一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法技术

本发明专利技术是一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法。该方法包括对破碎后的原矿进行均匀取样和制样，进行XRD分析确定目的矿物种类和主要晶面，进行TEM和EBSD分析确定暴露的主要解离面，并对所得混合晶型和晶面进行DFT计算再次核定不稳定的晶面或容易暴露的晶面，对每个“同分异构”晶型的主要解离面与多种不同基团的正浮选捕收剂进行相互作用的DFT理论计算，最终确定每种“同分异构”晶型的主要解离面最适宜的基团和捕收剂种类及其大体占比，确定最终基团或捕收剂和复配比例。本发明专利技术能够使复配所筛选的药剂种类更加精准，药剂复配比率更加准确，复配效率更高，确定周期短。

A Method for Improving the Flotation Effect of Mineral Flotation Compound Collector

The invention relates to a method for improving the flotation effect of mineral flotation composite collector. This method includes uniform sampling and sample preparation of crushed ore, XRD analysis to determine the types of target minerals and main crystal planes, TEM and EBSD analysis to determine the main dissociation planes exposed, and DFT calculation to the obtained mixed crystal and crystal planes to re-verify the unstable or easily exposed crystal planes. The main dissociation planes of each \isomeric\ crystal form are different from many other. The DFT theoretical calculation of the interaction between the positive group flotation collector and the main dissociation surface of each \isomeric\ crystal is carried out, and the most suitable group and collector types and their proportion are finally determined, and the final group or collector and compound proportion are determined. The invention can make the type of medicine screened by the compound more precise, the ratio of drug mixing more accurate, the compound efficiency higher, and the determination period shorter.

