矿物基因浮选的研究现状 被引量：12

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作者 印万忠 唐远 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第1期42-54,共13页

传统的矿物浮选技术研究缺乏对矿床、矿石和矿物等基因特性的系统研究和总结,因而产生了长周期、高成本的低效研发模式。基因浮选理念的提出有助于实现对矿物浮选技术研究方法的优化,为"基因矿物加工"理论的不断深入奠定了基... 传统的矿物浮选技术研究缺乏对矿床、矿石和矿物等基因特性的系统研究和总结,因而产生了长周期、高成本的低效研发模式。基因浮选理念的提出有助于实现对矿物浮选技术研究方法的优化,为"基因矿物加工"理论的不断深入奠定了基础。综述了矿物浮选过程中的典型矿床理化特征、矿石结构构造以及矿物晶体结构等主要基因特性与矿物浮选的关系,介绍了矿物浮选过程中的数据挖掘与建模研究进展,阐明了基于大数据的浮选工业应用是技术目标。通过对矿床、矿石和矿物等基因特性与矿物浮选关系的分析,指出矿床成因差异、矿石构造特性以及矿物晶体化学性质等直接影响着矿物浮选行为及其分离特性。利用现代信息技术对矿物浮选研究的科研数据进行收集、处理和分析将有助于实现矿物浮选领域的突破性发展。最后,针对基因浮选在矿物加工行业中的应用提出了相关建议。矿物基因浮选的系统研究,有助于为不同矿石的浮选分离技术及其工艺流程的快速、精准制定提供依据和数据支撑,并将对浮选试验研究及其工程转化的模式创新产生较大影响,丰富了基因矿物加工工程的理论和思路。 展开更多

关键词 基因浮选 矿床学 矿物晶体化学 数据挖掘与建模 工业应用

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基于密度泛函理论的锂辉石晶体结构及(110)面表面化学基因特性研究 被引量：13

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作者 谢瑞琦 朱一民 +1 位作者 刘杰 李艳军 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期68-74,共7页

基于第一性原理,利用Material Studio软件的CASTEP模块,对锂辉石晶体的布居、能带、态密度进行了分析,结果表明,锂辉石为绝缘体,其最有可能的荷正电的活性位点为Li、Al、Si,荷负电的活性位点为O。对优化后的锂辉石(110)面的表面能、弛... 基于第一性原理,利用Material Studio软件的CASTEP模块,对锂辉石晶体的布居、能带、态密度进行了分析,结果表明,锂辉石为绝缘体,其最有可能的荷正电的活性位点为Li、Al、Si,荷负电的活性位点为O。对优化后的锂辉石(110)面的表面能、弛豫、布居、态密度和差分电荷密度进行了分析。结果表明,所构建的锂辉石表面的表面能为0.342 9 J/m2,该表面在Z轴方向的弛豫相对明显,其次是X轴方向,Y轴方向的弛豫相对较弱。锂辉石表面的布居分析表明优化后的锂辉石(110)面表层原子价电子构型、布居、键长等均发生了变化。态密度分析结果表明(110)面表层的6个O活性不同,其在费米能级附近的态密度贡献大小为:O1>O2>O3≈O6>O5>O4。因此,O1是锂辉石表面活性最高的原子,其次是O2。差分电荷密度图也表明锂辉石表面缺电子位点和多电子位点交替出现,但得失电子程度不同,因此各原子表现出不同的化学活性。根据矿物基因特性,预测锂辉石容易与含-COOH、-CONHOH、-OSO2H等易于与Al发生化学反应官能团的阴离子捕收剂作用,但捕收性能可能不佳;预测阳离子捕收剂如胺类捕收剂以及金属离子活化剂如Ca2+等,可吸附于锂辉石表面,产生较好的捕收能力和活化能力。 展开更多

关键词 锂辉石 锂辉石(110)面 密度泛函理论 第一性原理计算 电子结构 表面特性 基因矿物

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海水对矿物浮选影响的基因特性分析 被引量：9

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作者 宋宁波 孙传尧 +3 位作者 印万忠 姚金 杨斌 柳晓 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期1-8,共8页

