伽伐尼作用对硫化矿物浮选行为及其对电子结构和性质的影响分析-矿物加工工程专业论文.docx

伽伐尼作用对硫化矿物浮选行为及其对电子结构和性质的影响 研究 摘 要 硫化矿物浮选理论研究一直是选矿理论研究的重要课题。虽然很多研 究者对硫化矿和电化学做了大量研究，但目前还没有对方铅矿、磁黄铁矿、 黄铁矿、黄铜矿、毒砂、脆硫锑铅矿、铁闪锌矿这七种硫化矿物混合时各 自的浮选性质和矿物间相互作用的系统研究。在第一性原理的基础上，本 文采用 CASTEP 软件包模拟了不同荷电条件下的黄铁矿和方铅矿晶体在 晶体结构、能带、态密度、自旋及前线轨道等方面变化。纯矿物试验结果 为硫化矿理论的进一步发展以及硫化矿浮选分离，提供了参考依据。软件 计算结果对于矿山地质、矿山酸性废水的治理以及新型高效能源新材料的 开发具有重要的意义。 本文研究了方铅矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂、脆硫锑铅矿、 铁闪锌矿这七种硫化矿物颗粒间相互作用对无捕收剂浮选的影响。这七种 矿物组成 1：1 二元人工混合矿表明硫化矿之间的伽伐尼作用显著影响各 硫化矿的浮选行为。电位低的硫化矿呈电化学活性，作阳极，氧化反应加 强，可浮性变好；电位高的硫化矿呈惰性，作阴极，可浮性变差。不同比 例组成的二元人工混合矿试验表明，在磁黄铁矿的影响下，方铅矿、铁闪 锌矿、黄铜矿和脆硫锑铅矿的可浮性都有不同程度的下降，而磁黄铁矿在 它们的影响下可浮性都有较大幅度的提高。同时还表明矿物之间相互作用 的影响不仅取决于矿物种类等因素，还与矿物之间的比例有关。 硫化矿物之间的伽伐尼作用是由电子转移造成的，矿物之间的电子转 移会导致接触的矿物带电荷。为了模拟伽伐尼作用对硫化矿性质的影响， I II II 我们在密度泛函的基础上以黄铁矿和方铅矿为例计算分析了电荷对硫化 矿性质的影响。计算结果表明，电荷会导致晶格畸变，带负电荷时晶格膨 胀，带正电荷时晶格压缩。带负电荷时电子态密度局域性增强，带正电荷 时电子态密度离域性增强。电荷对黄铁矿和方铅矿的前线轨道的作用系数 及主要作用原子都产生显著影响。另外，-1 charge 时黄铁矿表现出金属特 征，而+1 charge 时黄铁矿铁矿表现出半金属性质且显示出磁性；在±3 charge 时方铅矿显示磁性。 关键词：硫化矿 伽伐尼作用 无捕收剂浮选 密度泛函理论 晶格畸变 电子性质 PAGE PAGE III THE STUDY OF THE EFFECTS OF GALVANIC INTERACTIONS BETWEEN SULFIDES ON FLOTATION AND ON ELECTRONIC STRUCTURE AND PROPERTIES ABSTRACT The research on flotation of sulfide ores has been the important subject of the mineral processing theory studies. Although many researchers have done a number of studies on the sulfide ores and electrochemistry, the investigations on the nature of galena, chalcopyrite, galena, pyrite, arsenopyrite, jamesonite, and marmatite and the interactions between them when they are mixed are few throughout the world. We simulated the effects of charge on the electronic structures, bandstructure, density of states, spin and frontier molecular obitals of pyrite and galena. The tests are important for contributing to the development and the practical application of the theory studies and the practical application about the separation between sulfide ores. The simulated results are of great significance to the mining geology, the governance of acid wastewater and the development of new materials. In this paper,