張行榮，劉崇峻，朱陽戈，鄭桂兵，尚衍波，韓 龍，艾 晶

?

采用密度泛函方法研究銅鉛分離的抑制機(jī)理

張行榮，劉崇峻，朱陽戈，鄭桂兵，尚衍波，韓 龍，艾 晶

(北京礦冶研究總院礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，北京100160)

為了從微觀層面揭示巰基乙酸鈉用于黃銅礦和方鉛礦浮選分離的作用機(jī)理，從量子化學(xué)計算入手，利用密度泛函方法對黃銅礦與方鉛礦晶體及表面電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：黃銅礦與方鉛礦表面原子的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)(如能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、Mulliken布居等)的差異是直接影響其可浮性的根本原因。根據(jù)前線軌道理論，從能量角度比較兩種礦物與藥劑之間的相互作用能，揭示巰基乙酸鈉可用于銅鉛浮選分離的實質(zhì)。

密度泛函；黃銅礦；方鉛礦；抑制劑；分離

銅鉛金屬廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、國防、航天科技、建筑以及電子工業(yè)等各個領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。銅鉛鋅多金屬硫化礦作為提取銅鉛的主要礦物，通常采用浮選的方法進(jìn)行回收利用。但是銅鉛鋅多金屬硫化礦往往致密共生，嵌布關(guān)系復(fù)雜，同時又由于銅礦物與鉛礦物的可浮性相近，因此浮選時通常采用銅鉛混選再分離工藝技術(shù)，但這也導(dǎo)致后續(xù)選別作業(yè)中銅鉛分離的困難[1?3]。銅鉛分離一直是國內(nèi)外研究的難點和熱點，傳統(tǒng)的銅鉛分離方法主要為氰化物抑銅法[4]和重鉻酸鹽抑鉛法[5]，但是這兩種方法或因溶解少量貴金或因產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染而逐漸被淘汰，為了適應(yīng)新時代條件下的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及環(huán)保要求，人們逐漸發(fā)展了組合抑制劑和有機(jī)抑制劑[6]。有機(jī)抑制劑，如多糖類、纖維素類、栲膠等，由于來源廣泛、低毒、價格低廉等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用而成為研究熱點[7?8]。巰基乙酸鈉在硫化礦浮選分離中是研究最多、生產(chǎn)應(yīng)用較為成熟的一種有機(jī)抑制劑[9?10]，主要用作銅鉬分離，國內(nèi)外對巰基乙酸鈉抑制黃銅礦的機(jī)理已有較多的研究[11]，而對銅鉛分離的抑制機(jī)理尚且不多。密度泛函方法是近年來發(fā)展較為迅速的一種模擬計算方法，其在硫化礦浮選中的應(yīng)用較為廣泛和相對成熟。早在1993年，TOSSELL等[12]首次用從頭算的方法研究了黃藥、雙黃藥、金屬離子黃藥及相關(guān)化合物的分子軌道和電子結(jié)構(gòu)，解釋了它們的一些實驗光譜差異；EDELBRO等[13]用密度泛函方法計算了黃銅礦的電子和能帶結(jié)構(gòu)，用理論計算結(jié)果討論了礦物浮選特性和表面性質(zhì)的關(guān)系。國內(nèi)陳建華研究團(tuán)隊[14?17]利用第一性原理研究了黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等硫化礦的表面特性，指出硫化礦表面晶格缺陷是導(dǎo)致礦物可浮性差異的主要原因，并深入探討了捕收劑分子、水分子等在硫化礦礦物表面的相互作用[18?20]。本研究的目的在于利用密度泛函理論研究銅鉛礦物晶體電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)，利用前線分子軌道理論分析巰基乙酸鈉在銅鉛分離中的作用機(jī)理，為將來新型銅鉛分離抑制劑的研發(fā)提供理論參考。

1 計算模型及方法

根據(jù)文獻(xiàn)[13?21]可知，黃銅礦晶格參數(shù)為== 5.24 ?，=10.32 ?，===90°；方鉛礦晶格參數(shù)為===5.93 ??；诿芏确汉碚?Density functional theory，DFT)，利用Materials Studio(MS)軟件中Dmol3模塊，采用廣義梯度近似(Generalized gradient approximation，GGA)方法[23]對銅鉛硫化礦晶體的電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行模擬計算[22]，考察不同交換函數(shù)對其晶格參數(shù)的影響(見表1)。在計算電荷密度和體系總能量時，采用Monkhorst-pack (MP)方案對Brillouin Zone內(nèi)的積分進(jìn)行計算，其中黃銅礦采用3×3×1的k點網(wǎng)絡(luò)，方鉛礦采用2×2×2的k點網(wǎng)絡(luò)。為保證體系的收斂性能，精度設(shè)為Fine，基組設(shè)為DNP 3.5，自洽收斂標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為1.0×10?6eV/atom，所有計算均采用了自旋極化。

