白铅矿和菱锌矿的辅助捕收剂研究.PDFVIP

博士学位论文公示材料 学生姓名 张万忠 学号 0510352 二级学科 矿物加工工程 导师姓名 魏德洲 论文题目 白铅矿和菱锌矿的辅助捕收剂研究 论文研究方向 矿物加工理论与工艺 论文关键词 白铅矿、菱锌矿、辅助捕收剂、配位化学、配合物 论文摘要(中文) 十二胺是重要的矿物浮选捕收剂之一，对铅锌含氧盐矿物具有一定的浮选效果，但回收率不高。 因此，开发铅锌含氧盐矿物的新型捕收剂或辅助捕收剂，提升该类矿产资源的综合回收水平，是解决 我国铅锌资源供需矛盾的重要途径。 在铅锌含氧盐矿物的浮选过程中，捕收剂的亲固基常常与矿物表面的金属离子通过配位键形成金 属配合物或以弱化学键方式键合，从而实现对目的矿物的捕收。因此，根据配位化学理论分析矿物浮 选过程的作用机理，并以此为基础开发铅锌含氧盐矿物的新型辅助捕收剂，可为该类矿产资源的高效 开发利用创造条件。 本文以白铅矿、菱锌矿为研究对象，选择十二胺为捕收剂，以稠杂环类芳香族化合物（8-羟基喹啉、 喹哪啶酸）、单杂环类芳香族化合物（2.2-联吡啶-3.3-二羧酸、6- 甲基-吡嗪-2 羧酸）和单芳环双羧酸类 芳香族化合物 （苯基丙二酸、苯乙基丙二酸）为辅助捕收剂，系统地研究了不同类型辅助捕收剂与铅( Ⅱ) 或锌( Ⅱ)的配位作用，探讨了不同类型辅助捕收剂与白铅矿或菱锌矿的作用模型，考查了不同类型辅助 捕收剂与十二胺配合使用的浮选效果。 在试验研究过程中，选择具有稠杂环结构的辅助捕收剂 8-羟基喹啉、喹哪啶酸，分别与铅( Ⅱ)、锌 ( Ⅱ)金属离子反应，得到 8-羟基喹啉-铅、8-羟基喹啉-锌 、喹哪啶酸-铅和喹哪啶酸-锌 4 种配合物，并 通过红外光谱和 X-射线单晶衍射仪分析和表征了它们的分子结构。在 8-羟基喹啉-铅配合物中，铅( Ⅱ) 与 8-羟基喹啉形成五元螯合环配位构型，进一步通过铅离子侨联，形成具有四核超分子结构。在 8-羟 基喹啉-锌、喹哪啶酸-铅和喹哪啶酸-锌配合物中，均由 8-羟基喹啉和喹哪啶酸上的芳环氮和羧基氧螯 合配位形成的单体化合物。根据配合物 1-4 的配位模式与空间结构，构建了 8-羟基喹啉和喹哪啶酸与 白铅矿和菱锌矿表面金属离子的作用模型。 选择兼具单杂环结构且配位模式丰富的辅助捕收剂 2,2-联吡啶-3,3-二羧酸和 6- 甲基-吡嗪-2-羧酸， 分别与锌( Ⅱ)离子进行反应，获得了 2,2-联吡啶-3,3- 二羧酸-锌和 6- 甲基-吡嗪-2-羧酸-锌 2 种配合物， 并通过红外光谱和 X-射线单晶衍射分析、表征了两者的分子结构。通过红外光谱分析结果，结合 CCDC 晶体数据库信息，分析了2,2-联吡啶-3,3-二羧酸-铅和 6- 甲基-吡嗪-2-羧酸-铅配合物的空间分子构型。 根据 2,2-联吡啶-3,3-二羧酸和 6- 甲基-吡嗪-2-羧酸与铅、锌离子的配位模式，构建了它们与白铅矿和菱 锌矿表面金属离子的作用模型。 选择辅助捕收剂苯基丙二酸和具有脂肪链特征的苯乙基丙二酸为有机配体，分别与铅( Ⅱ)或锌( Ⅱ) 离子进行反应，辅以平面配体联吡啶和邻菲罗琳，通过常温挥发法制备了苯基丙二酸-铅、苯基丙二酸- 锌、苯乙基丙二酸-铅和苯乙基丙二酸-锌 4 种配合物，并通过 X-射线单晶衍射或红外光谱分析和表征 了它们的分子结构。结果表明，苯基丙二酸-铅配合物中的铅离子具有 4 种配位模式；苯基丙二酸-锌配 合物中的锌离子为五配位四角锥构型，苯乙基丙二酸-铅和苯乙基丙二酸-锌配合物中的金属离子均为六 配位八面体构型。基于配合物的配位模式和空间构型，构建了苯基丙二酸、苯乙基丙二酸与白铅矿和 菱锌矿表面金属离子的作用模型。 配合物分子结构的研究结果还表明，本文选择的 6 种辅助捕收剂中的氮原子和氧原子均是良好的 配位原子，与铅、锌离子形成不同构型的金属配合物，同时单体配合物分子之间主要以氢键和芳环堆 砌等弱作用构筑成超分子结构。配位键和丰富的弱化学键可能导致辅助捕收剂与白铅矿和菱锌矿表面 发生作用，提高它们的浮选技术指标。 浮选试验研究表明，十二胺对白铅矿和菱锌矿具有较好的捕收作用，在自然 pH 值和室温条件下， —1— 当十二胺用量为 25 mg/L 时，白铅矿的浮选回