晶體化學(xué)在氧化銅礦物浮選中的應(yīng)用進(jìn)展研究梁瑞曉

摘

要：在現(xiàn)代科技開展帶動(dòng)下，晶體化學(xué)在氧化銅礦物浮選領(lǐng)域有著更加廣泛的應(yīng)用，對礦物分選技術(shù)現(xiàn)代化開展有著積極意義。該文主要對晶體化學(xué)在氧化銅礦物浮選中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述，介紹在氧化銅礦物浮選中晶體化學(xué)的作用機(jī)體等內(nèi)容，指出應(yīng)用研究開展方向，希望對晶體化學(xué)在氧化銅礦物浮選中應(yīng)用的研究途徑創(chuàng)新起到積極參照作用。

關(guān)鍵詞：晶體化學(xué)

氧化銅礦物浮選

應(yīng)用進(jìn)展

晶體結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TD923

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791〔2021〕07〔c〕-0091-03

AdvancesintheApplicationofCrystalChemistryinFlotationofCopperOxideMinerals

LIANGRuixiao

〔Kichi-ChaaratClosedJointStockCompanyKyrgyzRepublic，JalalabadOblastChatkalRegion，720001〕

Abstract：Drivenbythedevelopmentofmodernscienceandtechnology，crystalchemistryhasbeenmorewidelyusedinthefieldofcopperoxidemineralflotation，whichisofpositivesignificancetothemodernizationofmineralseparationtechnology.Inthispaper，theapplicationprogressofcrystalchemistryintheflotationofcopperoxidemineralissummarized，theroleofcrystalchemistryintheflotationofcopperoxidemineralisintroduced，andthedevelopmentdirectionoftheapplicationresearchispointedout.

KeyWords：Crystalchemistry;Flotationofcopperoxideminerals;Applicationprogress;Crystalatructure

晶體化學(xué)是晶帶定律與晶面守恒定律等理論整合產(chǎn)物，礦物浮選別離對催化劑的應(yīng)用要求較高，晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分也成為了當(dāng)下研究重點(diǎn)。但氧化銅礦石的化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜繁瑣，孔雀石與藍(lán)銅礦等雖然工業(yè)利用價(jià)值相對較高，但受自身性質(zhì)或結(jié)構(gòu)特征等因素影響，浮現(xiàn)別離效果并不理想;對此，還需加大氧化銅礦物可浮性關(guān)系與晶體結(jié)構(gòu)等方面的研究力度，以切實(shí)發(fā)揮晶體化學(xué)應(yīng)用價(jià)值。

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晶體化學(xué)概述

晶體化學(xué)研究內(nèi)容廣泛，涉及對晶體化學(xué)組成與內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面的研究，表達(dá)在晶體不完整性與晶體元素含量，以及晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排序等方面。

1.1晶體結(jié)構(gòu)決定性要素

其中礦物晶體結(jié)構(gòu)的影響因素較多，礦物晶體結(jié)構(gòu)對金屬離子暴露位置與微結(jié)構(gòu)形成等方面的影響較大，進(jìn)而影響解離方向與浮選藥物作用發(fā)揮。晶體結(jié)構(gòu)特征主要受晶體組成元素電負(fù)性與粒子種類等因素影響。從晶體結(jié)構(gòu)的根本單位入手分析，離子與原子的半徑或價(jià)位，將直接影響晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)行為與性質(zhì)，從離子半徑比原理入手分析，離子半徑直接影響離子晶體晶格種類，離子間相對大小直接影響離子配位數(shù)。除此之外，元素電負(fù)性因素的影響性不能無視，與原子核電荷與電子能級(jí)結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，離子鍵百分?jǐn)?shù)與電負(fù)性差值成正比。尤其是出現(xiàn)離子或分子極化現(xiàn)象，也會(huì)使得晶體構(gòu)型發(fā)生改變。化合物的成分越簡化，晶體對稱性特征也明顯。

