一水硬铝石的热分解反应动力学

根据一水硬铝石(α-AlOOH)分解前后的X射线衍射(XRD)谱, 判断其热分解后主要生成α-Al2O3. 分别用Coats-Redfern积分法和Kissinger方法处理了不同升温速率下一水硬铝石的差热曲线, 两种方法得到的热分解反应动力学参数非常接近, 计算所得的活化能分别为254.54 kJ/mol和244.08 kJ/mol, 并推断了反应的动力学模型和反应机理. 研究表明一水硬铝石的热分解符合Mample单行法则, 相对应的机理为随机成核和随后增长.     

金属离子对微细粒一水硬铝石分散性的影响(英文)

通过分散实验研究金属阳离子对一水硬铝石分散性的影响,以Zeta电位测试、溶液化学计算和DLVO理论计算分析金属离子对一水硬铝石分散性影响的作用机理。结果表明:金属离子的价态对一水硬铝石分散性的影响大于金属离子的种类,且多价金属离子对一水硬铝石分散性的影响比一价金属离子大。钙、镁离子存在时,当pH小于10,一水硬铝石的分散性不发生改变,但是当pH大于10后,钙、镁离子促使一水硬铝石发生强烈聚沉。钙、镁离子在一水硬铝石上的吸附使双电层厚度减小,从而降低Zeta电位绝对值并导致一水硬铝石颗粒间排斥力减小。当pH为11时,由于颗粒吸附Mg(OH)2(s),在一水硬铝石表面产生一个新的零电点。     

Tween80在一水硬铝石浮选中的作用

采用浮选试验、红外光谱和粒度分析研究Tween80对油酸钠浮选一水硬铝石的影响。结果表明:当Tween80与油酸钠以适宜的比例(质量比为1:9)混合时,有利于一水硬铝石的浮选;随着Tween80的增多,混合表面活性剂不利于一水硬铝石的浮选。加入Tween80强化了细粒级一水硬铝石的捕收,但没有明显改善油酸钠在低温下的捕收能力;油酸钠主要以阴离子形式吸附于一水硬铝石表面,且加入Tween80可能与油酸钠在一水硬铝石表面产生共吸附。     

温度对油酸钠在一水硬铝石矿物表面吸附的影响

采用红外光谱和光电子能谱检测,研究了不同温度条件下油酸钠在一水硬铝石矿物表面吸附,并分析了温度影响油酸钠捕收一水硬铝石能力的根本原因.结果表明:在一定温度范围内(10～45℃),油酸钠对一水硬铝石的捕收能力随温度的升高而提高;在常温或相对低温条件下,油酸钠在一水硬铝石表面没有呈现明显的化学吸附形式,只有在较高药剂浓度和较高温度下,油酸钠在一水硬铝石表面才发生明显的化学吸附.温度影响油酸钠捕收能力的主要原因,可能是温度的不同导致了油酸钠在溶液中的各组份分布率的差异,从而影响油酸钠的捕收能力.     

羧甲基淀粉的取代度对其在反浮选中抑制一水硬铝石的影响(英文)

研究取代度不同的两种羧甲基淀粉(CMSL和CMSH分别表示取代度低和取代度高的羧甲基淀粉)在以十二胺(DDA)为捕收剂的阳离子反浮选中对一水硬铝石的抑制性能。考察了CMS的取代度对其抑制性能及作用方式的影响。单矿物浮选实验表明,在广泛pH值范围内,CMSL对一水硬铝石的抑制能力要好于CMSH。借助吸附量测试、动电位测量和原子力显微镜对CMS在一水硬铝石表面的吸附进行研究。结果表明:相对于CMSL,CMSH分子中具有更多的吸附点,因而在一水硬铝石表面具有较小的吸附量和较薄的吸附层厚度,并使一水硬铝石表面具有较强的电负性。溶液表面张力的测定和捕收剂DDA的吸附实验进一步揭示,CMSL分子的环式吸附构象可以罩盖更多的DDA从而显示优良的抑制性能,而CMSH/DDA体系则表现得更像一种表面活性剂。     

