一、 目的及意义

随着淡水资源的日益匮乏和选矿工业废水排放标准的日益提高，越来越多的选矿厂重复利用含大量水解杂质离子的海水、循环水及地下水等多种水资源作为浮选媒介，例如，智利lasLuces铜钼矿厂就利用海水与尾矿坝水混合进行磨矿-浮选；澳大利亚西部地区的镍浮选厂（MtKeith矿，Leinster矿和BHPBilliton运营的Kambalda镍矿选厂）使用高离子强度的钻孔水；加拿大魁北克北部的Raglan选矿厂(斯特拉塔镍矿)使用了高盐含量的浮选循环工艺水。然而，水中的水解离子（如钙、镁离子）的存在使得浮选过程更加复杂，影响矿物表面性质及颗粒——气泡附着过程，进而影响浮选效果。尽管很多研究者探究了钙镁离子对硫化矿浮选效果及表面性质的影响，但并未从分子水平上解释这些现象。

另外，铜钼硫化矿高效浮选分离一直是一个世界性难题。其中铜以黄铜矿为主，钼以辉钼矿为主。由于黄铜矿和辉钼矿都具有天然可浮性，导致其分离困难。传统上，抑铜浮钼工艺是最常用的铜钼矿分离浮选方法，主要是通过抑制硫化铜来实现铜钼分离。现有研究表明能抑制硫化铜的药剂有几十种，但实际运用到工业中的主要有以下三种：诺克斯药剂、硫化钠（主要含P2S5 [WQL11] Na OH、As2O3等）、氰化物（NaCN、Na4Fe(CN)6、Na4Zn(CN)6 等）。但这些药剂或有污染性或有剧毒性。

Suyantara等人发现在10-2MMgCl2[WQL12] 溶液中，由于Mg(OH)2沉淀到矿物表面，疏水黄铜矿表面由疏水变得变为亲水性。当矿浆pH大于9时，Hirajima等人也发现高浓度二价阳离子(如，Ca2 和Mg2 )降低了黄铜矿、辉钼矿在pH大于9时的可浮性，与辉钼矿相比，黄铜矿的可浮性在10-2MMgCl2水溶液中在pH=11条件下的可浮性下降的更明显，。这是由于Mg(OH)2和CaCO3的表面吸附而导致的，。他们并还通过可浮性浮选试验表明，在pH=11的条件下向10-2MMgCl2溶液中加入乳化煤油，可选择性分离这两种矿物。此外，Ramos等人在海水中浮选铜矿(主要阳离子包括0.6MNa ，1300ppm Mg2 和400ppmCa2 )时 ，观察到在碱性条件下，黄铜矿在海水中的可浮性比淡水略有降低。Jeldres等人研究了海水离子对铜钼硫化矿浮选的影响，通过加入CaO-Na2CO3混合物，去除了大量的二价离子——Ca2 和Mg2 ，浮选过程中黄铜矿和辉钼矿的回收率均迅速提高。

二、研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

研究目标：

本研究以黄铜矿为原料，研究二价水解离子，钙、镁离子，对黄铜矿浮选回收率、颗粒的zeta电位、表面接触角等受不同PH的水解钙、镁离子的影响，得出并结合出两种离子环境中的显微镜分析，xps分析，物相组分图及化学反应方程式，并对不同条件下的黄铜矿表面物相进行分析。进而从分子、原子水平上研究在浮选条件下，水解钙、镁离子对黄铜矿典型晶面的作用机制。

研究内容：

（1）黄铜矿固体样品的表征

采用原子吸收光谱、XRD,显微镜等测试手段对高品位黄铜矿进行化学成分、物相,表面形貌等分析；机械活化及浸出后浮选的固体样品采用SEM、XRD等测试手段对表面形貌、矿物物相等进行分析。

（2）溶液中常见的二价水解离子（Ca² , Mg² ）对黄铜矿浓度的浮选效果。

（3）基于密度泛函理论研究这些杂质离子对黄铜矿典型晶面的作用机理。选取黄铜矿几种典型晶面，研究 Ca² ,Mg² 水解离子在这些晶面上的作用机制。

拟采用的技术方案及措施：

（1） 纯黄铜矿的表征

取38-75μm的纯黄铜矿，采用XRD对其进行化学成分分析。

（2） Ca² , Mg² 影响下的黄铜矿浮选实验

①浮选的回收率

在去离子水条件下，分别在0.01M CaCl₂溶液，0.05M MgCl₂溶液中不同PH条件下对黄铜矿浮选的回收率进行实验

②zeta电位测定

在去离子水条件下，分别在0.01M CaCl₂溶液，0.05M MgCl₂溶液中不同PH条件下测量黄铜矿颗粒的zeta电位并分析其影响

③表面接触角的测定

在去离子水条件下，分别在0.01M CaCl₂溶液，0.05M MgCl2溶液中PH=10条件下测量黄铜矿颗粒的表面接触角
（3）物相组分分析

0.01M CaCl₂溶液，0.05M MgCl2溶液的物相组分图及化学反应方程式
（4）浮选后的黄铜矿的表征

显微镜测试，在不同条件下的黄铜矿表面物相分析