晶格缺陷對(duì)方鉛礦電子結(jié)構(gòu)及浮選行為影響的第一性原理研究.pdf

1、不同產(chǎn)地或同一產(chǎn)地不同礦區(qū)的天然方鉛礦具有不同的浮選行為，晶格缺陷的存在能夠顯著影響硫化鉛礦物的半導(dǎo)體性質(zhì)，從而影響硫化鉛礦物的可浮性。晶格缺陷對(duì)方鉛礦的可浮性有較大影響，方鉛礦中含有銀、鉍或銅等雜質(zhì)，其可浮性升高，而含有鋅、錳或銻等雜質(zhì)，可浮性降低。同時(shí)，方鉛礦所含雜質(zhì)不同，對(duì)它的抑制作用也不相同。為進(jìn)一步查清雜質(zhì)缺陷對(duì)方鉛礦浮選行為影響的本質(zhì)，本文采用密度泛函理論的第一性原理研究了空位缺陷和10種雜質(zhì)缺陷的形成能以及對(duì)方鉛礦費(fèi)米能級(jí)

2、、能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和電子結(jié)構(gòu)的影響，并討論了它們對(duì)方鉛礦浮選行為的影響。計(jì)算結(jié)果如下：
　　 (1)鉛空位降低了方鉛礦的費(fèi)米能級(jí)，在方鉛礦中相當(dāng)于受主缺陷；而硫空位使方鉛礦的費(fèi)米能級(jí)升高，相當(dāng)于施主缺陷。硫空位使方鉛礦的半導(dǎo)體類型從直接帶隙p型改變?yōu)殚g接帶隙n型；而鉛空位沒有改變方鉛礦的半導(dǎo)體類型。鉛空位缺陷能夠降低方鉛礦的最低空軌道，有利于方鉛礦的氧化，以及丁黃藥和乙硫氮的吸附；而硫空位的存在增大了方鉛礦的最低空軌道，不利于方

3、鉛礦的氧化，以及丁黃藥和乙硫氮的吸附。
　　 (2)銀、鉈、砷、銻、鉍雜質(zhì)使得方鉛礦的帶隙變窄，而鋅、銅、錳、鎘、銦雜質(zhì)使方鉛礦的帶隙變寬。含有錳、砷、鉍、鋅、銻雜質(zhì)的方鉛礦的費(fèi)米能級(jí)向高能量的方向移動(dòng)，并且五種雜質(zhì)都在價(jià)帶形成了雜志能級(jí)；而銀、銅、鋅、鉈、鎘雜質(zhì)使方鉛礦的費(fèi)米能級(jí)向低能量方向移動(dòng)，鉈雜質(zhì)在價(jià)帶中形成了雜質(zhì)能級(jí)。雜質(zhì)能級(jí)的形成能夠促進(jìn)電子的遷移和提高方鉛礦的電化學(xué)反應(yīng)活性。錳、銻、砷、鉍雜質(zhì)使方鉛礦的半導(dǎo)體類型從

4、直接帶隙p型轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋秐型，銀、銅、鋅、鉈、鎘雜質(zhì)對(duì)方鉛礦的半導(dǎo)體類型沒有影響。在所有10種雜質(zhì)中，只有銦雜質(zhì)使方鉛礦的半導(dǎo)體類型從直接帶隙p型變?yōu)殚g接帶隙n型。
　　 (3)方鉛礦中含有鋅、銦、銻、鉈和錳雜質(zhì)時(shí)，鉛原子的荷電數(shù)降低，形成較低的荷電狀態(tài)和較少的自由外層軌道，從而不利于形成對(duì)藥劑（陰）離子的吸附中心，可浮性降低；而含有銀、銅、鉍、砷和鎘雜質(zhì)的方鉛礦則使鉛原子形成了較高的荷電狀態(tài)和更多的自由外層軌道，從而形成對(duì)藥

5、劑（陰）離子較強(qiáng)的吸附中心，可浮性升高。
　　 (4)鋅離子摻雜的方鉛礦與氧氣之間的｜△E｜值與理想的方鉛礦的｜△E｜值比較接近，其中錳的｜△E｜最低，預(yù)測(cè)錳摻雜的方鉛礦比理想的更容易被氧化；其他離子摻雜也較多地降低了方鉛礦與氧的｜△E｜，預(yù)測(cè)離子摻雜較大地增強(qiáng)了方鉛礦與氧的反應(yīng)活性。鋅和銦離子摻雜的方鉛礦與捕收劑之間的｜△E｜值要比理想方鉛礦的大，銀，銅，鉍和砷摻雜使｜△E｜值降低較多，以砷摻雜方鉛礦的｜△E｜值最小。預(yù)測(cè)鋅和