新型螯合捕收剂COBA结构与捕收性能的关系

开发合成了一种新型廉价螯合捕收剂COBA,研究了它对一水硬铝石和高岭石的捕收活性、结构－性能关系及作用机理。结果表明：COBA对一水硬铝石的捕收能力强,而对高岭石的捕收能力弱,具有比水杨羟肟酸更好的选择性。其性能差异主要是由极性基结构差异即电负性、拓扑连接指数、断面尺寸和疏水性所引起的。COBA对一水硬铝石的捕收机理为： 其分子中的3个O原子通过化学成键与矿物表面Al原子形成了两环螯合物。     

新型Gemini阳离子捕收剂对一水硬铝石和高岭石的反浮选行为

研究了Gemini 12-4-12对一水硬铝石和高岭石的浮选行为,在中性介质(pH7～pH8)下,对一水硬铝石与高岭石的反浮选分离作了初步探讨.浮选结果表明:Gemini 12-4-12在广泛的pH范围内对一水硬铝石和高岭石具有很强的捕收能力,在中性体系(pH7～pH8)及浓度3.0×10~(-4)mol·1~(-1)时,对一水硬铝石和高峰石的浮选回收率达到95%以上;在可溶性淀粉浓度为200mg/l的条件下,一水硬铝石全部被抑制,而且两种矿物回收率相差达70%以上,并且通过人工混合矿试验,对不同A/S的一水硬铝石和高岭石人工混合矿取得很好的分离效果.     

阴离子-非离子组合药剂对一水硬铝石浮选和泡沫稳定性的影响

采用单矿物浮选实验,接触角实验,两相、三相泡沫动态稳定性实验,研究组合药剂油酸钠(NaOL)-辛醇(OCT)对一水硬铝石浮选行为的影响规律及其作用机理。通过测定组合药剂与一水硬铝石作用前后溶液的TOC含量,分析组合药剂作用下一水硬铝石三相泡沫稳定性的原因。结果表明:在矿浆p H=7.0条件下,组合药剂与单一NaOL浮选一水硬铝石结果相比,NaOL物质的量在组合药剂总物质的量中所占的摩尔分数x(NaOL)≥40%时有利于提高一水硬铝石的浮选回收率。其中,x(NaOL)=40%和x(NaOL)=60%的组合药剂因通过形成更稳定的三相泡沫而提高一水硬铝石的浮选回收率;x(NaOL)=80%的组合药剂不仅能增强浮选泡沫稳定性,还能增大矿物表面疏水性从而提高一水硬铝石浮选回收率。     

Zr(0001)表面氢吸附机理的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,采用平面波赝势方法,研究了H₂分子在Zr(0001)晶面的表面吸附。通过研究Zr(0001)/H₂体系的吸附能、稳定吸附构型和电子结构,阐明了Zr(0001)表面吸氢反应的微观机制。结果表明：H₂分子在Zr(0001)表面的最稳定吸附位为面心立方(fcc)位,其吸附能为0.899eV,解离的H原子最终稳定吸附在Zr(0001)表面的穴(hollow)位和面心立方(fcc)位。被吸附H原子与Zr(0001)表面间出现了大量的电荷转移,同时,H原子的1s轨道和Zr原子的5s、4d轨道出现杂化,表明H₂分子解离吸附后H原子与表层Zr原子间同时存在离子键和共价键。此外,研究了覆盖度对吸附能的影响,吸附能随覆盖度的增大而增大,当覆盖度达到4/5ML时,氢分子解离后有一半的氢原子吸附到Zr(0001)的亚表面。     

磷酸盐对一水硬铝石和高岭石浮选的选择性作用

研究了磷酸盐对一水硬铝石和高岭石的浮选性能。六偏磷酸钠(SHMP)在低用量条件下，对高岭石的抑制作用大于对一水硬铝石的，可以实现铝土矿的正浮选脱硅；而在高用量的条件下，六偏磷酸盐对一水硬铝石的抑制作用很强，对高岭石的抑制作用与低用量条件相比没有明显变化，因而可以实现铝土矿的反浮选脱硅。通过磷酸盐的溶液化学、六偏磷酸钠对一水硬铝石和高岭石矿物的ξ-电位影响及其在矿物表面上的吸附量测定，同时通过显微镜对溶液中的矿物颗粒成像，探讨了(NaPO3)6在一水硬铝石和高岭石的胺阳离子反浮选体系中的作用机理。     

