黄铁矿(100)表面性质的密度泛函理论计算及其对浮选的影响

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1、第21卷第4期中国有色金属学报2O11年4月V1．21No．4TheChineseJournalofNonferrousMetalsApr．2011文章编号：1004-0609(2011)04—0919—08黄铁矿(100)表面性质的密度泛函理论计算及其对浮选的影响李玉琼，陈建华，陈晔，郭进f1．广西大学化学化工学院，南宁530004；2．广西大学资源与冶金学院，南宁530004；3．广西大学物理科学与工程技术学院，南宁530004)摘要：采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算理想黄铁矿(100)表面的结

2、构弛豫、原子的Mulliken布居以及电子结构，并解释黄铁矿体相中电荷分布异常的原因。从浮选角度分析表面结构和性质对黄铁矿浮选行为的影响。结果表明：黄铁矿(100)表面弛豫较小，表面Fe．s相互作用相对于体相增强；表面5配位的铁原子具有较高的活性；表面层铁硫原子的能隙降低；表面层的导电性强于体相的，表面的电化学活性增强。关键词：黄铁矿表面；密度泛函理论计算；Mulliken布居；电子结构；浮选中图分类号：TD923文献标志码：ADensityfunctionaltheorycalculationofsurfac

3、epropertiesofpyrite(100)withimplicationsforflotationLIYu．qiong，CHENJian．hua，一，CHENYe，GUOJin(1．SchoolofChemistryandChemicalEngineering，GuangxiUniversity,Nanning530004，China；2．SchoolofResourcesandMetallurgy，GuangxiUniversity，Nanning530004，China；3．SchoolofPhysi

4、csScienceandEngineering，GuangxiUniversity，Nanning530004，China)Abstract：Thestructuralrelaxation，atomicMullikenpopulationsandelectronicstructuresofidealpyrite(100)surfacewerecalculatedusingdensityfunctionaltheory(DFT)methodofplane—wavepseudopotentia1method．The

5、reasonforthechargeunconventionalityinbulkpyritewasexplained．Moreover,theeffectsofstructuresandpropertiesofsurfaceonpyriteflotationbehaviorwereanalyzedfromaflotationpointofview．Thecalculatedresultsshowthattherelaxationofpyrite(100)surfaceisrelativelysmall，and

6、theFe·Sinteractionincreasesatthesurfacecomparedtothatinthebulk．Thecalculatedelectronicstructureresultssuggestthatthesurface5-coordinatedFeatomhashighactivity．TheenergygapofsurfaceFeandSatomsdecreases，suggestinghigherconductivity,aswellashigherelectrochemical

7、activity,ofthesurfacelayerthanthebulk．Keywords：pyritesurface；densityfunctionaltheorycalculation；Mullikenpopulations；electronicstructures；flotation黄铁矿广泛存在于各种矿床中，经常与有色金属互作用，因此，研究黄铁矿表面的性质对于了解黄铁(如铜、铅、锌、锑和钼等)硫化矿共存，在采用泡沫矿的浮选行为和药剂作用机理具有非常重要的意义。浮选法回收这些金属矿物时，都会碰到与黄铁矿

8、浮选目前，已有许多针对黄铁矿表面的实验测试研分离的问题。另外，在煤矿中也经常存在黄铁矿，造成究_】】，而黄铁矿的计算模拟可以在理想环境下清晰而煤中含硫量超标，在煤的选矿中，通常采用浮选法脱直接地观察到原子层次的信息，可以帮助人们进一步除黄铁矿。矿物的浮选主要是通过表面与药剂发生相了解黄铁矿表面性质。HUNG等【5】采用平面波赝势和基金项目：国家自然科学基金资助项目(50864001)收