硫化铜矿石的综合利用及新型捕收剂研究(刘广义,2004,中南大学博士论文)附期刊论文17篇

老马居士 · 发表于 2013-9-17 07:06

博士论文标题：硫化铜矿石的综合利用及新型捕收剂研究
论文作者：刘广义
论文导师：戴塔根;钟宏
论文学位：博士
学位授予年份：2004
论文专业：矿产普查与勘探
论文单位：中南大学
博士论文页数：108
格式：pdf
附件：3

博士论文摘要：
基于硫化铜矿石中铜、铁、金、银等金属元素及其载体矿物地球化学特性以及碱性环境中黄铜矿、黄铁矿的表面特性分析，运用Pearson软硬酸碱理论、量子化学和分子设计理论，设计并研制出在低碱条件下对铜矿物具有强的亲固能力而对硫化铁具有优良选择性的新型捕收剂烷氧羰基硫氨酯（CTC）和烷氧羰基硫脲（CTU）。对这些新型捕收剂进行试验室和工业合成试验以及小型浮选试验和工业应用试验，并对烷氧羰基硫氨酯和烷氧羰基硫脲与矿物金属离子（Cu2+、Cu+、Fe2+、Fe3+、Ag+）的作用进行紫外、红外测试以及量子化学计算，取得以下研究成果：Pearson软硬酸碱理论和量子化学研究结果表明，黄铜矿表面的（t2g）6（eg）3Cu（Ⅱ）或t6e4Cu（Ⅰ）为软酸，接受电子的能力较弱，而反馈电子的能力强；而黄铁矿表面的（t2g）6Fe（Ⅱ）或（t2ga）3（ega）2 Fe（Ⅲ）（碱性条件或弱碱性条件下以Fe（Ⅲ）为主要成分）为交界酸或硬酸，接受电子的能力较强，而反馈电子的能力较弱。烷氧羰基硫氨酯和烷氧羰基硫脲都为软碱，都含—C（=S）N（O=）C—官能团，既可通过烷氧羰基的吸电子效应降低反应中心硫代羰基中硫原子的电子密度，又可通过共轭效应增加—C（=S）N（O=）C—官能团中自身电子的离域性，使CTC和CTU给电子的能力减弱和接受反馈电子的能力增强，同时提高CTC和CTU对黄铁矿等硫矿物的选择性和对黄铜矿等铜矿物的亲固性。系统地研究了烷氧羰基硫氨酯和烷氧羰基硫脲的合成工艺。首次以双（4—N，N—二烷基氨基苯基）甲烷为催化剂，以硫氰酸盐和氯甲酸酯以及醇或胺为原料高效合成烷氧羰基硫氨酯和烷氧羰基硫脲，形成具有自主知识产权的CTC和CTU合成新工艺，成功实现产业化。开发出新的烷氧羰基硫氨酯类捕收剂T—2K，将其工业应用于永平铜矿和金堆城华光金属选矿厂，实现了低碱条件下铜硫矿物的选择性分离以及铜、银、金、硫等有益元素的综合利用。永平铜矿工业试验表明，T—2K捕收剂对硫化铜矿物具有优异的捕收能力和选择性，能在弱碱性介质中实现铜的优先浮选，克服黄药混浮工艺铜硫分离时高碱对部分铜、金、银的抑制。与传统的黄药混浮高碱分选工艺相比，T—2K全优先浮选新工艺的各项指标均有显著的提高，其中，铜精矿品位提高0．42%，铜回收率提高1．86%，硫精矿品位提高1．37%，硫回收率提高4．17%，铜精矿中金银回收率也分别提高3．73%和5．73%，年新增经济效益700多万元。华光金属选矿厂工业试验结果也表明，与丁黄药工艺相比较，T—2K全优先低碱度浮选新工艺可提高铜精矿中铜回收率2%以上，并能减少现场药剂品种，节约生产成本，具有明显的经济、环境、社会效益。开发出新的烷氧羰基硫脲类捕收剂Mac—12，将其工业应用于德兴铜矿，实现了铜矿物及其它伴生有益资源的综合利用。工业试验表明，与丁黄药（70g\t）混浮再磨再选工艺相比，Mac—12+少量丁黄药（25g\t）工艺降低铜硫分离石灰用量一半以上，并提高了资源的综合利用率，其中铜精矿铜品位提高0．93%，铜回收率提高1．03%；铜精矿中金品位提高1．29g\t，金回收率提高7．16%；铜精矿钼品位提高0．0293%，钼回收率提高3．90%；年新增经济效益2600多万元。应用紫外光谱、红外光谱以及量子化学计算，系统地研究并揭示了烷氧羰基硫氨酯和烷氧羰基硫脲与矿物金属离子（Cu2+，Cu+，Fe2+，Fe3+和Ag+）的相互作用规律。结果表明，O—乙基—N—乙氧羰基硫氨酯和N—丙基—N—乙氧羰基硫脲分别通过各自C＝S的硫原子和C＝O的氧原子与亚铜离子结合形成六员环螯合物，CTC和CTU与Cu+、Cu2+和Ag+离子之间存在化学作用，而与Fe2+、Fe3+离子之间可能不存在化学作用，CTC和CTU是铜矿物和银矿物的高选择性捕收剂。上述研究结果表明，从有益元素及其载体矿物的地球化学特性以及矿物在所处环境中表面特性出发，运用量子化学和分子设计理论，设计高选择性、高亲固能力的药剂，并用紫外、红外、量子化学计算考察矿物金属离子与所设计药剂之间作用的研究思路是指导矿产资源综合利用及新型药剂设计的有效途径。
关键词：硫化铜矿石表面特性硫氨酯类捕收剂药剂设计

