论文总字数：25251字

摘 要

铜是人类最早使用的金属之一，广泛应用于我们生活中的众多领域，而钼可以和众多金属组成合金，提高合金性能。铜钼硫化矿是富含铜和钼的重要矿产资源，浮选是富集铜和钼的最常用方法。随着全球淡水资源的枯竭，越来越多选矿厂将海水、循环水、地下水等水资源应用于浮选流程，以节约水资源。但是，这些水资源中含有较多离子，显著增加了浮选难度，同时也降低了铜和钼的回收率。因此，研究丰富的海水用于浮选分离铜钼硫化矿具有重要现实意义。

本论文对铜钼分离过程中的药剂及原理进行分析，结合分离过程中用到的测试技术（表面接触角、XRD、XPS测量、Zeta电位、ICP技术、FIRT等技术）分析，从原子、分子角度上分析钙镁阳离子对铜钼硫化矿浮选的影响以及分散剂、捕收剂的作用机理。

以往的研究结果表明，海水中Ca² 、Mg² 等二价离子在碱性条件下对铜钼硫化矿的分离浮选有抑制作用，其中主要是Mg² 离子的抑制作用，降低了铜钼回收率，这主要是因为Mg² 离子在碱性条件下生成MgOH 和Mg(OH)₂胶体，吸附于黄铜矿和辉钼矿表面，增加其表面亲水性，降低可浮性。而分散剂则会使吸附于目的矿物表面的钙镁胶体沉淀分散，从而减少钙镁胶体沉淀在有用矿物上面的吸附，提高回收率；抑制剂是通过作用于矿物表面，减少其对捕收剂的吸附，来提高目的矿物的表面亲水性，降低可浮性。

关键词：海水；分散剂；浮选；氯化钙；氯化镁

Abstract

Copper is one of the earliest metals used by human beings, used in many fields of our life. Molybdenum can be alloyed with many metals to greatly improve the properties of metals. Copper molybdenum sulfide ore is an important mineral resource rich in copper and molybdenum. Flotation is one of the most commonly used methods to enrich copper and molybdenum. With the depletion of fresh water resources in the world, increasing mineral processing plants apply seawater, circulating water, groundwater and other water resources to the flotation process to save water resources. However, these water resources contain more hydrolyzed ions, which greatly increases the flotation difficulty and reduces the recovery rate of copper and molybdenum. Sodium hexametaphosphate, as a common dispersant, can effectively improve the recovery of useful minerals in flotation.

In this study, copper-molybdenum sulfide ore is used as raw material to analyze the reagents and principles in the copper-molybdenum separation process. Combined with various analytical technologies (e.g., surface contact angle, XRD, XPS, Zeta potential, ICP, FIRT) used in the separation process, the effect of calcium and magnesium cations on the flotation of copper-molybdenum sulfide ore and the mechanism of action of dispersant and collector are analyzed from atomic and molecular perspectives.

The results of various tests show that divalent calcium and magnesium ions in seawater inhibit the separation and flotation of molybdenum sulfide ore under alkaline conditions. Among them, magnesium ions mainly reduce the recovery, via generating MgOH and Mg(OH)₂ colloids under alkaline conditions. These species are adsorbed on the surfaces of chalcopyrite and molybdenite, increasing their surface hydrophilicity but reducing floatability. The dispersant will disperse the calcium and magnesium colloid precipitate adsorbed on the surface of the target mineral, thus reducing the adsorption of the calcium and magnesium colloid precipitate on the useful mineral and improving the recovery rate. The inhibitor can improve the surface hydrophilicity of the target mineral and reduce the floatability by acting on the surface of the mineral to reduce the adsorption of the collector.

