云南省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)：新技術(shù)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(guān)于2020年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)的決定》發(fā)布，揭曉獲2020年度省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的項(xiàng)目和個(gè)人。其中，在自然科學(xué)獎(jiǎng)中，由昆明理工大學(xué)申報(bào)的“銅鉛鋅氧化礦物強(qiáng)化硫化浮選理論”項(xiàng)目成果獲一等獎(jiǎng)。

銅鉛鋅是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)重要的有色金屬材料。我國(guó)銅鉛鋅年消耗量巨大，但自給率不足，對(duì)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(chǎn)資源的重要組成部分。由于選冶回收難度大，嚴(yán)重影響了資源的回收利用效率，同時(shí)也影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

近10年來(lái)，昆明理工大學(xué)銅鉛鋅氧化礦物強(qiáng)化硫化浮選理論項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展創(chuàng)新性基礎(chǔ)理論研究，形成了以“礦物晶體與表面電子密度分布規(guī)律—強(qiáng)化硫化反應(yīng)路徑—礦物表面硫化產(chǎn)物精細(xì)識(shí)別”為核心的強(qiáng)化硫化浮選理論，豐富發(fā)展了有色金屬氧化礦浮選理論體系。

昆明理工大學(xué)發(fā)規(guī)處處長(zhǎng)、省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任文書明介紹，以項(xiàng)目中的某一項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)為例，大量試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)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(shù)存在硫化效率低、硫化程度弱、硫化層不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，導(dǎo)致捕收劑在礦物表面難以穩(wěn)定吸附，浮選指標(biāo)較差。

針對(duì)表面硫化技術(shù)存在的問題，項(xiàng)目提出了“銨胺耦合插層硫化孔雀石”“氯離子強(qiáng)化硫化白鉛礦”“氨組元催化硫化菱鋅礦”的技術(shù)思路，從固體物理、表面化學(xué)、溶液化學(xué)角度，結(jié)合多種先進(jìn)檢測(cè)手段和量子化學(xué)模擬計(jì)算，開展強(qiáng)化硫化理論研究。通過銅鉛鋅氧化礦硫化過程強(qiáng)化，改變了常規(guī)硫化的化學(xué)反應(yīng)路徑，降低硫離子表面反應(yīng)能壘，提高硫離子與礦物表面的反應(yīng)速率，增加了礦物硫化物的厚度和穩(wěn)定性，為后續(xù)的黃藥吸附反應(yīng)創(chuàng)造良好的條件。

此外，該項(xiàng)目首次發(fā)現(xiàn)氧化銅礦物孔雀石的層狀分子結(jié)構(gòu)，獲得了系統(tǒng)的銅鉛鋅碳酸鹽礦物晶體與表面的電子密度分布規(guī)律和化學(xué)成鍵性質(zhì)；首次發(fā)現(xiàn)氧化銅礦物孔雀石插層硫化現(xiàn)象，揭示來(lái)銨胺耦合硫化孔雀石、氯離子強(qiáng)化硫化白鉛礦、氨組元催化硫化菱鋅礦的化學(xué)機(jī)制；首次發(fā)現(xiàn)銅鉛鋅碳酸鹽礦物表面硫化產(chǎn)物為多元硫化物的復(fù)合晶形三維表層結(jié)構(gòu)，揭示了黃藥類捕收劑與強(qiáng)化硫化表面的作用機(jī)理。

文書明表示，通過銅鉛鋅氧化礦物強(qiáng)化硫化過程深入的理論研究，項(xiàng)目形成了系統(tǒng)的銅鉛鋅氧化礦物強(qiáng)化硫化浮選理論。以此理論為依據(jù)，開發(fā)了氧化銅礦胺銨耦合插層硫化浮選等新技術(shù)，并在云南、西藏等省區(qū)的礦山企業(yè)獲得廣泛應(yīng)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(shù)的實(shí)施，推動(dòng)了我國(guó)有色金屬選礦行業(yè)的科技進(jìn)步。