矿物浮选造成了大量淡水资源的消耗,利用海水选矿是解决淡水资源短缺的一个有效途径。目前,海水选矿只应用在干旱缺水的沿海地区,不同地区不同矿床的矿物存在基因特性差异。海水对矿物浮选的影响与矿物的基因特性密切相关,利用基因矿物... 矿物浮选造成了大量淡水资源的消耗,利用海水选矿是解决淡水资源短缺的一个有效途径。目前,海水选矿只应用在干旱缺水的沿海地区,不同地区不同矿床的矿物存在基因特性差异。海水对矿物浮选的影响与矿物的基因特性密切相关,利用基因矿物加工技术研究两者之间的关系有重要意义。综述了海水选矿在国内外的应用现状,介绍了海水对浮选的影响及其作用机理的研究进展,包括海水对矿物界面水结构、矿物颗粒和气泡的性质、颗粒与颗粒间、颗粒与气泡间相互作用的影响。指出海水对矿物浮选的影响是一个复杂的过程,海水能够减小气泡尺寸、增强泡沫稳定性及减弱矿泥的罩盖从而对矿物浮选产生有利作用,然而Mg2+、Ca2+离子在高碱度的矿浆中水解生成亲水性的羟基络合物或氢氧化物沉淀黏附在矿物表面造成矿物表面疏水性下降,又会抑制某些金属硫化矿物的浮选。选择合适的浮选药剂能够削弱海水对浮选的不利影响。 展开更多

关键词 海水选矿 双电层 矿泥罩盖 亲水性沉淀物 浮选药剂

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基于CASTEP模拟的重晶石(001)面基因特性研究 被引量：1

4

作者 李思阳 刘杰 +1 位作者 韩跃新 李艳军 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期94-98,共5页

为了探究重晶石的可浮性规律,采用Materials Studio软件CASTEP模块对重晶石的原胞及解理面(001)面进行了表面基因特性研究。首先对重晶石原胞进行了结构优化,根据与重晶石实际晶胞参数比对的方式确定了优化参数中的密度泛函为GGA-WC,k... 为了探究重晶石的可浮性规律,采用Materials Studio软件CASTEP模块对重晶石的原胞及解理面(001)面进行了表面基因特性研究。首先对重晶石原胞进行了结构优化,根据与重晶石实际晶胞参数比对的方式确定了优化参数中的密度泛函为GGA-WC,k点取样为4×3×4,截断动能为530 eV。基于优化后的重晶石原胞创建(001)面,然后计算(001)表面电子态密度、Mulliken电荷布居、键布居及表面能等表面基本化学特性。计算结果表明:重晶石原胞中Ba-O键比S-O键的键长更长,因此断定Ba-O键键能更小,断裂的概率更大;通过对(001)面上各原子的态密度与Mulliken电荷布居分析,可判定Ba2+、-O-为(001)面上主要的具有化学活性的位点。重晶石晶胞表面基因特性研究可为重晶石浮选过程中的表面活性位点的判定提供基础,进而可以对矿物可浮性与浮选药剂的作用机理研究提供借鉴与参考作用。 展开更多

关键词 重晶石 CASTEP 表面基因特性 矿物晶格

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丁基钠黄药浮选斑铜矿的吸附热力学和动力学研究 被引量：8

5

作者 孙乾予 印万忠 +1 位作者 朱张磊 姚金 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期574-579,共6页

研究了斑铜矿的浮选行为,并通过吸附量测试、红外光谱、吸附动力学及热力学计算研究丁基钠黄药(简称Na BX)在斑铜矿表面的吸附机理.斑铜矿在pH为5～9时可浮性较好,药剂在矿物表面的吸附属Freundlich模型的多分子层吸附;当pH为12时可浮性... 研究了斑铜矿的浮选行为,并通过吸附量测试、红外光谱、吸附动力学及热力学计算研究丁基钠黄药(简称Na BX)在斑铜矿表面的吸附机理.斑铜矿在pH为5～9时可浮性较好,药剂在矿物表面的吸附属Freundlich模型的多分子层吸附;当pH为12时可浮性差,属于Lamgmuir模型的单分层吸附. Na BX在矿物表面吸附符合二阶动力学方程,是自发进行的化学吸附过程,通过热力学计算得出pH为9时的吸附反应比pH为12时更容易发生.红外光谱测试表明,当pH为5～9时Na BX在斑铜矿表面的吸附产物为Cu(BX)_2,Fe(BX)_3和(BX)_2,而当pH为12时的吸附产物为Cu(BX)_2. 展开更多

关键词 斑铜矿 丁基钠黄药 吸附 热力学和动力学 红外光谱

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磷灰石晶体及表面基因的第一性原理计算 被引量：4

6

作者 朱一民 张洋洋 +2 位作者 南楠 谢瑞琦 刘杰 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期87-93,共7页