Key words: Seawater; Dispersant; Flotation; Calcium chloride; magnesium chloride

目 录

第1章 铜钼硫化矿概述 1

1.1 铜资源及其分布 1

1.1.1 铜 1

1.1.2 铜矿资源分布 1

1.2 钼资源及其分布 2

1.2.1 钼 2

1.2.2 钼矿资源分布 3

第2章 铜钼硫化矿晶体结构及表面特性 4

2.1 黄铜矿晶体结构 4

2.2 黄铜矿表面特性 4

2.3 辉钼矿晶体结构 5

2.4 辉钼矿表面特性 6

第3章 海水浮选铜钼硫化矿测试技术 7

3.1 XRD 7

3.2 Zata电位 7

3.3 XPS 7

3.4 FTIR 8

3.5 接触角 8

第4章 铜钼硫化矿浮选分离 10

4.1 常见浮选工艺方法 10

4.1.1 等可浮选 10

4.1.2 混合浮选 10

4.1.3 优先浮选 10

4.2 常见浮选药剂 11

4.2.1 起泡剂 11

4.2.2 捕收剂 11

4.2.3 分散剂 12

4.2.4 抑制剂 13

4.3 预处理方法 14

4.3.1 浓缩脱药 14

4.3.2 热处理 14

4.3.3 氧化处理 14

4.4其他铜钼分离方法 14

4.4.1 充氮浮选 14

4.4.2 脉动高梯度磁选 15

4.4.3 充填式浮选柱浮选 15

4.4.4 钝化工艺 15

第5章 海水浮选铜钼硫化矿 16

5.1 海水浮选铜钼硫化矿现状 16

5.1.1 海水性质 16

5.1.2 海水浮选进展 16

5.2 海水对铜钼硫化矿浮选分离的影响机理 17

5.2.1 离子影响机理 17

5.2.2 药剂的影响机理 17

第6章 总结 19

参考文献 20

致谢 25

第1章 铜钼硫化矿概述

1.1 铜资源及其分布

1.1.1 铜

铜是最早出现并应用于人类生活中的金属，其可塑性、导电性、导热性较好，所以经常被用来制造电子元件和电缆。早在青铜器时代，人类已经开始大规模的使用铜，但主要是用来制作铜器。随着科学技术的发展，铜也逐渐应用于建筑方面，且在电气业、机械制造业以及轻工业等领域中应用较为广泛。在有色金属的使用量中，铜的消耗量居于第二^[1]。

1.1.2 铜矿资源分布

由于地形、气候、地质等方面的差异，铜矿的成矿类型较为丰富, 其中储量较多的类型主要包括黄铁矿型、斑岩型、铜镍硫化物型以及砂页岩型，约占总储量的96%^[2,3]。在某些地区还会形成脉型、矽卡岩型、自然铜型以及铜—铀—金型等铜矿类型，但储量相对较少。按当前数据来看，在当今世界上铜矿资源主要分布在中国、智利、俄罗斯、美国、加拿大、赞比亚、波兰、秘鲁等国家^[4]。在我国境内，铜矿资源主要分布在安徽、云南、西藏、江西等地^[7]，这些铜矿资源多为伴生铜矿，且较大的铜矿矿床数量较少，平均品位较低，贫矿多，富矿少，一般多采用地下开采的方式^[5]。

表1 世界铜矿分布

1.2 钼资源及其分布

1.2.1 钼

钼具有较难熔和延展性好等优点，常常被称作“能源金属”。由于钼具有弹性系数较大、熔点高以及强度大等特点，其在钢铁产业中应用非常广泛，可以与钢合金化，大大提高钢的强度、韧性、耐酸耐碱性，而且对钢的耐磨性、耐热性和淬透性有一定的提高。在铬、镍、锰和硅中加入一定量的钼，可以生产出抗腐蚀性强的工具钢、不锈钢、合金钢和高速钢等，且某些合金钢可以运用于制造军舰、火箭、坦克等战略性武器^[6-8]。在社会发展进步过程中，钼矿发挥了重大的作用，在航天航空、冶金、农业以及化工等领域应用非常广泛,素有“战争金属”之称^[9]。

1.2.2 钼矿资源分布

在已知的30多种钼矿中，由于辉钼矿中钼元素含量较高，且容易选别，一度被认为是工业价值最高的钼资源。钼矿资源具有分布较为集中的特点，据美国地质调查局^[10]统计，截止到2016年，世界钼资源总储量约为1500吨，其中钼资源储量最多的国家为中国，其次为美国、智利等国家，这些国家约占世界钼矿资源的86%。世界上比较著名的特大型钼矿床包括加拿大的Endako和Boss Mt钼矿、中国栾川钼矿和沙坪沟钼矿、智利的Chuquicamata和Pelambre钼矿以及美国Climax和Henderson钼矿等，由于全球气候、地理等原因，这些特大型矿床多分布于环太平洋成矿带。

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