氧化态方铅矿表面元素化学态与腐殖酸分子靶向锚定位点的构效关系研究

Humic acid is a promising selective inhibitor of galena. However, the mechanism of humic acid inhibiting galena is not clear and the effect is still instability, which restricts its application in sulfide mineral flotation. The applicant's research in the past two years found that the surface oxidation of galena is one of the prerequisites for the adsorption of humic acid on its surface. However, why humic acid is only selectively adsorbed on the surface of oxidized galena, which oxidation product play a dominant role, and how to stabilize the formation of oxidation products through potential regulation need further study. Aiming at the problem that the selective inhibition mechanism of humic acid to galena is not clear and its application is restricted, from the perspective mineral surface properties, the project studies the adsorption behavior of humic acid on the surface of galena in different oxidation states, and its corresponding mineral flotation behavior. In order to construct a matching model of humic acid properties - mineral surface oxidation states - mineral flotation hehavior. Particularly, the EC-TERS, a micro-scale surface analysis technique, is introduced to find out the adsorption sites of humic acid on the galena surface. Besides, density functional calculations are employed to reveal the the interaction mode between humic acid and oxidation products. The aim of this project is revealing the selective inhibition of galena by humic acid, and providing theory for the generation of adsorption sites by potential-control, and thereby promoting the application of humic acid as inhibitors in flotation separation.

腐殖酸是极具应用前景的环境友好型方铅矿选择性抑制剂，但腐殖酸抑制方铅矿的机理不明确、效果不稳定制约了其在含铅多金属硫化矿浮选分离工艺中的应用。申请人团队近两年的研究发现，方铅矿表面氧化是腐殖酸在其表面吸附的前提，但腐殖酸为何仅选择性吸附于氧化后的方铅矿表面、通过哪种方式与方铅矿表面哪种氧化产物作用，以及如何通过电位调控控制氧化产物的形成尚需进一步研究。针对上述问题，项目从矿物表面性质角度出发，研究腐殖酸在不同氧化态方铅矿表面的吸附行为及对应的矿物浮选行为，构建腐殖酸吸附-矿物表面氧化-矿物浮选行为的匹配模型。重点基于微观尺度原位表面分析技术EC-TERS，查明腐殖酸在方铅矿表面的靶向吸附位点，结合密度泛函计算，阐明腐殖酸分子与吸附位点的作用方式，揭示腐殖酸对方铅矿选择性抑制的本质，并为调控方铅矿表面吸附位点的生成提供理论支撑，从而促进腐殖酸抑制剂在硫化矿浮选分离工艺中的应用。

项目围绕腐殖酸对方铅矿的抑制效果不稳定而导致其难以利用的问题，进行了系统的浮选实验研究以及宏观和微观尺度的表面化学分析。浮选实验结果证明了腐植酸单独作抑制剂使用时难以对方铅矿的浮选形成高效的抑制作用，通过延长调浆时间或外加氧化剂预先处理，使方铅矿表面达到氧化状态，腐植酸会对方铅矿浮选产生理想的抑制效果。方铅矿表面适度氧化，是腐殖酸选择性抑制其浮选的前提条件。基于表面分析结果，提出了氧化态方铅矿表面形成的元素硫和铅的硫氧化物是腐殖酸的吸附位点。当腐殖酸用于抑制方铅矿浮选时，应将浮选矿浆的氧化还原环境调整到有利于方铅矿表面形成元素硫或铅的硫氧化物的状态。多金属硫化矿物颗粒间的电化学相互作用能够改变方铅矿表面物质组成，从而增加矿物浮选分离的难度，并最终影响腐殖酸作为抑制剂在含铅多金属硫化矿物浮选分离中的应用。在铜铅硫化矿浮选分离过程中，通过延长调浆时间来增强方铅矿和黄铜矿之间的电化学相互作用是一种可行而且环保的强化以腐殖酸为抑制剂时黄铜矿和方铅矿浮选分离的方法。基于腐殖酸吸附-矿物表面氧化-矿物浮选行为之间的匹配关系，提出了通过外加氧化剂或延长调浆时间等电位调控方法，来稳定腐殖酸对方铅矿抑制效果的技术思路。研究成果具有推广应用价值，对单宁、淀粉等其他高分子有机抑制剂对方铅矿、黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿等常见硫化矿的选择性抑制机理研究具有一定的借鉴意义。