云南省自然科學獎一等獎：新技術顯著提高銅鉛鋅氧化礦的浮選回收率

近日，《云南省人民政府關于2020年度科學技術獎勵的決定》發布，揭曉獲2020年度省科學技術獎的項目和個人。其中，在自然科學獎中，由昆明理工大學申報的“銅鉛鋅氧化礦物強化硫化浮選理論”項目成果獲一等獎。

銅鉛鋅是國民經濟和國防建設重要的有色金屬材料。我國銅鉛鋅年消耗量巨大，但自給率不足，對外依存度過高。銅鉛鋅氧化礦主要存在于硫化礦礦床的氧化帶，是全省礦產資源的重要組成部分。由于選冶回收難度大，嚴重影響了資源的回收利用效率，同時也影響了企業的經濟效益。

近10年來，昆明理工大學銅鉛鋅氧化礦物強化硫化浮選理論項目團隊開展創新性基礎理論研究，形成了以“礦物晶體與表面電子密度分布規律—強化硫化反應路徑—礦物表面硫化產物精細識別”為核心的強化硫化浮選理論，豐富發展了有色金屬氧化礦浮選理論體系。

昆明理工大學發規處處長、省部共建復雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室副主任文書明介紹，以項目中的某一項科學發現為例，大量試驗研究和生產實踐表明，銅鉛鋅氧化礦需硫化形成硫化物表面，才能通過黃藥類捕收劑獲得較好的浮選效果。但表面硫化技術存在硫化效率低、硫化程度弱、硫化層不穩定等缺點，導致捕收劑在礦物表面難以穩定吸附，浮選指標較差。

針對表面硫化技術存在的問題，項目提出了“銨胺耦合插層硫化孔雀石”“氯離子強化硫化白鉛礦”“氨組元催化硫化菱鋅礦”的技術思路，從固體物理、表面化學、溶液化學角度，結合多種先進檢測手段和量子化學模擬計算，開展強化硫化理論研究。通過銅鉛鋅氧化礦硫化過程強化，改變了常規硫化的化學反應路徑，降低硫離子表面反應能壘，提高硫離子與礦物表面的反應速率，增加了礦物硫化物的厚度和穩定性，為后續的黃藥吸附反應創造良好的條件。

此外，該項目首次發現氧化銅礦物孔雀石的層狀分子結構，獲得了系統的銅鉛鋅碳酸鹽礦物晶體與表面的電子密度分布規律和化學成鍵性質；首次發現氧化銅礦物孔雀石插層硫化現象，揭示來銨胺耦合硫化孔雀石、氯離子強化硫化白鉛礦、氨組元催化硫化菱鋅礦的化學機制；首次發現銅鉛鋅碳酸鹽礦物表面硫化產物為多元硫化物的復合晶形三維表層結構，揭示了黃藥類捕收劑與強化硫化表面的作用機理。

文書明表示，通過銅鉛鋅氧化礦物強化硫化過程深入的理論研究，項目形成了系統的銅鉛鋅氧化礦物強化硫化浮選理論。以此理論為依據，開發了氧化銅礦胺銨耦合插層硫化浮選等新技術，并在云南、西藏等省區的礦山企業獲得廣泛應用，顯著提高銅鉛鋅氧化礦的浮選回收率。新理論的形成和新技術的實施，推動了我國有色金屬選礦行業的科技進步。