问题,重点介绍了固体物理学中的能带理论体系为解决铜渣浮选问题提供的新思路。介绍了半导体的能带结构及检测手段;并由铜渣中常见4种硫化铜矿物黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、斑铜矿的能带结构分析其电化学性质,由他们的电子态密度预测其浮选行为,发现辉铜矿中的铜原子具有最高的反应活性。通过捕收剂和各种矿物的静电位与费米能级推断它们相互作用后的产物,利用NPA电荷等分析证明了产物黄原酸盐反应活性优于双黄药,符合红外光谱等试验的结果。能带理论体系下的电子态密度、禁带宽度、费米能级、电荷布居数等体相性质参数能有效解释矿物的可浮性,以此可额外作为药剂与矿物作用效果的有力判据,从而使传统矿物基因数据库更为完备。离子型捕收剂的前线分子轨道与矿物的边缘能级之间有着密切的电子转移,根据前线轨道的形状与能量值比较同类药剂间捕收能力的大小;利用密度泛函法分析药剂对铁和铜的选择性差异的机理,以此筛选出高选择性与高捕收能力的基团,设计并优化新型捕收剂的构型。讨论了能带理论应用于铜渣浮选研究中的后续方向,致力于将更精确的能带检测方法与更高效的软件计算模拟相结合。