基于第一性原理的MS软件CASTEP模块,首先对磷灰石矿物晶胞进行了几何优化,计算得到了其能带结构、态密度、Mulliken布居,然后建立并优化了3种不同(001)表面,分别计算其表面能,并计算了磷灰石(001)低能面的差分电荷密度。结果表明:磷灰... 基于第一性原理的MS软件CASTEP模块,首先对磷灰石矿物晶胞进行了几何优化,计算得到了其能带结构、态密度、Mulliken布居,然后建立并优化了3种不同(001)表面,分别计算其表面能,并计算了磷灰石(001)低能面的差分电荷密度。结果表明:磷灰石晶体的禁带宽度为5.657 eV,属于绝缘体,其能带主要分布在-38.5^-15.1 eV之间。O3-Ca1键布居值最小,是断裂概率较高的键,且O3的2p轨道在费米能级附近电子密度贡献最大,易作为活性位点参加矿浆里的物理化学反应。相对于PO4终端面和Ca1-Ca1终端面,Ca1终端面具有最低的表面能,性质最稳定,是自然界存在概率较高的表面。(001)表面的差分电荷密度分析表明,与O3-Ca1键相比,O3-Ca2键共价性更强,键较难断裂,这与Mulliken键布居分析结果相符。磷灰石晶体和表面的第一性原理计算结果可以为完善基因矿物加工数据库的建设和磷矿浮选药剂作用原理分析提供参考和指导。 展开更多

关键词 磷灰石 第一性原理 CASTEP 矿物基因 (001)表面

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基于融合建模的浮选药剂消耗预测研究 被引量：3

7

作者 高鹏 张宁豫 +1 位作者 张臣一 吴剑 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期131-135,共5页

浮选是选矿技术中常用的技术之一,为了使选矿工艺指标达到要求,需要加入捕收剂、抑制剂、活化剂和pH调整剂等药剂。药剂消耗在影响浮选工艺指标的同时也影响着选矿的成本,因此预测每天、周、月、年的药剂消耗量,对其进行定额管理是浮选... 浮选是选矿技术中常用的技术之一,为了使选矿工艺指标达到要求,需要加入捕收剂、抑制剂、活化剂和pH调整剂等药剂。药剂消耗在影响浮选工艺指标的同时也影响着选矿的成本,因此预测每天、周、月、年的药剂消耗量,对其进行定额管理是浮选作业中重要的研究问题,基于缺失数据填补技术采用融合建模的方法在原矿性质、浮选指标及药剂消耗之间建立带有混合效应的非线性模型,并预测7 d(1周)、30 d(1月)、365 d(1年)的浮选药剂消耗量。预测结果与生产数据对比表明,该模型实现了对选厂浮选药剂用量的短期精确预测。实际数据显示该方法对生产实践具有指导意义。 展开更多

关键词 浮选指标 缺失数据 浮选药剂消耗 融合建模 药剂定额管理

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基于CASTEP模拟的氟磷灰石与十二烷基磷酸酯作用机理研究 被引量：3

8

作者 南楠 朱一民 +2 位作者 韩跃新 刘杰 张洋洋 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期99-103,共5页

为探究十二烷基磷酸酯分子结构对氟磷灰石浮选性能的影响,采用量子化学模拟手段,研究了十二烷基磷酸酯分子结构特性及其在氟磷灰石晶体表面的作用机理。采用Materials Studio软件的CASTEP模块,首先对分子态和离子态十二烷基磷酸酯的分... 为探究十二烷基磷酸酯分子结构对氟磷灰石浮选性能的影响,采用量子化学模拟手段,研究了十二烷基磷酸酯分子结构特性及其在氟磷灰石晶体表面的作用机理。采用Materials Studio软件的CASTEP模块,首先对分子态和离子态十二烷基磷酸酯的分子结构进行了优化,得到十二烷基磷酸酯分子及其阴离子的净电荷、Mulliken电荷布居、偶极距及最高占据轨道(HOMO)组成和能量。结果表明,相对于十二烷基磷酸酯分子,十二烷基磷酸酯阴离子有更强的供电子能力、范德华作用能力和反应活性。对十二烷基磷酸酯阴离子在氟磷灰石表面的相互作用模型进行了模拟计算,得到十二烷基磷酸酯与氟磷灰石之间的作用模型和吸附能,十二烷基磷酸酯阴离子与氟磷灰石表面之间的吸附能为负值,二者之间能够自发发生吸附作用,并形成化学键。通过单矿物浮选试验验证了模拟计算结果,即十二烷基磷酸酯可以作为氟磷灰石的浮选捕收剂。 展开更多

关键词 氟磷灰石 十二烷基磷酸酯 CASTEP模块 偶极矩 捕收剂 浮选

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捕收剂DXY-1在石英表面的捕收性能及机理研究 被引量：8

9

作者 杨雪莹 朱一民 +2 位作者 李艳军 谢瑞琦 乘舟越洋 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期110-113,共4页

