白云石电子结构及油酸钠在白云石(104)面吸附作用的分子模拟研究

基于密度泛函理论(DFT),从原子层面研究了白云石的电子结构。能带分析结果表明,白云石为绝缘体,禁带宽度为4.962 eV。Mulliken电荷布居分析结果表明,Mg原子在3s、2p轨道失电子,电子数为6.29,失去1.71个电子;Ca原子在3s、4d轨道失电子,电子数为8.6,失去1.4个电子;白云石中Mg、Ca均为电子供体。Mulliken键布居分析结果表明,白云石中C-O1的布居值最大,具有较强的共价性,原子之间作用最强;O1-O1 和 O2-O2的布居值相同,表现出较弱的反键作用;O2-Mg成反键状态,表现出较弱的离子性;O-Ca表现出极弱的成键作用。电荷密度分析可知,Ca,Mg和O原子附近电荷密度较高,原子附近活性较高,容易发生物理化学反应,因此浮选过程中较易发生药剂吸附的位点为Ca,Mg和O位点。分子动力学模拟结果表明,油酸钠可以克服白云石表面H2O分子和H+的阻碍吸附在白云石矿物表面,亦即浮选体系中脂肪酸类捕收剂油酸钠可以克服水分子或氢离子在白云石表面形成的水化层,从而对白云石进行捕收。     

水分子与白云石(104)表面相互作用的第一性原理研究

为了研究白云石(104)表面吸附水分子的水化结构,利用密度泛函理论(DFT)模拟了单个及多层水分子在白云石表面的吸附。结果表明,白云石表面的Ca、Mg位点可以与水形成(Ca/Mg)—O_w键,主要是Ca 3s3d轨道、Mg 3s2p轨道及与O 2p轨道作用,水分子在白云石表面Ca位点的吸附作用强于Mg位点。多层水分子在白云石表面吸附时,水分子层结构发生了明显分层,最靠近白云石表面的水分子层中,水分子在Ca、Mg位点上有序排列,平均吸附能为-74.35 kJ/mol;随着距离的增加,矿物表面与水分子间相互作用逐渐减弱,水分子吸附能减小。     

硅线石与捕收剂作用机理的量子化学研究

用量子化学ＣＮＤＯ／２法计算了硅线石晶体中各离子的电荷分布以及捕收剂油酸钠、十二烷基磺酸钠和十四胺与硅线有相互作用的双原子能及吸附热．根据量子化学计算结果分析了硅线石与捕收剂的成键机理，认为油酸钠为化学吸附，十二烷基磺酸钠为物理吸附．同时预测了这三种捕收剂的捕收力：油酸钠＞十四胺＞十二烷基磺酸钠，这一预测结果在浮选试验中得到了证实．     

基于密度泛函理论的含CO32-缺陷白云石表面性质研究

采用密度泛函理论(DFT)计算,研究了磷酸根离子/油酸根离子在白云石(104)表面CO₃^2-缺陷处的吸附。结果表明,白云石溶解产生CO₃^2-缺陷导致表面金属原子活性增强,有利于阴离子与矿物表面相互作用。H₂PO₄^-在理想白云石表面、缺陷白云石表面与钙原子的吸附能分别为-183.30 kJ/mol、-561.24 kJ/mol。态密度计算结果表明,H₂PO₄^-与缺陷白云石表面钙原子吸附后,相邻镁原子仍具有较强活性,油酸根离子在理想白云石表面、缺陷白云石表面与镁原子的吸附能分别为-52.29 kJ/mol、-489.43 kJ/mol。磷酸和油酸离子可以共同吸附在白云石表面,导致白云石上浮。     

白云石浮选中磷酸根与捕收剂的竞争关系分析

通过单矿物浮选试验、表面测试以及热力学计算分析,以饱和脂肪酸为捕收剂,考察调整剂Na3PO4对白云石浮选的影响。X射线光电子能谱检测结果表明,经调整剂处理后,磷酸根(PO43-)离子能够在矿物表面发生吸附,导致矿物表面发生转化。热力学计算表明,调整剂与捕收剂之间存在竞争关系。随着捕收剂碳链长度的增加,药剂对矿物的捕收能力逐渐增加,导致以肉豆蔻酸作捕收剂时,调整剂对白云石浮选没有明显影响,而当月桂酸和癸酸作捕收剂时,在相同条件下调整剂则可以完全抑制单矿物浮选。当调整剂用量大于特定值时,与捕收剂相比,调整剂与Ca2+和Mg2+的结合能力较强,导致在此条件下矿物被抑制。     