博士论文目录：
文摘
英文文摘
声明
第一章绪论
1.1引言
1.2硫化铜矿石的地球化学特性
1.2.1硫化铜矿石中主要有益元素的地球化学特性
1.2.2硫化铜矿石中主要矿物的地球化学特性
1.3硫化铜矿石综合利用现状
1.3.1概述
1.3.2硫化铜矿浮选捕收剂的研究现状
1.3.3硫化铜矿主要浮选捕收剂的化学
1.3.4硫化铜矿浮选捕收剂的发展趋势
1.4论文研究依据、主要内容及成果
1.4.1研究依据
1.4.2论文主要内容及工作量
第二章矿物表面金属离子性质与捕收剂设计
2.1黄铜矿和黄铁矿的氧化还原性
2.1.1黄铜矿表面氧化
2.1.2黄铁矿表面氧化
2.2硬软酸碱原理简述
2.3配合物分子轨道理论
2.3.1矿物与药剂作用的分子轨道理论简介
2.3.2八面体配合物的分子轨道
2.3.3四面体配合物的分子轨道
2.3.4黄铜矿和黄铁矿的分子轨道
2.4铜硫浮选捕收剂设计
2.4.1捕收剂设计思路
2.4.2捕收剂量子化学计算
2.4.3量子化学计算结果分析
2.5本章小结
第三章新型捕收剂的制备及其性能
3.1仪器与试剂
3.2合成原理与步骤
3.2.1硫氨酯的制备
3.2.2黄原酸甲酸酯的制备
3.2.3黄原酸苄酯的制备
3.2.4黄原酸烯丙酯的制备
3.3烷氧羰基硫氨酯和烷氧羰基硫脲的制备及其性能
3.3.1合成原理
3.3.2合成步骤
3.3.3 CTC和CTU的pKa
3.3.4 CTC和CTU的纯矿物浮选试验
3.4捕收剂浮选性能对比研究
3.4.1实际矿石对比试验
3.4.2量子化学计算结果比较
3.5本章小结
第四章烷氧羰基硫氨酯捕收剂在矿山中的应用
4.1烷氧羰基硫氨酯在永平铜矿的应用
4.1.1永平铜矿地质特征
4.1.2永平铜矿石矿物学特征
4.1.3永平铜矿石综合利用试验研究
4.1.4技术经济分析
4.2烷氧羰基硫氨酯在华光选铜中的应用
4.2.1矿床地质特征
4.2.2铜矿物的工艺学特征
4.2.3综合回收铜的试验研究
4.2.4经济效益分析
4.3本章小结
第五章烷氧羰基硫脲捕收剂在德兴铜矿的应用
5.1德兴铜矿地质特征
5.2矿石的矿物学特征
5.3德兴铜矿石综合利用试验研究
5.3.1小型浮选试验
5.3.2工业试验
5.4成本与经济效益概算
5.4.1计算依据
5.4.2新增效益
5.4.3增加药剂成本
5.4.4年净增经济效益
5.5本章小结
第六章矿物金属离子与药剂作用的理论分析
6.1矿物金属离子与CTC的作用
6.1.1铜铁离子与C7C作用的紫外光谱
6.1.2铜离子与CTC作用的红外光谱
6.1.3亚铜离子与CTC作用的量子化学计算
6.1.4银离子与CTC作用的紫外光谱
6.2 矿物金属离子与CTU的作用
6.2.1铜铁离子与CTU作用的紫外光谱
6.2.2铜离子与CTU作用的红外光谱
6.2.3亚铜离子与CTU工作用的量子化学计算
6.2.4银离子与CTU作用的紫外光谱
6.3本章小结
参考文献
附录1：量子化学计算部分结果
致谢