季铵型阳离子捕收剂在一水硬铝石和高岭石表面的吸附机理

研究十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）对一水硬铝石和高岭石的浮选行为。通过残余浓度法测定吸附等温线,荧光探针法和Zeta电位测试方法研究季铵型阳离子捕收剂在矿物表面的吸附机理。浮选结果表明：将DTAC和CTAC作为捕收剂,一水硬铝石的浮选回收率随着pH的增大而增加,而高岭石的浮选回收率随着pH的增大反而下降。当捕收剂的碳链增长时,矿物浮选回收率提高,但高岭石的增加幅度小于一水硬铝石的。在低浓度范围内,阳离子表面活性剂通过静电作用吸附在一水硬铝石表面,而对于高岭石,还存在离子交换作用。当浓度增大时,阳离子表面活性剂通过碳链间疏水缔合作用在两种矿物表面进一步吸附。矿物表面微极性研究表明：CTAC的疏水性比DTAC强,相同溶液浓度下CTAC在一水硬铝石表面能形成比在高岭石表面更大的胶团,这也说明阳离子表面活性剂碳链的增长对一水硬铝石吸附的影响要大,与浮选结果相吻合。     

Al(001)、Al(110)、Al(111)面表面能的密度泛函理论计算

用密度泛函理论方法，采用超晶胞模型，计算了Al(001)、Al(110)、Al(111)面的表面能.计算表明，Al(001)面的表面能为0.87 eV，Al(110)面为1.07 eV，Al(111)面为0.76 eV.分析了表面能差异与表面电荷平均面密度的关系，表面原子层和次表面原子层的电荷面密度在s,p轨道上重新分布.表面原子层电荷密度越大，表面能越低.计算结果与已有的实验和计算值比较吻合.      

H2在Mo(001)表面吸附的第一原理研究

采用第一原理的密度泛函理论(DFT)计算了H2分子在Mo(001)表面的吸附,得到了吸附构型的各种参数,并且计算了H2分子在Mo(001)表面3个位置(顶位,桥位,穴位)吸附后的能量,结果表明在穴位吸附能最高。分析了H原子与Mo原子最临近距离dH-Mo与H2分子的键长在吸附前后的变化;通过对H2分子及在Mo(001)表面吸附的态密度图的分析,最后得出吸附主要原因是由于H2分子的1s轨道与Mo的4d轨道发生相互作用。     

氯化钠对铝硅矿物浮选的影响及其作用机理

采用季铵盐DTAL作捕收剂,研究了氯化钠对一水硬铝石和叶蜡石浮选的影响及其作用机理.随着氯化钠浓度的增加,叶蜡石的浮选回收率显著提高,而一水硬铝石的可浮性受其影响很小.机理研究表明:氯化钠对一水硬铝石的zeta-电位没有影响,而能显著降低叶蜡石的zeta-电位,增强捕收剂与叶腊石的静电作用,促进捕收剂的吸附而活化其浮选;叶蜡石表面电位的降低是因为氯离子对叶蜡石存在选择性吸附作用并对其结构进行插层,使得叶蜡石的层间距从0.93 nm增大至1.40 nm.溶液化学计算表明:氯化钠改变溶液的离子强度,显著降低了季铵盐阳离子表面活性剂的临界胶束浓度,使得吸附了捕收剂的矿物表面更容易疏水上浮.     

变性淀粉在铝硅矿物浮选分离中的作用机理

通过浮选实验、动电位和红外光谱测定,详细考察了变性淀粉在铝硅矿物浮选分离中的作用效果和机理。浮选实验显示：非离子淀粉和阴离子淀粉在pH＜6时,抑制一水硬铝石的浮选,但当pH＞6时,却对一水硬铝石浮选有活化作用;阳离子淀粉在较宽pH值范围内对一水硬铝石均有抑制作用;3种淀粉化合物在pH＜6时均活化高岭石的浮选,当pH＞6时活化作用较微。结果表明：变性淀粉是一水硬铝石型铝土矿反浮选中实现一水硬铝石和高岭石分离的有效调整剂,阴离子淀粉使矿物表面ζ电位更负,阳离子淀粉使矿物质表面ζ电位更正,非离子淀粉使矿物表面电位绝对值减小。由实验结果结合药剂与矿物作用前后的红外光谱分析,得出结论：非离子淀粉主要通过氢键作用吸附于矿物表面,而静电力和化学键合力在阴离子淀粉和阳离子淀粉吸附中发挥着重要作用。     

