磨矿介质对黄铁矿浮选电化学行为的影响机制：表面特性与反应动力学的多尺度研究

本文系统研究了陶瓷(CB)、不锈钢(SSB)和铸铁(CIB)磨矿介质对黄铁矿表面特性及其与黄药电化学相互作用的影响。通过多尺度分析发现，CB和SSB产生的黄铁矿表面具有低pH、高Eh/Do和疏水性硫物种富集特征，而CIB则形成亲水性Fe-O/OH钝化层。电化学测试表明CB/SSB产物具有更快的反应动力学（低电荷转移电阻、高腐蚀电流密度），XPS证实其表面更易形成双黄药(X2)。研究为通过磨矿系统优化黄铁矿浮选电化学提供了新见解。

　　

Highlight
磨矿介质通过改变矿浆化学和矿物表面性质，显著影响黄铁矿与黄药的电化学反应，从而调控浮选性能。本研究建立的多尺度关联机制表明：不同磨矿介质诱导的黄铁矿表面化学差异，直接决定了黄药吸附和氧化反应的关键动力学参数。

Materials
实验所用黄铁矿样品采自中国湖北省。X射线衍射(XRD)和X射线荧光(XRF)分析表明样品纯度较高（图1a，表1）。经手工拣选、破碎和初磨后，黄铁矿粉末约65%可通过75μm筛网（图1b）。实验采用三种磨矿介质：氧化铝陶瓷球(CB)、不锈钢球(SSB)和铸铁球(CIB)。

Grinding kinetics of pyrite ground by using different media
为获得相同细度（90%通过25μm）的磨矿产品，分析了不同介质的磨矿动力学。图2和表3显示CB、SSB和CIB介质的磨矿动力学结果及拟合参数。R²值均大于0.99，表明拟合准确。如Guo等[36]所述，当磨矿时间t?e^1/k时，破碎速率参数k对磨矿效率的影响大于时间指数参数m。通常k值越大意味着磨矿速度越快。

Discussion
磨矿介质通过双重途径影响浮选电化学：
1）矿浆化学调控：CB/SSB体系产生酸性更强（pH低）、氧化性更高（Eh/Do高）的矿浆环境，促进黄药氧化为疏水性双黄药(X₂)（式1）；而CIB体系碱性环境导致Fe-O/OH钝化层形成。
2）表面反应动力学：EIS和Tafel测试显示CB/SSB产物具有更低的电荷转移电阻（R_ct）和更高的腐蚀电流密度（j_corr），XPS证实其表面疏水性硫物种含量是CIB产品的2.3倍。这种"电化学活性表面"使双黄药生成速率提高40%。

Conclusions
1）磨矿介质类型显著影响矿浆化学和表面特性：CB/SSB产生低pH、高Eh/Do且疏水性硫富集的表面，而CIB形成亲水性Fe-O/OH层；
2）电化学表征表明CB/SSB产品具有更快反应动力学（低R_ct、高j_corr），XPS证实其更易形成双黄药；
3）CIB诱导的钝化层通过增加界面电阻显著阻碍电化学反应。该研究为通过磨矿系统优化黄铁矿浮选电化学提供了理论依据。