表1 不同交換函數(shù)對黃銅礦和方鉛礦晶格參數(shù)的影響

表1結(jié)果表明，對于黃銅礦和方鉛礦兩種硫化礦晶體，采用GGA-PW91(Perdew-Wang 1991)[24]修正函數(shù)計算出的晶格參數(shù)與實驗值最為接近。因此，針對銅鉛兩種礦物在計算時選取的交換關(guān)聯(lián)函數(shù)均為GGA-PW91。

2 結(jié)果與討論

2.1 能帶和態(tài)密度分析

黃銅礦和方鉛礦晶體的能帶結(jié)構(gòu)及原子分態(tài)密度圖如圖1和2所示。

圖1 黃銅礦的能帶結(jié)構(gòu)和各原子分態(tài)密度

圖2 方鉛礦的能帶結(jié)構(gòu)和各原子分態(tài)密度

由圖1(a)可以看出：黃銅礦能帶符合直接帶隙p型半導(dǎo)體的特征，即價帶極大值和導(dǎo)帶極小值都位于高對稱點；模擬計算得到黃銅礦的禁帶寬度為 0.98 eV，與文獻(xiàn)[25]中報道的非常接近。如圖1(b)所示，黃銅礦的導(dǎo)帶能級由Cu-4s軌道和Fe-4s軌道組成；而價帶能級由兩部分組成，其中?15.0~?12.4 eV的深部價帶主要由S-3s軌道貢獻(xiàn)，?6.4~2.5 eV的頂部價帶由Cu-3d，F(xiàn)e-3d和S-3p軌道組成，其中Cu-3d軌道成分最多，價帶頂主要由Cu-3d軌道組成，導(dǎo)帶底主要由Cu-4s和和S-3p軌道共同雜化組成，Cu-4s軌道貢獻(xiàn)更大。

由圖2(a)可看出，方鉛礦也是一種直接帶隙p型半導(dǎo)體；計算得到的方鉛礦能隙為0.459 eV，與實驗值0.410 eV相比稍有差距[26]，但這并不影響對其電子結(jié)構(gòu)的分析。通過圖2(b)可以看出，在費(fèi)米能級附近，主要由S-3p軌道和Pb-6p軌道構(gòu)成，其中S-3p貢獻(xiàn)最大，因此理想方鉛礦的天然可浮性較好。但當(dāng)方鉛礦暴露于空氣中時，礦物表面會慢慢被氧化，使其可浮性變差，而經(jīng)磨礦再處理后，方鉛礦表面會形成新的解理面，疏水性能得以恢復(fù)。

礦物晶體內(nèi)部離子、原子或分子可以相互結(jié)合，使得鍵能得到平衡，而裸露的礦物晶體表面常因鍵的斷裂而具有與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的微觀特性，如鍵的不飽和特性、原子的荷電情況等，正是因為這些微觀的差異決定了其可浮性。

圖3和4所示為黃銅礦和方鉛礦解理面上各原子與晶體內(nèi)部原子分態(tài)密度的對比圖。通過圖3可以看出，黃銅礦解理后，其(101)表面上的S、Fe、Cu原子分態(tài)密度與晶格內(nèi)部原子相比，其分態(tài)密度均發(fā)生了較大的變化，這說明黃銅礦(101)表面的原子微觀特性由于解理面的形成而產(chǎn)生了差異。在費(fèi)米能級附近，(101)表面的Cu-3d和Fe-3d軌道貢獻(xiàn)相對較大，以Cu-3d軌道貢獻(xiàn)最多，這說明(101)表面Cu原子較Fe原子更為活潑。

由圖4可看出，方鉛礦沿(100)面解理后，由于鍵的斷裂，表面原子分態(tài)密度也發(fā)生了變化。(100)表面S和Pb原子分態(tài)密度在費(fèi)米能級附近分布有所增多，主要由S-3p軌道和Pb-6p軌道貢獻(xiàn)，以S-3p軌道為多，所以，在(100)表面S原子和Pb原子都可以作為活性位點。

