[發明專利]一種快速確定金屬硫化礦典型晶面的方法

在審

• 申請號: 202110484240.3
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113203759A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 李育彪;魏楨倫
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01N23/20
• 分類號: G01N23/20;G16C20/30
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 陳建軍

本發明公開一種快速確定金屬硫化礦典型晶面的方法，包括如下步驟：根據礦物XRD標準圖譜和實際樣品XRD圖譜確定礦物可能存在的晶面；通過建模軟件建立礦物晶胞模型，再基于未優化的晶胞模型建立所有可能存在的晶面模型；統計各晶面面積與斷裂鍵數量，計算各晶面的斷鍵密度；根據斷鍵密度大小確定礦物各晶面的解理順序。本發明通過采用礦物各晶面斷鍵密度取代表面能計算確定礦物各晶面解理順序，將繁瑣的軟件模擬計算過程轉變成簡單的數學計算過程，操作簡單，省時省力，可靠性高；本發明基于XRD圖譜提供的晶面信息，通過計算斷鍵密度為典型晶面的選擇提供理論依據；本發明方法無需使用軟件進行模擬計算，節省大量人力物力，提高計算效率。

技術領域

本發明涉及選礦技術領域，尤其涉及一種快速確定金屬硫化礦典型晶面的方法。

背景技術

在金屬硫化礦浮選流程中，利用第一性原理或分子動力學模擬計算可以很好地揭示礦物表面與藥劑的作用機理，有利于更好地理解金屬硫化礦的浮選過程，提高目的礦物的選礦指標。其中，第一性原理或分子動力學模擬計算都是對礦物晶面性質的計算，而礦物的表面性質是其各晶面性質的綜合體現，因此如何選擇適當的晶面進行計算至關重要。

雖然已有研究者對單一或多個晶面性質及其與藥劑的作用機理進行了研究，但并未給出明確的晶面選擇依據。礦物在破碎過程中各晶面并非均勻解理，而是會沿某些晶面優先解理，破碎后的細顆粒礦物中這些晶面出現的概率會越大，這些出現概率大、或者說占據更多表面積的晶面自然也就越具代表性，即這些晶面就是典型晶面。由于這些典型晶面占據了礦物顆粒更多的表面積，研究這些典型晶面可以幫助我們更清楚地解理礦物的表面性質。因此，只有將礦物的各晶面性質與其解理順序結合起來，才能較好地體現礦物表面與藥劑的作用機理。

通常，礦物各晶面的解理順序可根據表面能計算結果進行排序，礦物更容易沿表面能小的晶面解理，即表面能小的晶面暴露面積更大，更具有代表性。但是，計算礦物各晶面表面能的流程過于復雜，通常需要經過建立礦物晶胞、幾何優化晶胞、切割晶面、幾何優化晶面、能量計算等步驟，才能計算出各晶面的表面能，耗費大量的計算時間。

礦物破碎解理過程的實質是礦物內部各種鍵的斷裂，進而暴露出不同晶面。因此，可以根據單位面積上鍵斷裂的數量，即斷鍵密度，確定礦物各晶面的解理順序。雖然有研究表明晶面的斷鍵密度與其表面能成正比，可以使用斷鍵密度代替表面能考察礦物晶面性質，但并未給出這些晶面的選擇依據，即這些晶面是否為典型晶面并不清楚。在模擬領域，需要選取晶面去計算其與溶液之間的反應。現有論文或專利中并未提及如何選擇晶面，大多是基于最基本的(001)、(100)等基礎晶面指數的晶面去執行計算的。因此，如何選擇最具代表性/典型晶面至關重要。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種快速確定金屬硫化礦典型晶面的方法，用以解決現有技術中金屬硫化物典型晶面的確定過程較為繁瑣的技術問題。

本發明提供一種快速確定金屬硫化礦典型晶面的方法，包括如下步驟：

S1：根據礦物XRD標準圖譜和實際樣品XRD圖譜確定礦物可能存在的晶面；

S2：通過建模軟件建立礦物晶胞模型，再基于未優化的晶胞模型建立所有可能存在的晶面模型；

S3：統計各晶面面積與斷裂鍵數量，計算各晶面的斷鍵密度；

S4：根據斷鍵密度大小確定礦物各晶面的解理順序。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本發明通過采用礦物各晶面斷鍵密度取代表面能計算確定礦物各晶面解理順序，將繁瑣的軟件模擬計算過程轉變成簡單的數學計算過程，操作簡單，省時省力，可靠性高；

本發明基于XRD圖譜提供的晶面信息，通過計算斷鍵密度為典型晶面的選擇提供理論依據；

本發明方法無需使用軟件進行模擬計算，節省大量人力物力，提高計算效率。