【技术实现步骤摘要】
一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法
本专利技术属于选矿
，具体涉及一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法。
技术介绍
在浮选实践过程中人们发现单独使用某种捕收剂难以达到良好的分离效果，而捕收剂按照一定的规则组合使用，往往可以收到意想不到的效果。这种效果常称作协同效应，所使用的药剂称作组合药剂。目前关于组合药剂的复配，主要涉及探索捕收剂性能与其结构之间的关系，找出性能与结构的变化规律，提高捕收剂的浮选性能；同时涉及现有捕收剂的组合，以期获得适用于多种实际用途的高效配方。据报道，目前大部分难选氧化矿浮选的研究和生产中使用的捕收剂，尤其是近年开发的效果较好的捕收剂，大部分为复配而成的组合捕收剂。但目前关于矿物浮选捕收剂复配的方法主要还是通过研究药剂本身的结构、性能和通过浮选试验确定复配药剂的种类和比例关系，特别是目前尚无专门针对“同分异构”混合晶型的矿物捕收剂复配的方法。现有的复配方法存在确定药剂组合种类和比例的周期长，成本高，药剂浪费等不足。但实际矿床中往往存在同一种矿物，同一种分子式或原子化学计量比，但具有不同的晶系、空间群等几何和电子结构，因此破碎磨矿过程中就会呈现不同的解离面，反映出不同的表面性质和与捕收剂基团的作用，特别是矿物加工领域，很少有利用同一种矿物具有多种晶型的本质来开发的选矿相关新技术，没有利用同一种矿物同时具有多种晶型的事实开发提高矿物浮选捕收剂复配效果的专利公布。开发一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法具有重要价值。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法，该方法充分考虑“同分异构”矿物的混合晶型表面性质的不同，通过理论计算和试验确定最适宜的复配药剂，减少了药剂浪费，提高了药剂复配的浮选效果。本专利技术通过以下技术方案实现：一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法，按以下步骤进行：（1）对破碎后的原矿进行均匀取样和制样，制成粉末和具有光滑平整表面的小块矿，取其中3~5g进行X射线衍射分析（XRD）确定目的矿物种类和主要晶面，取块矿分别进行透射电子显微镜（TEM）和电子背散射衍射（EBSD）分析确定暴露的主要解离面或优势解离面；采用XRD确定的晶体类型，特别是目的矿物的“同分异构”的多种晶型及晶面进行密度泛函理论（DFT）计算，通过几何和电子结构比较每一个“同分异构”晶型的晶面的能量和空间结构特征，确定破碎和磨矿过程中最不稳定的晶面或最容易暴露的晶面，也就是主要解离面或优势解离面；对DFT理论计算得到的优势解离面和TEM、EBSD实证分析得到的界面进行核实，最终确定每种“同分异构”晶型的主要解离面；（2）在最终确定“同分异构”晶型的主要解离面后，对每个“同分异构”晶型的主要解离面与多种不同基团的正浮选捕收剂进行相互作用的DFT理论计算，考虑真空体系下或考虑溶剂化效应两种理论计算条件，分析每个“同分异构”表面与不同基团捕收剂的吸附能、几何变化，最终确定每种“同分异构”晶型的主要解离面最适宜的基团和捕收剂；（3）因每种“同分异构”晶型的表面性质不同，其最适应的基团或捕收剂也不同，通过确定每种“同分异构”的大体占比，确定最终每种“同分异构”的主要解离面最适宜的基团或捕收剂使用比例，从而确定该种矿物浮选捕收剂最佳复配种类及复配比例关系，最终形成矿物浮选复配捕收剂；（4）采用粗选、精选、扫选的浮选流程，在粗选、精选阶段添加上述复配捕收剂，并添加调整剂、活化剂等，最终获得浮选精矿。本专利技术的技术原理：实际矿石中的有价金属往往以某一种或多种矿物共存，这是公知的事实，如铜往往以黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿等形式存在。但是，同一种矿物，分子式相同，名称相同，也存在多种结构类型或晶体类型，如赤铁矿，分子式为Fe2O3，同一个矿区可能同时具有六方晶系（晶胞参数为a×b×c=5.0356×5.0356×13.7489）、立方晶系（晶胞参数为a×b×c=8.3515×8.3515×8.3515）、四方晶系（晶胞参数为a×b×c=8.34×8.34×25.02），这个“同分异构”混合晶型共存的事实容易被忽视，事实上，同一种矿物的“同分异构”晶型具有不同的晶体几何和电子结构性质，那么破碎和磨矿过程中暴露的主要解离面的性质也就不同，进而与捕收剂的作用类型也不完全相同，这就给提高捕收剂复配效果提供了可能。通过理论计算和分析表征的手段，共同确定每个“同分异构”晶型表面所适应的最佳基团或捕收剂，加之所占比例，就推导出适应这种矿物的最佳捕收剂复配种类和复配比率，这就形成了提高矿物浮选复配捕收剂效果的方法。本专利技术具有以下优点和积极效果：（1）依照自然界中同一种矿物存在“同分异构”混合晶型的情况，本专利技术能够使复配所筛选的药剂种类更加精准，药剂复配比率更加准确，复配效率更高，确定周期短。