新型硅孔雀石表面活化方案提升可浮性机制与性能研究

针对传统硫化法对硅孔雀石（chrysocolla）浮选回收率低、硫化效率不足的问题，本研究创新性地采用硫酸铜（CuSO4 ）、乙二胺四乙酸二钠（EDTA）和硫脲协同活化矿物表面，结合黄药（xanthate）捕收剂，使回收率提升至95.48%。通过FESEM-EDS、ToF-SIMS等表征技术证实表面硫化铜组分显著增加，XPS与XRD揭示了Cu(II)还原为Cu(I)及多硫化物生成的氧化还原机制，为铜氧化物资源高效回收提供了新策略。

　　

铜资源作为战略金属，在电子、化工和国防领域具有不可替代的作用。然而，随着硫化铜矿的大规模开发，氧化铜矿的利用成为补充资源的关键。其中，硅孔雀石（chrysocolla）因储量丰富但回收困难备受关注。传统湿法冶金虽能有效回收铜，但面临试剂消耗高、环境问题突出等挑战；而常规浮选技术因矿物表面强亲水性、多点铜离子溶解等问题，回收率长期低于30%。更棘手的是，传统硫化法形成的硫化膜不均匀且效率低下，亟需突破性活化方案。

针对这一难题，昆明理工大学复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室的王浩翔团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究，提出了一种基于硫酸铜-EDTA-硫脲协同活化的新型表面改性策略。研究人员通过微浮选实验验证改性效果，并综合运用场发射扫描电镜-能谱联用技术（FESEM-EDS）、飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）、X射线光电子能谱（XPS）等先进表征手段，揭示了硫化铜组分在矿物表面的沉积机制及其对黄药吸附的促进作用。

关键技术方法
研究采用赞比亚硅孔雀石纯矿物（-74 +38 μm粒径），通过微浮选评估不同活化剂组合效果；利用FESEM-EDS分析表面形貌与元素分布，ToF-SIMS检测SiO₃
^-
与硫化铜组分变化；XPS和XRD解析表面化学价态与物相组成；结合溶液化学计算（Visual MINTEQ软件）阐明铜离子-EDTA-硫脲的络合反应机制。

研究结果

1. 微浮选实验：改性后硅孔雀石回收率从不足30%跃升至95.48%，黄药吸附量显著增加。
2. 表面组分分析：FESEM-EDS与ToF-SIMS显示改性表面SiO₃
   ^-
   含量降低，硫化铜（主要为铜蓝covellite）覆盖率提升80%。
3. 化学反应机制：XPS证实Cu(II)部分还原为Cu(I)，硫化物氧化为多硫化物；XRD检测到稳定的CuS晶相。
4. 溶液化学：铜离子主要以Cu₃
   (OH)₃
   ²⁺
   和Cu(EDTA)^2-
   形态存在，与硫脲水解产生的S^2-
   反应生成表面沉积物。

结论与意义
该研究首次实现EDTA-硫脲协同活化硅孔雀石表面，通过三步机制：（1）EDTA络合铜离子防止沉淀；（2）硫脲水解提供S^2-
；（3）表面原位生成稳定硫化铜膜。相比传统硫化法，该方法试剂用量减少40%，硫化膜覆盖均匀且化学稳定性强，为高硅型氧化铜矿的工业化回收提供了理论基础与技术支撑。国家自然科学基金（52074138）和云南省重大科技专项（202202AG050015）的支持，彰显了该成果在缓解铜资源对外依存度方面的战略价值。