为研究醚胺类捕收剂DXY-1对石英的捕收性能和机理,首先进行了单矿物浮选试验,之后对药剂与矿物吸附前后的Zeta电位进行检测并用MS软件模拟计算。结果表明,捕收剂DXY-1在常温下对石英有良好的捕收能力,pH=10时浮选回收率最佳,可达98.0%... 为研究醚胺类捕收剂DXY-1对石英的捕收性能和机理,首先进行了单矿物浮选试验,之后对药剂与矿物吸附前后的Zeta电位进行检测并用MS软件模拟计算。结果表明,捕收剂DXY-1在常温下对石英有良好的捕收能力,pH=10时浮选回收率最佳,可达98.0%。基于MS软件的CASTEP模块计算了捕收剂DXY-1与石英矿物表面的吸附作用能,其值为负值且低于OH-在石英表面的吸附能,说明DXY-1在石英表面可以发生吸附且与OH^-相比,捕收剂DXY-1对石英的吸附作用更强。结合药剂与矿物吸附前后的Zeta电位检测和MS模拟布居数的计算结果表明,捕收剂DXY-1与石英(101)表面的吸附方式为静电吸附和氢键吸附。 展开更多

关键词 石英 捕收剂DXY-1 醚胺类捕收剂 MS

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硫酸铵对蓝铜矿硫化浮选的影响及基因机理分析 被引量：3

10

作者 盛秋月 印万忠 +3 位作者 马英强 唐远 孙浩然 杨斌 《金属矿山》 CAS 北大核心 2020年第6期104-109,共6页

氧化铜矿物作为铜矿资源的重要组成部分,提高其开发利用技术对于铜矿资源的高效综合回收具有重要意义,蓝铜矿是重要的氧化铜矿物,但自然可浮性较差,通常采用硫化浮选。通过单矿物浮选试验,考察硫酸铵对蓝铜矿硫化浮选的影响。通过矿物... 氧化铜矿物作为铜矿资源的重要组成部分,提高其开发利用技术对于铜矿资源的高效综合回收具有重要意义,蓝铜矿是重要的氧化铜矿物,但自然可浮性较差,通常采用硫化浮选。通过单矿物浮选试验,考察硫酸铵对蓝铜矿硫化浮选的影响。通过矿物表面丁基黄药吸附量分析药剂作用前后矿物表面元素种类和含量的变化,以及药剂在矿物表面吸附能的模拟计算,研究硫酸铵对蓝铜矿硫化浮选的活化机理。结果表明,硫酸铵用量为200 mg/L时使蓝铜矿硫化浮选回收率由44.15%(未添加时)增加至60.03%,矿物表面X射线光电子能谱分析表明,硫酸铵使蓝铜矿矿物表面铜和硫含量增加,碳和氧含量减少,改善矿物表面硫化效果,增加矿物表面疏水性和丁基黄药吸附量。Material studio模拟计算结果表明,硫酸铵降低了丁基黄药以及硫化剂在蓝铜矿表面的吸附能,增加了丁基黄药和硫化钠在矿物表面的吸附稳定性,对蓝铜矿的硫化浮选具有活化作用。 展开更多

关键词 蓝铜矿 硫化浮选 硫酸铵 活化 基因机理

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聚丙烯酸在细粒菱镁矿反浮选中的选择性抑制作用 被引量：7

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作者 钟文兴 印万忠 +1 位作者 姚金 马英强 《金属矿山》 CAS 北大核心 2021年第2期96-102,共7页

细粒菱镁矿具有既难以被浮选也难以被抑制的特点,提高其反浮选脱硅技术对于镁矿资源的高效综合利用具有重要意义。通过纯矿物浮选试验、泡沫夹带行为试验、动电位试验和基于概念密度泛函理论的吸附能计算等手段,对聚丙烯酸在细粒菱镁矿... 细粒菱镁矿具有既难以被浮选也难以被抑制的特点,提高其反浮选脱硅技术对于镁矿资源的高效综合利用具有重要意义。通过纯矿物浮选试验、泡沫夹带行为试验、动电位试验和基于概念密度泛函理论的吸附能计算等手段,对聚丙烯酸在细粒菱镁矿反浮选中的抑制作用进行了系统研究。结果表明,聚丙烯酸能有效地减少细粒菱镁矿的夹带行为,对细粒菱镁矿的抑制效果比水玻璃更好。通过基于概念密度泛函理论的计算可知,相较于聚丙烯酸与石英发生吸附,聚丙烯酸与菱镁矿发生吸附其体系的能量降低得更多,因此当聚丙烯酸与菱镁矿、石英三者共存时,会优先与菱镁矿发生吸附,选择性地抑制菱镁矿。 展开更多

关键词 聚丙烯酸 细粒菱镁矿 概念密度泛函理论 选择性抑制 反浮选

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