（2）本专利技术避免了常规通过大量小型试验确定复配药剂的种类和比率存在的不足，可避免药剂浪费。（3）本专利技术的技术适应性强，可以适应各类型的矿物浮选。具体实施方式（1）原矿品位为38%的铁矿，主要回收的铁矿物是赤铁矿，对破碎后的原矿进行均匀取样和制样（制成粉末和具有光滑平整表面的小块矿），取其中3~5g进行X射线衍射分析（XRD）确定目的矿物主要是赤铁矿，具有六方晶系（晶胞参数为a×b×c=5.0356×5.0356×13.7489）和立方晶系（晶胞参数为a×b×c=8.3515×8.3515×8.3515）两种类型，主要晶面有（001）和（110）等。取块矿分别进行透射电子显微镜（TEM）和电子背散射衍射（EBSD）分析确定此矿区的两种赤铁矿暴露的主要解离面或优势解离面都是（001）面。对XRD确定的上述两种晶体类型和（001）和（110）面等进行密度泛函理论（DFT）计算。计算选取基于密度泛函理论的超软赝势平面波基组，且所有的计算应用广义梯度泛函GGA求解交换相关能，所有的计算都采用自旋极化，并在倒易空间中进行。采用周期性密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算（001）和（110）面的结构弛豫、原子的Mulliken布居以及电子性质。（001）面中的键的平均键长较大，平均重叠键布居较小，电子分布较稀薄，这说明（001）面稳定性较差，键结较弱，相比（110）面更容易优先发生破裂。由此综合确定（001）面是不稳定的晶面或容易暴露解离的晶面，计算结果与TEM、EBSD实证分析得到的结果吻合，为主要解离面。（2）对两个赤铁矿晶型的（001）面与正浮选捕收剂石油磺酸钠、氧化石蜡皂分别进行相互作用的DFT理论计算，计算选取基于密度泛函理论的超软赝势平面波基组，且所有的计算应用广义梯度泛函GGA求解交换相关能，所有的计算都采用自旋极化，并在倒易空间中进行。在优化后的（001）面分别添加优化后的捕收剂油酸钠、油酸、十二胺、石油磺酸钠、氧化石蜡皂等常见捕收剂药剂分子结构，对整体模型先进行几何优化再进行能量计算。并分别在真空体系下和溶剂化效应下重复进行上述计算通过吸附能计算后。吸附能的计算公式为：，其中，其中，和分别代表（001）面超胞模型未吸附和吸附药剂A后的总能量；代表药剂A的能量，即为捕收剂在（001）表面吸附的吸附能；越负表示吸附反应越容易发生。吸附能计算结果确认本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）对破碎后的原矿进行均匀取样和制样，制成粉末和具有光滑平整表面的小块矿，取其中3~5g进行X射线衍射分析XRD确定目的矿物种类和主要晶面，取块矿分别进行透射电子显微镜TEM和电子背散射衍射EBSD分析确定暴露的主要解离面或优势解离面；采用XRD确定的晶体类型，对目的矿物的“同分异构”的多种晶型及晶面进行密度泛函理论DFT计算，通过几何和电子结构比较每一个“同分异构”晶型的晶面的能量和空间结构特征，确定破碎和磨矿过程中最不稳定的晶面或最容易暴露的晶面，对DFT理论计算得到的优势解离面和TEM、EBSD实证分析得到的界面进行核实，最终确定每种“同分异构”晶型的主要解离面；（2）在最终确定“同分异构”晶型的主要解离面后，对每个“同分异构”晶型的主要解离面与多种不同基团的正浮选捕收剂进行相互作用的DFT理论计算，分析每个“同分异构”表面与不同基团捕收剂的吸附能、几何变化，最终确定每种“同分异构”晶型的主要解离面最适宜的基团和捕收剂和捕收剂复配比例；（3）采用粗选、精选、扫选的浮选流程，在粗选、精选阶段添加上述复配捕收剂，并添加调整剂、活化剂，最终获得提高浮选效果后的精矿。...

【技术特征摘要】
1.一种提高矿物浮选复配捕收剂浮选效果的方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）对破碎后的原矿进行均匀取样和制样，制成粉末和具有光滑平整表面的小块矿，取其中3~5g进行X射线衍射分析XRD确定目的矿物种类和主要晶面，取块矿分别进行透射电子显微镜TEM和电子背散射衍射EBSD分析确定暴露的主要解离面或优势解离面；采用XRD确定的晶体类型，对目的矿物的“同分异构”的多种晶型及晶面进行密度泛函理论DFT计算，通过几何和电子结构比较每一个“同分异构”晶型的晶面的能量和空间结构特征，确定破碎和磨矿过程中最不稳定的晶面或最容易暴露的晶面，对DFT理论计算得到的优势解离面和TEM、EBSD实证分析得到的界面进行核实，最终确定每种“同分异构”晶型的主要解离面；（2）在最终确定“同分异构”晶型的主要解离面后，对每个“同分异构”晶型的主要解离面与多种不同基团的正浮选捕收剂进行相互作...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓久帅，徐宏祥，孙春宝，范桂侠，寇珏，司亮，宋国君，
申请(专利权)人：郑州大学，中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：河南,41