圖3 黃銅礦(101)解理面上各原子的分態(tài)密度對比

圖4 方鉛礦晶體與(100)表面原子分態(tài)密度比較

2.2 Mulliken布居分析

Mulliken布居是MULLIKEN等[27]在1955年提出的一種用于表示一體系中各組成原子的電荷分布與轉(zhuǎn)移及各原子之間的成鍵性質(zhì)的方法。根據(jù)鍵的Mulliken布居數(shù)大小，可以解釋各原子之間的電荷轉(zhuǎn)移及成鍵的強(qiáng)弱。鍵的Mulliken布居數(shù)越大，原子間成鍵的共價性越強(qiáng)；鍵的Mulliken布居數(shù)越小，成鍵的離子性越強(qiáng)。在同一基組條件下，黃銅礦與方鉛礦的原子Mulliken布居數(shù)見表2，鍵的Mulliken布居數(shù)見表3。

表2 黃銅礦和方鉛礦原子的Mulliken布居數(shù)

表3 黃銅礦和方鉛礦原子間鍵的Mulliken布居數(shù)

通過表2可以看出，優(yōu)化后黃銅礦晶體中定域在S原子上的電子數(shù)為6.19，其中主要是p軌道得到電子，s軌道失去電子，電子共計得到0.19e，為電子受體；Fe原子上電子數(shù)為7.82，其中s軌道失去1.63e，d軌道得到0.91e，p軌道得到0.53e，共計失去0.19e；Cu原子上電子數(shù)為10.81，其中s軌道失去0.42e，d軌道失去0.27e，p軌道得到0.50e，共計失去0.19e。方鉛礦經(jīng)優(yōu)化后，定域在S原子上的電子數(shù)為6.67，其中s軌道失去0.07e，p軌道得到0.74e，共計得到0.67e；Pb原子上的電子數(shù)為13.33，其中s軌道失去0.09e，p軌道失去0.58e，共計失去0.67e。表3所列為黃銅礦和方鉛礦原子間鍵的Mulliken布居數(shù)，黃銅礦中S—Cu、S—Fe和方鉛礦中S—Pb鍵的布居值分別為0.31、0.48、0.42，這說明在黃銅礦晶體中，S—Cu鍵較S—Fe鍵呈現(xiàn)出較強(qiáng)的離子性，因此在黃銅礦晶體中，Cu離子更具活潑性。而方鉛礦中S—Pb鍵則主要更傾向于表現(xiàn)出共價鍵特性。

2.3 前線軌道理論分析

FUKUI等[28]提出的前線軌道理論認(rèn)為分子的許多性質(zhì)主要由分子中的前線軌道決定，即最高占據(jù)分子軌道(HOMO)和最低空軌道(LUMO)決定。該理論指出一個反應(yīng)物的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)與另一個反應(yīng)物最低空軌道(LUMO)的能量之間的差值的絕對值(Δ)越小越利于分子之間發(fā)生相互作用。把優(yōu)化好的黃銅礦、方鉛礦礦物晶體和巰基乙酸鈉分子(TGA)提交MS軟件下的 Dmol3模塊，從能量(Energy)角度對分子軌道性質(zhì)進(jìn)行模擬計算，模擬計算得到銅鉛硫化礦物及TGA分子的前線軌道能量(見表4)。模擬計算時，關(guān)聯(lián)函數(shù)選為GGA-PW91，收斂精度設(shè)為Fine，k-points選為Gamma，其他參數(shù)選擇默認(rèn)值。

表4 礦物和巰基乙酸鈉前線軌道能量分析

Δ1=|(HOMOmineral)?(LUMOTGA)|; Δ2=|(HOMOTGA)?(LUMOmineral)|.

