论文封面
引用格式
Xiao-dong JIA, Kai-wei SONG, Jin-peng CAI, Chao SU, Xiao-hui XU, Yin-yu MA, Pei-lun SHEN, Dian-wen LIU. Effect of oxygen and sodium sulfide on flotation of cuprite and its modification mechanism[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2023,33(04):1233-1243.
研究背景
氧化铜矿是我国以及一带一路沿线国家重要的矿产资源，高效利用该部分资源无疑是对我国铜金属消耗的重要补充。由于其可浮性差，针对氧化铜矿物的浮选研究主要聚焦在活化剂的应用上，其中硫化钠因适应性强、价值低廉在工业中受到广泛应用。赤铜矿(Cu2O)是氧化铜矿物重要的组成部分，其独特的铜元素价态使其在硫化-黄药体系下，表现出不同于典型氧化铜矿物孔雀石(Cu₂(OH)₂CO₃)的浮选行为。相较于孔雀石，赤铜矿浮选界面特性极不稳定，在开放环境中赤铜矿表面的Cu(Ⅰ)会不可避免的氧化成Cu(Ⅱ)。目前关于氧化铜矿物硫化机理的研究主要集中在孔雀石上，而对于赤铜矿的硫化行为缺乏系统认识。本文采用浮选试验与结构表征相结合的手段，深入解析硫化后赤铜矿浮选界面性质的演变以及氧气在此过程中发挥的作用，研究结果为改善赤铜矿的硫化-黄药浮选提供了理论依据。
文章亮点
1)采用FESEM证实了赤铜矿异相成核的硫化机制;
2)发现赤铜矿的硫化主要涉及硫化钠与氧化产物CuO作用。
图文解析
如图1所示，经硫化钠处理后，赤铜矿表面生成了一层异于基底的具有规则形状的片状铜硫化合物，且增大硫化钠用量会促进该片状产物的增多以及径向尺寸的增大。
图1 天然赤铜矿及硫化钠处理后的赤铜矿FESEM表面形貌
图2中O1s和Cu2p的XPS高分辨率图谱分峰拟合结果显示，天然赤铜矿浮选界面极不稳定，易氧化生成CuO，反应初期，产物CuO为硫化反应的活性中心，因此，经硫化钠处理后赤铜矿表面CuO的含量显著降低。S2p分峰拟合结果表明，片状的铜硫化合物由硫化物和多硫化物共同组成，即硫化过程中CuO中的Cu(Ⅱ)被还原成Cu(Ⅰ)，硫化钠中S2-被氧化成(S2)2-和(Sn)2-。
图2 赤铜矿表面O1s、Cu2p和S2p的XPS高分辨率图谱((a)赤铜矿、(b)赤铜矿+0.1mmol/L硫化钠、(c)赤铜矿+0.5mmol/L硫化钠)
研究结论
1)硫化处理后，赤铜矿表面生成了具有规则形状的片状铜硫化合物，其显著促进了赤铜矿的硫化浮选。但是，过量的硫化钠会加剧溶液中胶体产物的生成，降低赤铜矿可浮性。
2)暴露于空气中的赤铜矿表面覆盖了一层更具稳定性的CuO，该氧化产物为赤铜矿硫化反应的活性中心。
3)片状的铜硫化合物由硫化物和多硫化物共同组成。硫化过程中，CuO中的Cu(Ⅱ)被还原成Cu(Ⅰ)，硫化钠中S2-被氧化成(S2)2-和(Sn)2-。
团队介绍
刘殿文，昆明理工大学教授，博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授、百千万人才工程国家级人选、国家有突出贡献的中青年专家等。长期从事金属矿产资源绿色分离与高效利用等方面的科学研究、技术开发、产业化应用和人才培养工作。现任昆明理工大学研究生院院长、云南省战略金属矿产资源绿色分离与富集重点实验室主任等职，兼任中国矿业联合会选矿委员会、中国金属学会选矿委员会、中国稀土学会地采选分会委员等。担任《有色金属工程》《Minerals》等9个国内外期刊的编委。近年主持国家重点研发计划课题、国家科技支撑计划课题、云南省重大科技专项项目、国家自然科学基金面上项目等及骨干参研近40项。获得国家技术发明二等奖1项，国家国际科学技术合作奖1项，云南省科技进步特等奖1项，省部级科技奖一等奖4项。发表核心论文70余篇，获授权专利近60项，撰写《氧化铜矿浮选技术》专著1部。
申培伦，昆明理工大学特聘副教授，硕士生导师，云南省“兴滇英才支持计划”青年人才。主要从事矿产资源综合利用等方面的研究。主持国家自然科学基金、云南省基础研究计划面上项目以及参研国家重点研发计划课题、云南省重大科技专项和企业委托项目10余项;发表核心学术论文30余篇，获授权专利10余项，参编教材2部，获云南省研究生教学成果特等奖1项，校级教学成果特等奖1项，获批云南省优秀博士学位论文。兼任中国再生资源产业技术创新战略联盟青年专家委员会委员、《矿产保护与利用》青年编委等职务。
蔡锦鹏，昆明理工大学博士生，主要从事铜铅锌金属矿的浮选理论与工艺研究。骨干参研国家自然科学基金、云南省基础研究计划面上项目、国家重点研发计划课题、云南省重大科技专项和企业委托项目10余项;发表核心学术论文25篇，其中在《Minerals Engineering》《International Journal of Mining Science and Technology》《Separation and Purification Technology》等SCI 期刊上发表论文12篇;获授权专利7项。
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