当前国内的银矿资源多以小型伴生或共生银矿为主,这类伴生银矿主要为硫化物类银矿,其嵌布粒度细、品位低,综合利用难度大。目前研究人员对伴生银矿进行独立的、系统性的研究较少,捕收剂与伴生硫化银矿物作用机理、适配性不明。本文以螺硫银矿为代表,基于量子化学计算结合浮选试验、Zeta电位、吸附量测试等手段直接对单一伴生银矿与浮选药剂的匹配性进行了研究。从原子的微观角度对硫螺硫银矿的晶体结构性质、与捕收剂的适配性关系、Ca(OH)⁺对捕收剂吸附影响等问题开展了分析,探讨了二硫代磷酸盐型捕收剂的构效关系(不同取代基官能团)与螺硫银矿的适配性差异及耐碱(石灰)的性能,为我国伴生银矿资源高效回收、捕收剂筛选及开发提供了参考。本文主要研究内容如下: 基于原始矿物晶胞的结构优化发现,空间群为P2_12?_12??的螺硫银矿有两个不同的Ag位点,分别为三配位和四配位。因而Ag可能存在两种价态(+1、+2),且电子性质略有差异,与捕收剂适配性不同。螺硫银矿的Ag原子的d轨道电子具有活性,但Ag原子在费米能级处的贡献较小反应活性较低,较难被捕收剂捕收。 基于前线轨道理论的捕收剂筛选研究中发现,丁铵黑药不仅能和螺硫银矿表面的三配位银原子的LUMO轨道进行正向配位并形成σ键,还能和螺硫银矿表面的四配位银原子的HOMO轨道形成反馈π键,配位效果最好。黑药与螺硫银矿的轨道能量差ΔE₂明显小于其与闪锌矿和黄铁矿之间的轨道能量差值,二硫代磷酸盐(黑药)捕收剂在选择性上更有优势。 基于DFT计算进一步分析二硫代磷酸盐(黑药)捕收剂的构效关系对螺硫银矿的浮选行为发现,取代基中引入醚键、苯环、胺基均能在一定程度上提高二硫代磷酸盐型捕收剂与螺硫银矿的吸附适配性。苯环的引入提高了—O₂PS₂^-型黑药中O原子对HOMO轨道的贡献;醚键的加入提高了捕收剂中S原子、O原子对HOMO轨道的贡献,略微降低了其选择性,胺基中N原子的前线轨道系数最大更有利于二硫代磷酸盐型捕收剂与螺硫银矿的吸附作用,不含特征官能团的二硫代次磷酸盐捕收能力最弱。 量子化学计算与浮选试验、测试发现,CaO水解产物Ca(OH)⁺能在螺硫银矿表面形成较强的化学吸附并改变其表面电子性质。羟基钙对表面裸露的三配Ag原子亲核指数的削弱强于二配Ag原子,同时降低了Ag原子的反应活性,提高了Ag原子与捕收剂作用的能垒与难度。取代基中的醚键O、胺基N会略微削弱二硫代磷酸盐型(黑药)捕收剂的耐石灰能力,但被石灰削弱依然有比丁铵黑药更好的捕收能力。取代基中的苯环受羟基钙影响较大,捕收剂吸附能力骤减;取代基中不含特征官能团的3418A受羟基钙影响最小。