TiC(110)表面第一性原理研究(英文)

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算TiC(110)表面的结构和电子特性。对于该表面结构弛豫和表面能的计算结果表明,7层原子构型能够显示TiC的内部体相特征,弛豫后结构的变化仅发生在顶部3层,证明弛豫只影响构型的顶部3层。同时,从构型的(100)平面上的电荷密度分布中可以看到强烈的Ti—C共价键。弛豫后,由于电荷在真空层中的消耗和第一、第二层原子层之间的积累,第一、第二层原子间距减小,Ti—C化学键相应地增强。计算得到的TiC(110)表面的表面能为3.53J/m2。     

应用第一性原理研究置氢α钛晶体的电子结构和性能

基于第一性原理方法和α钛晶体计算模型,计算了α钛置氢后的能带结构、电子能态密度、价电荷密度和电荷聚居数的变化情况。结果表明:置氢不仅改变了α钛晶体能带结构的对称性,而且氢原子的离子化使能带结构发生了畸变;随着置氢量的增加,氢原子的s轨道与其临近的α钛原子的p轨道和d轨道杂化,形成钛氢共价键;氢原子周围的电荷密度发生了显著变化,形成了区域共有电子区;与氢原子越近电荷转移程度越大,则α钛原子正电性越强,并且在相同区域内α钛原子的电荷转移情况相同,使得α钛原子间相互排斥作用加强,从整体上降低了α钛原子间结合力。     

Fe中刃型位错扭折处掺S的电子结构

用基于密度泛函理论的自洽离散变分方法研究了bcc Fe中[100](010)刃型位错扭折处掺S的电子结构,计算了杂质偏聚能、原子间相互作用能、电荷密度及态密度.计算结果表明:S引入体系后,电荷发生了重新分布,S原子得到电子,其周围Fe原子失去电子,且S原子的3p轨道与近邻Fe原子的3d4s4p轨道之间杂化,使得它们之间的成键有较强的方向性,可影响材料的韧性;而近邻Fe原子因失去电子使自身之间相互作用比未掺杂时减弱,有利于扭折的迁移,可能影响材料的强度.     

南川高硫铝土矿可选性研究

通过对南川高硫铝土矿矿石的硫化物赋存状态、嵌布特征、粒度等工艺学研究,探讨影响选矿脱硫的矿物学因素,通过试验分析,南川铝土矿以一水硬铝石为主,矿石中的硫可综合回收;矿石中的硫矿物主要为黄铁矿;黄铁矿除一部分以自形晶、半自形晶产出外,大部分黄铁矿呈不规则粒状、脉状或微细粒浸染状等嵌布在一水硬铝石、一水软铝石和脉石矿物中,并且嵌布关系较复杂,磨矿时单体解离非常困难;矿石中黄铁矿(含白铁矿和胶黄铁矿)的嵌布粒度很不均匀,主要以中、细粒为主,粗粒相对较少,造成单体解离更困难.因此,南川铝土矿选矿脱硫困难较大,流程指标不容易稳定.     

Ru对NiAl[100](010)刃型位错电子结构的影响

利用DMol和离散变分法,研究了Ru在NiAl [100](010)刃型位错中择优占位和合金化效应。杂质偏聚能的计算结果表明,Ru会优先占据Al心位错芯中的Al格位。原子间相互作用能、电荷密度和态密度的分析表明,杂质原子和相邻基体原子之间形成了较强的化学键,使Ru原子与位错芯区近邻基体原子间因强相互作用形成一个整体。此外,在掺杂体系中,穿过滑移面的基体原子间相互作用减弱,而沿滑移方向基体原子间的相互作用加强。这样的成键特性有利于位错线沿滑移面的移动形成扭折,扭折的成核及迁移促使位错运动,从而改善NiAl合金的韧性。