表4結(jié)果表明：藥劑HOMO軌道與礦物L(fēng)UMO軌道的能量差值絕對值(Δ2)都小于礦物HOMO軌道與藥劑LUMO軌道作用的能量差值絕對值(Δ1)，根據(jù)福井謙一的前線軌道理論，藥劑的HOMO軌道和礦物的LUMO軌道發(fā)生相互作用，這說明電子從TGA的HOMO軌道轉(zhuǎn)移至礦物的LUMO軌道，TGA是給電子體，礦物是電子受體。對比TGA與方鉛礦軌道能量差Δ1和Δ2，兩者相差不大，這也間接體現(xiàn)了方鉛礦中S—Pb呈現(xiàn)較強(qiáng)的共價鍵的特性，這與Mulliken布居分析一致。對比TGA的HOMO軌道與黃銅礦和方鉛礦的LUMO軌道之間的兩個能量差Δ2，發(fā)現(xiàn)TGA的HOMO與黃銅礦LUMO之間的軌道能量差明顯小于與方鉛礦LUMO之間的軌道能量差。根據(jù)能量差越小，反應(yīng)越容易進(jìn)行的原則，說明當(dāng)巰基乙酸鈉與礦物作用時，TGA的電子更易于轉(zhuǎn)移至黃銅礦的LUMO，從而發(fā)生相互作用。因此，采用巰基乙酸鈉作為黃銅礦抑制劑來實現(xiàn)銅鉛分離理論上是可行的，實驗也證實了這一點[29]。

2.4 費(fèi)米能級討論

表5所列為經(jīng)MS軟件模擬計算后得到的黃銅礦、方鉛礦和TGA離子費(fèi)米能級。

表5 礦物和巰基乙酸離子的費(fèi)米能級

通過表5可以看出，黃銅礦的費(fèi)米能級要遠(yuǎn)低于TGA離子的費(fèi)米能級，這說明，反應(yīng)時，電子易于從TGA離子轉(zhuǎn)移至黃銅礦，從而使得黃銅礦表面的雙黃藥發(fā)生還原解析，從而得到抑制。而對比方鉛礦和TGA離子的費(fèi)米能級發(fā)現(xiàn)，兩者非常接近，所以在反應(yīng)時兩者之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移較為困難。因此，從費(fèi)米能級角度考慮，TGA易于優(yōu)先同黃銅礦發(fā)生作用，這與前線軌道分析一致。

3 結(jié)論

1) 通過密度泛函模擬計算方法，得到了黃銅礦和方鉛礦的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，能帶結(jié)構(gòu)表明黃銅礦和方鉛礦均為直接帶隙p型半導(dǎo)體。

2) 黃銅礦費(fèi)米能級附近主要由Cu-3d和Fe-3d軌道貢獻(xiàn)組成，其中Cu-3d的貢獻(xiàn)最多，F(xiàn)e-3d的次之，兩者都具有較高的活性，Mulliken布居表明Cu—S鍵與Fe—S鍵相比更趨于離子性；方鉛礦費(fèi)米能級附近主要由Pb-6p和 S-3p軌道組成，Mulliken布居表明兩者呈共價鍵結(jié)合。黃銅礦(101)表面和方鉛礦(100)表面裸露原子的分態(tài)密度與其內(nèi)部原子相比均出現(xiàn)了明顯的變化，解理面的形成使得表面原子活性增強(qiáng)。

3) 利用前線軌道理論計算了黃銅礦、方鉛礦與巰基乙酸鈉的相互作用能。結(jié)果表明：黃銅礦較方鉛礦更易于優(yōu)先與巰基乙酸鈉結(jié)合，在理論上解釋了巰基乙酸鈉在銅鉛分離中的可行性，這為進(jìn)一步認(rèn)識銅鉛分離實質(zhì)及新型抑制劑的研發(fā)提供了理論依據(jù)和參考。

[1] 卜勇杰, 劉潤清, 孫 偉, 孟慶波. 新型組合抑制劑在低品位銅鉛硫化礦浮選分離中的應(yīng)用[J]. 礦冶工程, 2013, 33(5): 50?52. BU Yong-jie, LIU Run-qing, SUN Wei, MENG Qing-bo. Application of combined depressant in separation of Cu/Pb in low-grade sulfide ore[J]. Mining and Metallurgical Engineering, 2013, 33(5): 50?52.

[2] 劉潤清, 孫 偉, 胡岳華. 銅鉛分離有機(jī)抑制劑FCLS的研究[J]. 礦冶工程, 2009, 29(3): 29?32. LIU Run-qing, SUN Wei, HU Yue-hua. Study on organic depressant FCLS for separation of chalcopyrite and galena[J]. Mining and Metallurgical Engineering, 2009, 29(3): 29?32.

[3] 魏明安, 孫傳堯. 硫化銅、鉛礦物浮選分離研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 礦冶, 2008, 17(2): 6?16. WEI Ming-an, SUN Chuan-yao. Review and development tendency of the copper and lead sulfides flotation separation[J]. Mining & Metallurgy, 2008, 17(2): 6?16.

