硫化矿物的基本性质.docx
硫化矿物根本性质硫化矿浮选体系的固液气三相，具有电化学反应活性。1953年和1954年Salamf)和NiXonB)首先报道用循环伏安曲线研究某些浮选药剂与电极表面作用的结果，研究者开始研究矿物表面的氧化还原反应，逐渐形成一套日益完善的破化矿浮选电化学理论。在硫化矿选矿过程中，硫化矿物在水溶液中表面会产生一层性质完全不同于琉化矿本体的氧化产物，完全改变硫化矿物的表面性质和浮选行为。同时，在磨矿或浮选过程中加入的捕收剂及调整剂本身具有一定的氧化还原性质。因此，研究硫化矿物浮选理论，需要先了解一下破化矿浮选体系中的基本性质.1.1.1 硫化矿物的半导体性质半导体晶体通常分为N型，P型，其主要区别在于其氧化还原的方式，N型半导体中的反应主要为导带中的电子跃迁，P型半导体为空穴的转移,研究发现,P型半导体矿物对丁黄药更容易吸附，从而更容易被捕收上浮，其对黄药吸附量取决空穴密度，空穴密度越大黄药的吸附量越大；天然黄铜矿为N型；而未氧化的方铅矿表面价带空轨道不能与黄药作用，适度铳化有利于方铅犷的浮选.晨IT常见现化,物的Eg值或导电t质化矿物Eg(eV)或导电性硫化矿物Eg(eV)或导电性PbS0.41Sb3Sj1.72ZnS3.60AszSj2.44(Zn,Fe)S0.49HgS2.00(Fe:12.4%)CuFeS30.50CoS2<0,1FeS20.90CuS2金属导电性NiS20.27CoS金属导电性Cu2S2.10FeS金属导电性CdS2.45NiS金属导电性大多数硫化矿物是半导体，有的甚至具有金属导电性。瓶化矿物的导电性由取决于Eg(禁带宽度的能髭值)大小决定，当Eg=0,为导体，其电子能态结构空带与满带相互重叠；当Eg大于2eV,一般我们视为绝缘体：Eg在OeV到2eV之间为半导体，Eg越小，半导体导电性导电性较强.表14为常见硫化矿物的导电性.自然矿物中，由于杂质金属离子或矿物品格缺陷、表面缺陷的存在，使其导电性能大大增加，如纯的闪锌矿，其Eg值为36cV,为绝缘体，但内锌矿晶格中的Zn被Fe置换，形成铁闪锌矿，在Fe的含量为12.4%时，Eg值为0.49eV是导电性良好的半导体。对闪锌矿来说，表面缺陷、晶格杂质是决定其浮选、活化的重要因素。在磨矿体系中，由于磨矿介质的冲撞、挤压、摩擦，矿物的晶型在强烈的机械力作用下，可能发生晶格畸变，从而改变矿物的半导体性质，使硫化矿物的浮选性能发生改变.因此，磨矿过程对矿物半导体性质改变是破化矿电位调控中一个重要步骤.1.1.2 流化矿物的物理化学性质硫化矿物容易被氧化，氧化深度和氧化产物的种类显著影响其表面性质和浮选行为，这是硫化矿物区别于氧化矿物的最重要的特征之一.现代电化学研究和表面分析（光电子能谱）的研究表明，硫化矿物的氧化产物受到介质PH的控制，同时还受到环境（氧化还原条件）和氧化深度的影响：I）PH的影响如用MS代表硫化矿，在酸性、中性或碱性水溶液中的氧化还原反应可以写成如下的通式I在酸性水溶液中：MS=N+S0+ne式（11）在中性或碱性水溶液中；MS+nH2OM（OH）n+S0+nH*÷ne式（12）同时还可以发生如下的反应，生成SO?'、s2o322MS+7HjO=2M（OH）2÷S2O32+10Fr+8e式（13）MSMhQM（OH）2+SO42÷I0H*+8c式（1-4）即在酸性条件下，硫化矿物的气化总是生成可溶的金属离子和疏水的硫：而在中性或碱性条件下氧化，则硫化矿表面会生成亲水的金属氢氧化物以及元素破或硫氧根离子。对于硫化矿物，氧化主要是硬从负二价的还原态转变为氧化态，硫的价态决定了硫化矿物表面的氧化产物.氧化后硫的价态受到环境、乳化深度和弱化动力学等诸因素的控制.2）反应动力学因素的影响反应动力学因素的影响表现在以下两个方面,硫化矿物之间存在不同的氧化速度，以及对于某一硫化矿在特定条件下的氧化反应和氯化产物由反应动力学因素确定.（1）碱化矿的自然氧化速度硫化矿的自然氧化速度存在明显的不同，普瓶化矿的自然氧化速度受到介质PH及介质组分的影响.（2）氧化动力学因素决定硫化矿物的氧化反应和氧化产物一个化学反应如能发生，则要具各两个条件，即在热力学上是可行的.同时又要有较大的反应速度.对于硫化矿，在中性或碱性溶液中可能发生的反应形式有三种，即式（12）-（1-4）.在特定的条件下，嗯一个反应优先发生，或者说哪一个反应是某一破化矿的主要氧化反应，就要从热力学和动力学这两个方面综合考虑.首先，可以采用热力学数据，通过计算得到热力学最可行的反应。动力学方面主要依据试脸结果加以判断，可以采用的方法有两种：一是用电化学技术进行反应动力学研究：二是氧化产物的表面分析，如用光电子能谱器别破化矿物表面氧化组分及各组分之间的相对含量，从而确定所发生的主要反应.3）表面耙化程度的影响,硫化矿物氧化深度对硫化矿班化行为的影响，实际上是由碱化矿物的弱化产物之-的元素瓶的热力学不稳定性引起的.即元素碱在氧化条件下可被氧化为SzO3?-或SO,?，或者被还原为HS、H2S.元素硫具有硫水性，如果表面上存在元素硫，则有助于增强瓶化矿表面的疏水性.如兀素硫被进一步氧化为So?、S,将使硫化矿表面形成更多的亲水物质，就会恶化其浮选行为.对于元素硫来说，它是否能够稔定存在，受到两个方面的控制：一是环境，如果元素硫所处环境的氧化或还原性较强,则在较短的时间内，元素硫被氧化或还原：二是时间，在较弱的氧化还原条件下，元素硫被氧化、还原的速度较小，但是时间延长，元素硫同样可以被氧化或还原.就浮选实践来说，藤化矿处理时间（包括采矿、运愉、碎矿、磨矿、浮选等过程），短则几十分钟，长则数十小时，硫化矿表面将会发生不同程度的变化，从而对浮选产生直接的影响.尽管如此，但对待特殊的硫化矿浮选体系，又可以利用两种硫化矿物氧化行为的差异来改善其浮选分离效果.