1.2晶體化學(xué)原理

礦物晶體表現(xiàn)特性與浮游性關(guān)聯(lián)，以及化學(xué)特征等晶體化學(xué)重要原理，涉及鮑林離子晶體法那么與晶體化學(xué)第一二定律等理論根底。從晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排布與配位多面體形狀等原理入手，可對晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征做出完整性的解釋，從而揭示晶體性質(zhì)與化學(xué)組成的關(guān)聯(lián)度。從晶體場理論入手揭示過渡金屬離子的理化屬性，需整合靜電理論與量子力學(xué)等理論知識(shí)，同時(shí)突出研究重點(diǎn)，即中心離子各軌道電子受配位體的影響程度。通過揭示礦物可浮性與晶體化學(xué)原理的關(guān)聯(lián)度，可實(shí)現(xiàn)對礦物疏水或親水等規(guī)律特征的完整性解釋【1】。

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氧化銅礦物晶體化學(xué)實(shí)際應(yīng)用

2.1晶體結(jié)構(gòu)

晶體結(jié)構(gòu)是礦物外表性質(zhì)與可浮性的重要決定性因素，研究范圍涉及化學(xué)鍵特征與陽離子配位等方面。從孔雀石礦物入手分析，單斜晶系晶體的形狀多樣性，包括結(jié)核狀或塊狀等。內(nèi)部碳酸根離子為平面三角形，銅被兩個(gè)氫氧根離子與4個(gè)超氧離子包圍，碳酸根離子中的氧與銅分布在平面四方形內(nèi)，而銅離子以共棱方式連接，決定了孔雀石晶體結(jié)構(gòu)與柱狀等形態(tài)。通過孔雀石的銅氧鍵多面體結(jié)構(gòu)，可揭示二價(jià)銅離子在兩種畸變八面體配位結(jié)構(gòu)中的關(guān)系。硅孔雀石屬于斜方晶系，其結(jié)構(gòu)特性相對復(fù)雜，含有大量的氧化銅物質(zhì)。晶格中的空道或空穴內(nèi)，含有大量羥基或吸附水。硅孔雀石的組分不同，且金屬離子擴(kuò)散性差，其浮選性質(zhì)主要受二氧化硅骨架結(jié)構(gòu)與銅的氫氧絡(luò)合物等外表性質(zhì)決定。歸孔雀石中的硅與銅原子數(shù)比為等比，纖維結(jié)構(gòu)存在明顯的海泡石類型特征，以此推斷出其層和鏈組合的硅酸鹽結(jié)構(gòu)屬性。

2.2極化程度

礦物晶體結(jié)構(gòu)的離子鍵鍵長與離子鍵百分?jǐn)?shù)成正比，鍵合強(qiáng)度與離子鍵斷裂容易程度成正比，離子性成分與高極化水分子的作用力成正比，直接影響外表親水性?？兹甘趸~礦外表性質(zhì)直接受銅離子的賦存狀態(tài)影響，從吸收光譜與配位場理論入手分析，發(fā)現(xiàn)構(gòu)型不同的銅離子，在配體鍵長或極性等方面也存在差異，直接影響了其穩(wěn)定性。通過對氧化亞銅各晶面穩(wěn)定性與化學(xué)成分的分析，發(fā)現(xiàn)晶面穩(wěn)定性直接影響其浮選效果，對浮選藥劑選擇與使用有著積極參照作用。

水分子極化作用能夠影響晶格離子相互吸引，促使離子晶格礦物與水溶合，進(jìn)一步弱化可浮性。受極化或原子鍵性變化等作用影響，晶格內(nèi)部鍵能分布相對不均，礦物理化性質(zhì)直接出現(xiàn)變化，可見礦物極化作用對浮游條件的影響。

