晶體化學在氧化銅礦物浮選中的應用進展研究

梁瑞曉

摘? 要：在現代科技發展帶動下，晶體化學在氧化銅礦物浮選領域有著更加廣泛的應用，對礦物分選技術現代化發展有著積極意義。該文主要對晶體化學在氧化銅礦物浮選中的應用進展進行綜述，介紹在氧化銅礦物浮選中晶體化學的作用機體等內容，指出應用研究發展方向，希望對晶體化學在氧化銅礦物浮選中應用的研究途徑創新起到積極參照作用。

關鍵詞：晶體化學? 氧化銅礦物浮選? 應用進展? 晶體結構

中圖分類號：TD923 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）07（c）-0091-03

Advances in the Application of Crystal Chemistry in Flotation of Copper Oxide Minerals

LIANG Ruixiao

（Kichi-Chaarat Closed Joint Stock Company Kyrgyz Republic，Jalalabad Oblast Chatkal Region，720001）

Abstract： Driven by the development of modern science and technology， crystal chemistry has been more widely used in the field of copper oxide mineral flotation， which is of positive significance to the modernization of mineral separation technology. In this paper， the application progress of crystal chemistry in the flotation of copper oxide mineral is summarized， the role of crystal chemistry in the flotation of copper oxide mineral is introduced， and the development direction of the application research is pointed out.

Key Words： Crystal chemistry; Flotation of copper oxide minerals; Application progress; Crystal atructure

晶體化學是晶帶定律與晶面守恒定律等理論整合產物，礦物浮選分離對催化劑的應用要求較高，晶體結構與化學成分也成為了當下研究重點。但氧化銅礦石的化學成分與結構組成復雜繁瑣，孔雀石與藍銅礦等雖然工業利用價值相對較高，但受自身性質或結構特征等因素影響，浮現分離效果并不理想;對此，還需加大氧化銅礦物可浮性關系與晶體結構等方面的研究力度，以切實發揮晶體化學應用價值。

1? 晶體化學概述

晶體化學研究內容廣泛，涉及對晶體化學組成與內部結構等方面的研究，體現在晶體不完整性與晶體元素含量，以及晶體內部質點排序等方面。

1.1 晶體結構決定性要素

其中礦物晶體結構的影響因素較多，礦物晶體結構對金屬離子暴露位置與微結構形成等方面的影響較大，進而影響解離方向與浮選藥物作用發揮。晶體結構特征主要受晶體組成元素電負性與粒子種類等因素影響。從晶體結構的基本單位入手分析，離子與原子的半徑或價位，將直接影響晶體結構化學行為與性質，從離子半徑比原理入手分析，離子半徑直接影響離子晶體晶格種類，離子間相對大小直接影響離子配位數。除此之外，元素電負性因素的影響性不能忽視，與原子核電荷與電子能級結構等因素有關，離子鍵百分數與電負性差值成正比。尤其是出現離子或分子極化現象，也會使得晶體構型發生改變。化合物的成分越簡化，晶體對稱性特征也明顯。

1.2 晶體化學原理

礦物晶體表現特性與浮游性關聯，以及化學特征等晶體化學重要原理，涉及鮑林離子晶體法則與晶體化學第一二定律等理論基礎。從晶體內部質點排布與配位多面體形狀等原理入手，可對晶體內部結構特征做出完整性的解釋，從而揭示晶體性質與化學組成的關聯度。從晶體場理論入手揭示過渡金屬離子的理化屬性，需整合靜電理論與量子力學等理論知識，同時突出研究重點，即中心離子各軌道電子受配位體的影響程度。通過揭示礦物可浮性與晶體化學原理的關聯度，可實現對礦物疏水或親水等規律特征的完整性解釋[1]。

2? 氧化銅礦物晶體化學實際應用

2.1 晶體結構

晶體結構是礦物表面性質與可浮性的重要決定性因素，研究范圍涉及化學鍵特征與陽離子配位等方面。從孔雀石礦物入手分析，單斜晶系晶體的形狀多樣性，包括結核狀或塊狀等。內部碳酸根離子為平面三角形，銅被兩個氫氧根離子與4個超氧離子包圍，碳酸根離子中的氧與銅分布在平面四方形內，而銅離子以共棱方式連接，決定了孔雀石晶體結構與柱狀等形態。通過孔雀石的銅氧鍵多面體結構，可揭示二價銅離子在兩種畸變八面體配位結構中的關系。硅孔雀石屬于斜方晶系，其結構特性相對復雜，含有大量的氧化銅物質。晶格中的空道或空穴內，含有大量羥基或吸附水。硅孔雀石的組分不同，且金屬離子擴散性差，其浮選性質主要受二氧化硅骨架結構與銅的氫氧絡合物等表面性質決定。歸孔雀石中的硅與銅原子數比為等比，纖維結構存在明顯的海泡石類型特征，以此推斷出其層和鏈組合的硅酸鹽結構屬性。

