高锰酸钾(KMnO4)调控DDTC选择性浮选分离黄铜矿与方铅矿的界面氧化机制研究

本研究针对铜铅硫化矿浮选分离难题，创新性地采用高锰酸钾(KMnO4)作为氧化剂调控二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)的选择性吸附行为。通过紫外光谱、单通道ICP、FTIR和XPS等多维表征技术，揭示了KMnO4通过氧化分解DDTC并诱导方铅矿(PbS)表面生成亲水性氧化产物的双重作用机制，实现了黄铜矿(CuFeS2)与方铅矿在pH=9条件下82.68%铜回收率的高效分离，为复杂硫化矿绿色分选提供了新策略。

　　

铜和铅作为现代工业的"血脉金属"，在电力电子、交通运输等领域具有不可替代的作用。自然界中它们常以黄铜矿(CuFeS₂)和方铅矿(PbS)的共生形态存在，这两种矿物相似的表面特性使得传统浮选分离时相互夹带严重。当前工业上采用的混合精矿再分离工艺，面临着收集剂脱附不彻底、分离效率低等瓶颈问题。虽然活化碳、硫化钠等传统脱药剂可部分解决收集剂残留问题，但存在选择性差、环境负担重等缺陷。氧化剂因其独特的表面改性能力逐渐受到关注，但关于高锰酸钾(KMnO₄)直接用于矿物分离的研究仍属空白。

针对这一技术难题，中国研究人员开展了一项创新性研究。通过系统的单矿物和人工混合矿浮选实验，结合多种现代分析技术，首次阐明了KMnO₄与二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)的协同作用机制。研究主要采用紫外光谱分析氧化行为、单通道ICP检测金属离子溶出、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征表面化学组成等技术手段。

单矿物浮选结果显示，10 mg/L DDTC可使黄铜矿和方铅矿回收率均达95%，但添加10 mg/L KMnO₄后，方铅矿回收率骤降至20%而黄铜矿保持80%以上。人工混合矿分离实验在pH=9条件下获得铜品位23.58%、回收率82.68%的优良指标。机理研究发现：紫外光谱证实KMnO₄可氧化分解DDTC；ICP分析揭示方铅矿与KMnO₄反应产生更多Pb²⁺和金属氧化物；FTIR/XPS证实方铅矿表面生成大量亲水性氧化产物如PbO/Pb(OH)₂，而黄铜矿表面仅形成微量CuO/FeOOH。

该研究突破性地揭示了KMnO₄通过"收集剂分解-选择性氧化"的双重路径实现矿物分离：一方面氧化分解方铅矿表面DDTC，另一方面优先在方铅矿表面构建亲水氧化层。这种界面调控策略避免了传统脱药剂的环境污染问题，为复杂硫化矿清洁分选提供了新思路。研究结果对实现铜铅资源高效回收、推动绿色选矿技术发展具有重要指导意义，相关成果发表在《Journal of Water Process Engineering》上。