2.3外表特性

氧化銅礦物晶體外表特性，主要受晶體結(jié)構(gòu)特征影響，晶體結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生的解離面也存在差異，化學(xué)組成與溶解性等礦物外表特征也存在諸多不同。硅孔雀石與孔雀石的親水性，取決于內(nèi)部氫氧根離子在電負(fù)性層面無法滿足，在水中逐步形成氫鍵等因素影響。礦物浮選溶液化學(xué)性質(zhì)，直接受礦物外表金屬離子的水解或吸附性等特征影響，直接關(guān)系礦物可浮性。硅酸鹽礦物或金屬氧化礦的難溶性等特征，直接造就了其親水性的特征，雙電層內(nèi)存在少量活性金屬離子，致使捕收劑難以有效吸收，導(dǎo)致礦物難浮。銅的賦存狀態(tài)與pH值等因素直接影響礦物外表組成及浮選效果，尤其是在弱酸性環(huán)境下，硅孔雀石的浮選效果更加理想。藍(lán)銅礦與孔雀石的可溶性特征強(qiáng)，但與水界面的穩(wěn)定性差，捕收劑不容易牢固附著，同時(shí)氣泡與顆粒的附聚體穩(wěn)定性差，溶解后會(huì)產(chǎn)生以銅離子為主的酸性離子或以堿式碳酸銅為主堿性離子，尤其是銅離子的存在，會(huì)直接影響浮選效果。通過對礦漿pH的調(diào)節(jié)，可有效調(diào)整其可浮性【2】。

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捕收劑作用機(jī)理

氧化銅礦捕收劑通常以黃藥為主，黃藥對水分子有克服作用，能夠吸附自由移動(dòng)氫氧根離子形成作用層。由于孔雀石的銅原子間距較大，黃藥官能團(tuán)的每個(gè)硫代原子，只能與一個(gè)銅原子互相結(jié)合。礦物外表油酸根離子與金屬離子發(fā)生相互作用后，會(huì)改變其親疏水性，尤其在pH適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下，油酸鈉可與銅離子生成油酸銅鹽，增強(qiáng)了礦物疏水性。羥肟酸的捕收性能佳，可以從藥劑對浮選影響的立體因素，或極性基親固作用的價(jià)鍵因素等角度，對羥肟酸的化學(xué)吸附與捕收性能等作用。羥肟酸與孔雀石浮選后，會(huì)與銅離子生成螯合物，尤其是黃藥與羥肟酸共同作用下，會(huì)在礦物外表發(fā)生強(qiáng)吸附，生成的絡(luò)合物對急性基斷面寬度與捕收劑吸附面有拓展作用，從而加強(qiáng)孔雀石的可浮性特征。羥肟酸由于螯合作用明顯，與礦物吸附作用明顯優(yōu)于黃藥等物質(zhì)，可作為理想的高效捕收劑[3-10]。

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可浮性受調(diào)整劑的影響

調(diào)整劑能夠?qū)ρ趸~礦的浮選效果產(chǎn)生影響，從而改善其親水難浮的特征屬性。硅孔雀石的可溶性差與活化劑消耗量大，利用有機(jī)螯合劑等活化劑，能夠顯著優(yōu)化浮選效果。螯合劑的局部金屬離子可通過生成的難溶性螯合劑，對礦物形成疏水作用，促使捕收劑的捕收與吸附。局部金屬離子可通過形成的可溶性螯合物，促進(jìn)礦物外表溶解。由此可見，螯合劑化學(xué)活性與氧化銅礦的溶解性是浮選效果的決定性因素，合理運(yùn)用捕收劑或增強(qiáng)礦物溶解度，是調(diào)整礦物浮選效果的重要措施。

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結(jié)語

隨著現(xiàn)代測試技術(shù)與浮選理論等方面的研究深入，氧化銅礦物浮選機(jī)理的研究進(jìn)程逐漸加速。其浮選效果主要受晶體外表特性與化學(xué)組成等因素影響，要想改善其浮選成效，還需從浮選藥劑作用與礦物晶體化學(xué)特征等方面入手調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)氧化銅礦的高效利用。

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