2.2 極化程度

礦物晶體結構的離子鍵鍵長與離子鍵百分數成正比，鍵合強度與離子鍵斷裂容易程度成正比，離子性成分與高極化水分子的作用力成正比，直接影響表面親水性。孔雀石氧化銅礦表面性質直接受銅離子的賦存狀態影響，從吸收光譜與配位場理論入手分析，發現構型不同的銅離子，在配體鍵長或極性等方面也存在差異，直接影響了其穩定性。通過對氧化亞銅各晶面穩定性與化學成分的分析，發現晶面穩定性直接影響其浮選效果，對浮選藥劑選擇與使用有著積極參照作用。

水分子極化作用能夠影響晶格離子相互吸引，促使離子晶格礦物與水溶合，進一步弱化可浮性。受極化或原子鍵性變化等作用影響，晶格內部鍵能分布相對不均，礦物理化性質直接出現變化，可見礦物極化作用對浮游條件的影響。

2.3 表面特性

氧化銅礦物晶體表面特性，主要受晶體結構特征影響，晶體結構不同，產生的解離面也存在差異，化學組成與溶解性等礦物表面特征也存在諸多不同。硅孔雀石與孔雀石的親水性，取決于內部氫氧根離子在電負性層面無法滿足，在水中逐步形成氫鍵等因素影響。礦物浮選溶液化學性質，直接受礦物表面金屬離子的水解或吸附性等特征影響，直接關系礦物可浮性。硅酸鹽礦物或金屬氧化礦的難溶性等特征，直接造就了其親水性的特征，雙電層內存在少量活性金屬離子，致使捕收劑難以有效吸收，導致礦物難浮。銅的賦存狀態與pH值等因素直接影響礦物表面組成及浮選效果，尤其是在弱酸性環境下，硅孔雀石的浮選效果更加理想。藍銅礦與孔雀石的可溶性特征強，但與水界面的穩定性差，捕收劑不容易牢固附著，同時氣泡與顆粒的附聚體穩定性差，溶解后會產生以銅離子為主的酸性離子或以堿式碳酸銅為主堿性離子，尤其是銅離子的存在，會直接影響浮選效果。通過對礦漿pH的調節，可有效調整其可浮性[2]。

3? 捕收劑作用機理

氧化銅礦捕收劑通常以黃藥為主，黃藥對水分子有克服作用，能夠吸附自由移動氫氧根離子形成作用層。由于孔雀石的銅原子間距較大，黃藥官能團的每個硫代原子，只能與一個銅原子互相結合。礦物表面油酸根離子與金屬離子發生相互作用后，會改變其親疏水性，尤其在pH適當的環境下，油酸鈉可與銅離子生成油酸銅鹽，增強了礦物疏水性。羥肟酸的捕收性能佳，可以從藥劑對浮選影響的立體因素，或極性基親固作用的價鍵因素等角度，對羥肟酸的化學吸附與捕收性能等作用。羥肟酸與孔雀石浮選后，會與銅離子生成螯合物，尤其是黃藥與羥肟酸共同作用下，會在礦物表面發生強吸附，生成的絡合物對急性基斷面寬度與捕收劑吸附面有拓展作用，從而加強孔雀石的可浮性特征。羥肟酸由于螯合作用明顯，與礦物吸附作用明顯優于黃藥等物質，可作為理想的高效捕收劑[3-10]。

4? 可浮性受調整劑的影響

調整劑能夠對氧化銅礦的浮選效果產生影響，從而改善其親水難浮的特征屬性。硅孔雀石的可溶性差與活化劑消耗量大，利用有機螯合劑等活化劑，能夠顯著優化浮選效果。螯合劑的部分金屬離子可通過生成的難溶性螯合劑，對礦物形成疏水作用，促使捕收劑的捕收與吸附。部分金屬離子可通過形成的可溶性螯合物，促進礦物表面溶解。由此可見，螯合劑化學活性與氧化銅礦的溶解性是浮選效果的決定性因素，合理運用捕收劑或增強礦物溶解度，是調整礦物浮選效果的重要措施。

5? 結語

隨著現代測試技術與浮選理論等方面的研究深入，氧化銅礦物浮選機理的研究進程逐漸加速。其浮選效果主要受晶體表面特性與化學組成等因素影響，要想改善其浮選成效，還需從浮選藥劑作用與礦物晶體化學特征等方面入手調整，最終實現氧化銅礦的高效利用。

參考文獻

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