摘要翻译
本通信报道了离子液体（IL）四丁基膦酸-O,O-二乙基二硫代磷酸酯（TPBDBT）作为黄原酸盐基捕收剂在黄铜矿浮选中的绿色替代品的新型应用。为了评估TPBDBT的捕收能力，对低品位印度黄铜矿矿石（铜含量约0.7%）进行了浮选研究。在最优条件（25 g/t捕收剂，pH 7.40，100 g/t抑制剂）下，基于IL的捕收剂可生产出铜含量约为26.18%且回收率为85.81%的粗精矿，其表现优于传统捕收剂异丙基黄原酸钠（SIPX），后者将铜品位提升至约23%。包括Zeta电位测量、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和X射线光电子能谱（XPS）在内的表征研究表明，TBPDBT在黄铜矿表面具有更强的键合和更好的吸附性能。此外，分子动力学（MD）模拟证实，与SIPX相比，TBPDBT在黄铜矿表面诱导产生更强的疏水性，从而解释了前者的浮选效率优势。集体实验和理论研究证明TBPDBT是一种可持续试剂，减少了化学足迹。
论文解读铜凭借其优异的导热性、导电性、耐腐蚀性及可回收性，在电子、建筑、电气和交通等工业领域中占据着至关重要的地位，是维持技术进步和基础设施发展的关键金属。黄铜矿（CuFeS
2）作为主要的铜铁矿资源，占据了全球铜储量的70%。然而，随着高品位矿石的快速枯竭，从低品位矿石中提取铜已成为行业必然趋势。特别是印度等地区的含铜矿石品位往往低于1%，且伴有石英、绢云母、黄铁矿和赤铁矿等脉石矿物，复杂的矿物学特性给选矿加工带来了巨大挑战。传统上，浮选是富集硫化物矿石最广泛使用的选矿工艺，其中黄原酸盐因其能将目标矿物表面转化为疏水性金属黄原酸盐而被广泛用作捕收剂。然而，黄原酸盐在使用过程中会分解产生二硫化碳（CS
2）、二碳酸盐及其他含硫化合物，这些副产物对水生和陆生生物有害，并可能引起急性和慢性健康效应，如损害眼睛、皮肤、呼吸系统及消化系统等。此外，黄原酸盐与重金属形成的疏水复合物会在环境中累积，导致其作为一种捕收剂日益显得不可持续。鉴于此，研究人员致力于寻找更环保的替代方案，离子液体（ILs）因其低蒸气压、高热稳定性、良好的双极性以及与水和有机溶剂的广泛混溶性，且无环境和安全顾虑，成为理想的候选材料。尽管离子液体已在硅酸盐、稀土和氧化物矿物浮选中有所应用，但其在硫化物矿物尤其是黄铜矿浮选中的应用尚属空白，特别是缺乏针对与黄原酸盐结构相似的新型离子液体捕收剂的研究。因此，开展本研究旨在开发一种可持续的黄铜矿浮选捕收剂，以减少传统黄原酸盐的环境足迹。
为开展本研究，研究人员选取了来自印度贾坎德邦的自然低品位铜矿石（平均铜含量约0.7%）作为实验样本。主要技术方法包括：通过化学分析和矿物学鉴定确定矿石性质；采用浮选实验评估捕收剂性能；利用Zeta电位、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）及X射线光电子能谱（XPS）等技术表征矿物表面性质；并结合分子动力学（MD）模拟从微观角度解释吸附行为。
研究结果主要分为实验结果和理论模拟两部分。首先，浮选实验结果显示，在最优条件（捕收剂用量25 g/t，pH 7.40，抑制剂用量100 g/t）下，使用新型离子液体TBPDBT作为捕收剂，可获得铜品位约为26.18%且回收率为85.81%的粗精矿。相比之下，传统捕收剂异丙基黄原酸钠（SIPX）仅能将铜品位提升至约23%。这表明TBPDBB在低品位黄铜矿浮选中具有更优的选别指标。其次，界面表征结果表明，Zeta电位测量显示TBPDBT在黄铜矿表面的吸附显著改变了其表面电位；FT-IR和XPS谱图证实TBPDBT中的磷原子与黄铜矿表面的铜原子形成了更强的化学键合，且吸附量高于SIPX；UV-Vis和UV-Vis DRS进一步支持了TBPDBT在黄铜矿表面存在强吸附作用。最后，分子动力学（MD）模拟结果显示，TBPDBT分子在黄铜矿表面的吸附能高于SIPX，且TBPDBT诱导的黄铜矿表面疏水性明显强于SIPX。这一理论结果从原子尺度解释了TBPDBT为何具有更佳的浮选效率。
在讨论部分，研究人员指出，传统黄原酸盐因含有-O-CS
2骨架，易分解产生有毒的二硫化碳（CS
2）。而本文提出的离子液体TBPDBT不含此类结构，因此不会产生CS
2。相关研究表明，磷酸阳离子通常具有较好的生物降解性和低毒性，这使得TBPDBT成为一种环境友好的绿色试剂。研究结论部分总结道，本研究成功引入了新型离子液体TBPDBT作为黄铜矿浮选的捕收剂。实验证实，对于含有约0.7%铜的低品位印度黄铜矿，TBPDBT在特定条件下能显著提高铜精矿品位和回收率，优于传统SIPX。表征和模拟结果共同证实，TBPDBT通过更强的化学吸附和诱导更强疏水性来实现高效浮选。该研究不仅为低品位硫化矿的高效回收提供了新的技术路径，更为替代有毒、不可持续的传统黄原酸盐提供了一种具有显著环境效益的绿色解决方案，具有重要的工业应用价值和环保意义。
