中碱性条件下5-庚基-1,3,4-噁二唑-2-硫酮选择性浮选分离方铅矿与黄铁矿的机理研究

针对传统黄药类捕收剂需高碱环境（石灰调节导致CO2排放）的问题，研究人员开发了新型捕收剂5-庚基-1,3,4-噁二唑-2-硫酮（HPODT），在中碱性（pH～10.0）条件下实现方铅矿（99.3%回收率）与黄铁矿（5.3%回收率）的高效分离。通过UV光谱、原位原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）证实HPODT通过噁二唑硫酮基团与Pb(II)特异性络合，为绿色矿物分选提供新策略。

　　

铅作为机械制造、冶金和医药等领域的关键重金属，其主矿方铅矿常与黄铁矿共生，传统浮选需高碱环境（石灰调节pH>11）抑制黄铁矿，但会导致CO₂排放并影响伴生贵金属回收。针对这一难题，中国的研究团队在《Applied Surface Science》发表研究，创新性采用5-庚基-1,3,4-噁二唑-2-硫酮（HPODT）作为捕收剂，在中碱性（pH～10.0）条件下实现方铅矿与黄铁矿的高效分离，避免了石灰使用带来的环境问题。

研究通过微浮选实验、接触角测量、UV吸附分析、原位原子力显微镜（AFM）观测和X射线光电子能谱（XPS）表征等技术，系统揭示了HPODT的选择性作用机制。研究使用的方铅矿和黄铁矿样本来自中国湖南与湖北，粒径74～38 μm用于浮选，<5 μm用于XPS分析。

HPODT浮选性能研究
微浮选数据显示，在pH～10.0、HPODT浓度6×10^?6 mol·L^?1时，方铅矿回收率达99.3%，而黄铁矿仅5.3%，显著优于传统辛基黄药（OXS）的83.8%与75.6%。pH>8.0时HPODT对黄铁矿的抑制效果凸显，归因于其噁二唑硫酮基团的电子离域效应削弱了与Fe(III)/Fe(II)的相互作用。

表面吸附机制解析
UV光谱显示HPODT在方铅矿表面的吸附量远超黄铁矿。原位AFM直接观测到HPODT在方铅矿表面形成自组装聚集体，而黄铁矿表面仅稀疏吸附。XPS证实HPODT的exo-S和endo-N原子与方铅矿表面Pb原子配位形成Pb(II)-HPODT络合物，其噁二唑硫酮大共轭结构的弱给电子-强受电子特性，增强了与Pb(II)的选择性结合能力。

结论与意义
该研究证实HPODT通过分子内电子调控实现了方铅矿与黄铁矿的绿色分选，其选择性源于噁二唑硫酮基团与Pb(II)的特异性络合。这一发现不仅为复杂硫化矿分选提供了新型高效捕收剂，也为设计靶向金属配位的N-杂环硫酮类化合物提供了理论依据，对减少选矿过程碳排放具有重要意义。论文通讯作者为Guangyi Liu，研究获中国国家自然科学基金（51925406）支持。