[4] 杜延雷, 李成必. 新型有機(jī)抑制劑用于硫化銅鉛礦物浮選分離的研究[J]. 有色金屬(選礦部分), 2013, 6: 86?89. DU Yan-lei, LI Cheng-bi. Research on the separation of copper-lead ores with a new type of organic depressants by flotation[J]. Nonferrous Metals (Mineral Processing Section), 2013, 6: 86?89.

[5] 遲曉鵬, 王紀(jì)鎮(zhèn), 鄧海波, 印萬忠. 銅鉛分離新型鉛抑制劑研究[J]. 金屬礦山, 2013(11): 56?59. CHI Xiao-peng, WANG Ji-zhen, DENG Hai-bo, YIN Wan-zhong. Study on a new-type lead depressant for copper and lead separation[J]. Metal Mine, 2013(11): 56?59.

[6] 米麗平, 孫春寶, 李 青, 徐 濤, 劉欣偉. 用組合抑制劑實現(xiàn)銅鉛高效分離的試驗研究[J]. 金屬礦山, 2009(8): 53?56. Mi Li-ping, SUN Chun-bao, Li Qing, XU Tao, LIU Xin-wei. Experimental study on copper-lead separation with the combinatorial depressant[J]. Metal Mine, 2009(8): 53?56.

[7] BOLIN N J, LASKOWSKI J S. Polysaccharides in flotation of sulfides, PartⅡ: copper/lead separation with dextrin and sodium hydroxide[J]. International Journal of Mineral Processing, 1991, 33: 235?241.

[8] 王中生, 郭月琴. CMC在銅鉛分離浮選中的應(yīng)用[J]. 礦產(chǎn)保護(hù)與利用, 2002(1): 30?32. WANG Zhong-sheng, GUO Yue-qin. Application of CMC in flotation separation of Cu-Pb[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2002(1): 30?32.

[9] AGAR G E. Sulphide depression with thioglycollate of trithiocarbonate[J]. CIM Bull, 1984, 77: 43.

[10] NAGARAJ D R, WANG S S, AVOTINS P V. Copper depressants: Correlation between structure and activity[C]// 112th SME-AIME Annual Meeting. USA: Spring, 1982: 89?93.

[11] POLING G W, LIU Qi. 硫基乙酸浮選抑制黃銅礦的研究[J]. 國外金屬礦選礦, 1989(4): 30?36. POLING G W, LIU Qi. Studies on the flotation depression of chalcopyrite by thioglycollic acid[J]. Metallic Ore Dressing Abroad, 1989(4): 30?36.

[12] TOSSELL J A, VAUGHAN D J. Theoretical studies of xanthates, dixanthogen, metal xanthates and related compounds[J]. Journal of Colloid Interface Science, 1993, 155(1): 98?107.

[13] EDELBRO R, SANDSTROM A, PAUL J. Full potential calculations on electron band structures of sphalerite, pyrite and chalcopyrite[J]. Applied Surface Science, 2003, 206(1/4): 300?313.

[14] 陳建華, 王進(jìn)明, 龍賢灝, 郭 進(jìn). 硫化銅礦物電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2011, 42(12): 3612?3617. CHEN Jian-hua, WANG jin-ming, LONG Xian-hao, GUO Jin. First-principle theory on electronic structure of copper sulfides[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2011, 42(12): 3612?3617.

[15] ZHAO Cui-hua, CHEN Jian-hua, WU Bo-zeng, LONG Xian-hao. Density functional theory study on natural hydrophobicity of sulfide surfaces[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014, 24(2): 491?498.

[16] CHEN Jian-hua, WANG Lei, CHEN Ye, GUO Jin. A DFT study of the effect of natural impurities on the electronic structure of galena[J]. International Journal of Mineral Processing, 2011, 98: 132?136.

[17] CHEN Ye, CHEN Jian-hua, GUO Jin. A DFT study on the effect of lattice impurities on the electronic structures and floatability of sphalerite[J]. Minerals Engineering, 2010, 23: 1120?1130.

[18] CHEN Jian-hua, LAN Li-hong, CHEN Ye. Computational simulation of adsorption and thermodynamic study of xanthate, dithiophosphate and dithiocarbamate on galena and pyrite surfaces[J]. Minerals Engineering, 2013, (46/47): 136?143.

