創新點一:在國際上率先將密度泛函理論和方法引入礦物浮選領域,形成了以表面離子半約束、界面水化作用和晶格缺陷為核心的硫化礦浮選界面作用理論。
采用密度泛函理論揭示了硫化礦物浮選體系“表面離子-界面性質-晶體結構”三個層次的微觀機制,提出了表面金屬離子半約束模型,建立了藥劑分子與礦物表面軌道作用的對稱性匹配理論;構建了硫化礦物表面水化層結構,提出了考慮水化勢壘效應的浮選藥劑分子設計公式;建立了硫化礦物浮選晶格缺陷理論,明晰了伴生稀散、稀貴金屬強化回收調控原則。
浮選藥劑分子靶向設計原理和方案
創新點二:基于浮選界面作用理論,發明了系列清潔高效靶向浮選藥劑,實現了溫和浮選環境下主金屬與共伴生金屬的高效協同回收。
設計了對銅鉛銻礦物具有靶向作用的官能團和疏水基團,發明了鉛銻混選捕收劑羰基硫代磷酸酯和銅鉛混選捕收劑乙酰硫氨酯,在近中性溫和環境下實現銅鉛、銻鉛礦物及伴生金銀的高效浮選。首次發現軌道對稱性匹配與抑制劑選擇性之間的關聯機制,發明了鋅硫分離廣譜抑制劑羰基三硫代碳酸鹽和銅鉛分離有機抑制劑硫脲雙巰基鹽,完全取代了使用幾十年的劇毒藥劑氰化物和重鉻酸鉀。
創新點三:形成了以清潔靶向浮選藥劑應用為核心的復雜多金屬資源清潔高效浮選技術,顯著提高了多金屬資源綜合利用回收率。
針對廣西大廠大型特富錫鉛銻鋅多金屬硫化礦,采用新型鉛銻捕收劑和鋅硫分離抑制劑,形成“鉛銻混浮-鋅硫混浮-鋅硫分離”清潔浮選工藝,鉛、銻、鋅、銀、銦、錫回收率分別提高6.47、6.27、5.76、15.4、10.45、8.72個百分點。針對內蒙赤峰紅嶺低品位銅鉛鋅礦,采用新型銅鉛混浮捕收劑和銅鉛分離抑制劑,形成“銅鉛混浮-銅鉛分離-鋅浮選”清潔浮選工藝,銅、鉛、金、銀回收率提高了45.09、54.02、22.51、48.20個百分點。
從2015年開始,整體技術成功應用于廣西、內蒙、江蘇、云南等省區的礦山企業,近三年累計新增利潤11.71億元。項目成果對現有浮選理論體系與研究方法具有突破性創新,顯著提高了我國戰略性礦產資源綜合利用水平,對我國選礦領域的理論與技術進步具有重要的推動作用。由孫傳堯院士擔任組長的科技成果評價意見認為:“整體技術處于國際領先水平”。
研究成果具有通用性和適應性,目前已經推廣和正在推廣到南非、印尼、柬埔寨、俄羅斯、蒙古、澳大利亞、智利、厄瓜多爾和秘魯等“一帶一路”國家的特色資源。同時研究成果還在國內大中型同類礦山推廣應用。
陳建華教授及其團隊長期致力于礦物加工領域的基礎理論及工程應用研究,在國際上開創性地將密度泛函理論方法用引進到以工程實踐為主的礦業領域,開辟了礦物浮選密度泛函理論研究方向,該方法已經成為礦業領域公認的國際最前沿方法之一;提出浮選藥劑與礦物表面金屬離子作用的二次配位理論,解決了礦物浮選過程中藥劑分子靶向作用理論描述及模型構建的重大難題,創立了礦物浮選配位化學理論體系。近年來,該團隊承擔國家自然科學基金12項,獲省部級科技進步一等獎4項,二等獎6項;獲授權國家發明專利60多項,國際專利10多項;出版學術專著9部,多部專著被翻譯為英文和俄文,發表學術論文400多篇;兩人入選2020年美國斯坦福大學發布的全球Top2%科學家,團隊多名成員擔任國際國內重要學術期刊編委。
陳建華教授2011年入選教育部新世紀優秀人才支持計劃,廣西大學君武學者,第十二屆廣西“五四青年”獎章獲得者,中國有色金屬學會礦冶過程計算與模擬仿真專業委員會副主任委員、礦冶過程界面化學學術委員會副主任委員以及中國礦業聯合會選礦委員會委員等。