黃銅礦表面性質(zhì)及CN-在其表面吸附的密度泛函理論研究.pdf

1、我國金銀礦山氰化尾渣中的黃銅礦由于受到氰化物的強(qiáng)烈抑制，未能有效地綜合回收，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，且目前我國對(duì)氰化尾渣中銅資源的綜合利用水平較低，關(guān)于黃銅礦氰化抑制機(jī)理的研究不足，為這部分銅礦物的回收帶來困難。論文采用基于密度泛函理論的平面波贗勢(shì)法，系統(tǒng)地研究了黃銅礦表面性質(zhì)及氰根離子的吸附，討論了CN－在其表面的吸附機(jī)理，并采用單礦物浮選試驗(yàn)、XPS測(cè)試對(duì)密度泛函理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證分析。
　　密度泛函理論研究結(jié)

2、果顯示，黃銅礦晶體屬于直接帶隙的 p型半導(dǎo)體，F(xiàn)e原子與 Cu原子的化合價(jià)之比接近3:1，S-Fe鍵的穩(wěn)定性較S-Cu鍵高。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，黃銅礦(001)-M、(001)-S、(112)-M、(112)-S和(11-2)-M面都發(fā)生了明顯的表面重構(gòu)現(xiàn)象，僅(11-2)-S面發(fā)生小幅的表面馳豫，表面重構(gòu)使黃銅礦表面生成了S2-2和S2-n，并出現(xiàn)不同程度的S元素富集現(xiàn)象，使黃銅礦表現(xiàn)出良好的天然可浮性。在各計(jì)算表面中，黃銅礦(112)-M面

3、的表面能最低，具有較高的熱力學(xué)穩(wěn)定性，因此(112)-M面是黃銅礦的最穩(wěn)定解理面。
　　CN－能夠自發(fā)地吸附在黃銅礦(112)-M面上，其中最穩(wěn)定的吸附位點(diǎn)為表面Fe-Fe穴位，吸附能達(dá)-335.90 kJ/mol，為化學(xué)吸附。氰根離子通過C原子與黃銅礦表面的Fe原子相互作用，C原子的2s軌道與Fe原子的4s軌道和4p軌道形成共價(jià)σ鍵，F(xiàn)e原子3d軌道的電子轉(zhuǎn)移到C原子上，占據(jù)了C原子空的反鍵p軌道，形成d-p反饋η鍵。
　

4、　單礦物浮選結(jié)果表明，當(dāng)氰化鈉濃度較低時(shí)，對(duì)黃銅礦的浮選影響較小，當(dāng)氰化鈉濃度達(dá)到0.8%時(shí)，黃銅礦的浮選回收率下降到20%以下，對(duì)其產(chǎn)生了強(qiáng)烈的抑制作用。黃銅礦回收率隨著浸出時(shí)間的延長出現(xiàn)小幅增長的趨勢(shì)，這主要是由于黃銅礦表面 Cu2+的溶解，消耗了一部分氰化鈉，對(duì)黃銅礦產(chǎn)生了一定的活化作用。
　　XPS分析結(jié)果表明，黃銅礦各原子化合價(jià)構(gòu)型為 Cu+Fe3+(S2-)2,且黃銅礦表面存在S2-2和 S2-n，這與黃銅礦表面性質(zhì)的