[19] ZHAO Cui-hua, CHEN Jian-hua, LONG Xian-hao, GUO Jin. Study of H2O adsorption on sulfides surfaces and thermokinetic analysis[J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2014, 20: 605?609.

[20] CHEN Jian-hua, LONG Xian-hao, CHEN Ye. Comparison of multilayer water adsorption on the hydrophobic galena (PbS) and hydrophilic pyrite (FeS2) surfaces: A DFT study[J]. J Phys Chem C, 2014, 118(22): 11657?11665.

[21] von OERTZEN G U, JONES R T, GERSON A R. Electronic and optical properties of Fe, Zn and Pb sulfides[J]. J Electron Spectrosc, 2005, 144/147(6): 1245?1247.

[22] JONES R O, GUNNARSSON O. The density functional formalism, its application and prospects[J]. Review of Modern Physics, 1989, 61(3): 689?746.

[23] PERDEW J P, BURKE K, ERNEZERHOF M. Generalized gradient approximation made simple[J]. Phys Rev Lett, 1996, 77(18): 3865?3868.

[24] PERDEW J P, WANG Y. Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy[J]. Phys Rev B, 1992, 45: 13244?13249.

[25] 張 麟. 銅錄山銅礦浮選基礎(chǔ)研究與應(yīng)用[D]. 長沙: 中南大學(xué), 2009. ZHANG Lin. Basic researches on flotation of copper minerals of Tonglunshan Mine and application[D]. Changsha: Central South University, 2009.

[26] 陳建華, 王 檑, 陳 曄, 李玉瓊, 郭 進(jìn). 空位缺陷對方鉛礦電子結(jié)構(gòu)及浮選行為影響的密度泛函理論[J]. 中國有色金屬學(xué)報, 2012, 20(9): 1815?1821. CHEN Jian-hua, WANG Lei, CHEN Ye, LI Yu-qiong, GUO Jin. Density functional theory of effects of vacancy defects on electronic structure and flotation of galena[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2012, 20(9): 1815?1821.

[27] MULLIKEN R S. Electronic population analysis on LCAO-MD molecular wave functions[J]. J Chem Phys, 1955, 23: 1833?1840.

[28] FUKUI K, KOGA N, FUJIMOTO H. Interaction frontier orbitals[J]. J Am Chen Soc, 1981, 103(1): 196?197.

[29] 陳慧杰, 蔣升國, 李吉云, 張 莉. 巰基乙酸鈉在銅鉛分離中的應(yīng)用研究[J]. 礦業(yè)研究與開發(fā), 2011, 31(6): 68?70. CHEN Hui-jie, JIANG Sheng-guo, LI Ji-yun, ZHANG Li. Application research on flotation separation of copper-lead with sodium thioglycollate[J]. Mining R&D, 2011, 31(6): 68?70.

(編輯 王 超)

Depressing mechanism of copper-lead separation by density functional theory method

ZHANG Xing-rong, LIU Chong-jun, ZHU Yang-ge, ZHENG Gui-bing, SHANG Yan-bo, HAN Long, AI Jing

(State Key Laboratory of Mineral Processing, Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 102600, China)

s: In order to discuss the separation mechanism of copper-lead ore, the crystal and surface electronic structures of chalcopyrite and galena were studied, by density functional theory (DFT), based on quantum chemistry. The results show that differences of the electronic structure of chalcopyrite and galena could directly affect their floatabilities, such as band structure, density of states, Mulliken populations, and so on. And the frontier orbitals of chalcopyrite and galena were also calculated, from which the interaction energies between minerals and TGA were obtained and compared. So, the essence of flotation separation of copper and galena were well revealed.

density functional theory; chalcopyrite; galena; depressant; separation

Project(2013AA064101) supported by the National High Research Development Program of China; Project(2015DFA60330) supported by the National Science and Technology Cooperation of China

2016-03-11; Accepted date:2016-07-07

ZHU Yang-ge; Tel: +86-10-59069508; E-mail: zhuyangge@bgrimm.com

10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.04.022

1004-0609(2017)-04-0843-07

TD923

A

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃資助項目(2013AA064101)；國家國際科技合作專項項目(2015DFA60330)

2016-03-11；

2016-07-07

朱陽戈，高級工程師，博士；電話：010-59069508；E-mail: zhuyangge@bgrimm.com