三种常见捕收剂在方铅矿表面的吸附行为研究

采用密度泛函理论从微观角度研究了丁基黄药,丁基铵黑药和乙硫氮三种常见捕收剂在方铅矿表面的吸附能,并采用静态吸附法研究了它们在方铅矿表面吸附热力学。模拟计算结果表明,三种捕收剂在方铅矿表面的平衡吸附能绝对值大小排序为:丁基铵黑药丁基黄药乙硫氮,因而丁基铵黑药较易吸附在方铅矿表面。静态吸附试验结果表明,方铅矿对三种捕收剂的吸附量随温度的升高而增大;它们的吸附等温线符合Langmuir方程;n1,其吸附过程均为优惠吸附;2ΔH43,说明捕收剂在方铅矿表面为吸热过程,是物理吸附和化学吸附共同作用的结果;ΔG0,说明吸附是自发的。     

菱镁矿和白云石的表面性质及浮游性的密度泛函理论研究

菱镁矿是一种重要的含镁矿物,是制取金属镁的主要原料,菱镁矿和白云石的分离是使用浮选法富集菱镁矿的关键问题之一。矿物表面润湿性的调节是浮选过程中的核心问题,与矿物的表面性质密切相关,深入了解这两种矿物的表面性质,对研究菱镁矿和白云石的浮选分离具有重要意义。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究菱镁矿和白云石两种矿物解理面的性质及其与两种矿物浮游性之间的关系。结果表明:当矿物晶体破裂后,两种矿物的表面均出现明显的重构现象,白云石表面原子的弛豫现象比菱镁矿更明显;白云石(101)面的表面自由能小于菱镁矿(101)面的表面自由能;两种矿物表面Mg原子的3s轨道和2p轨道电子以及Ca原子的3s轨道电子的轨道能级均跨越费米能级;两种矿物(101)表面均具有较强的离子性。     

某新型脂肪羧酸类捕收剂的浮选性能试验研究

通过药剂结构修饰,制备了一种新型脂肪羧酸类捕收剂CM-5。在pH调整剂、淀粉、CaCl₂、CM-5或油酸钠的浮选体系下进行了石英、绿泥石、赤铁矿单矿物浮选试验。结果表明:高碱条件下,相对于油酸钠,CM-5对经淀粉、CaCl₂作用后的绿泥石具有更好的选择捕收作用,对同条件下的赤铁矿捕收效果较弱。温度试验表明,CM-5在15~35 ℃的范围内都具有良好的选择性捕收效率。Zeta电位测定结果表明,在pH=11.5条件下,CM-5的吸附使经淀粉、CaCl₂作用后的绿泥石、赤铁矿动电位分别下降约15、10 mV,而油酸钠的吸附使同条件下的绿泥石、赤铁矿动电位分别下降8、11 mV,说明CM-5能选择性地吸附到绿泥石上。综合分析,CM-5可作为一种高效的铁矿反浮选捕收剂。      

基于密度泛函理论计算对捕收剂在烧绿石表面的吸附行为差异研究

通过密度泛函理论计算和浮选实验研究了烧绿石晶体性质以及三种捕收剂在其表面的吸附行为差异。计算和 XPS 分析结果显示：烧绿石晶体中 Nb 和 Ca 的强反应活性和解离面的不稳定性使得捕收剂与其结合而产生浮选作用,BHA 和 DDA 主要通过脱质子化和非脱质子化官能团在烧绿石表面吸附,吸附活性位点为 Nb,因而其具有较强的捕收性和选择性,而 NaOl 主要通过 RCOO-和烧绿石表面的 Ca 相互作用而产生化学吸 附,吸附能较小,故其捕收性和选择性最差。验证实验表明,在适宜的浮选条件下,DDA的浮选效果最好,回收率可达 89%,受 pH 影响较大,BHA 和 NaOl 捕收性能略差,但作用稳定,浮选指标能够保持在较高水平。     

基于密度泛函理论计算对捕收剂在烧绿石表面的吸附行为差异研究

通过密度泛函理论计算和浮选实验研究了烧绿石晶体性质以及三种捕收剂在其表面的吸附行为差异.计算和XPS分析结果显示:烧绿石晶体中Nb和Ca的强反应活性和解离面的不稳定性使得捕收剂与其结合而产生浮选作用,苯甲羟肟酸(BHA)和十二胺(DDA)主要通过脱质子化和非脱质子化官能团在烧绿石表面吸附,吸附活性位点为Nb,因而其具有...     

木质素磺酸钠在磷矿正浮选脱镁中的应用及其机理研究

磷矿是不可再生的战略性矿产资源,在国民经济中具有重要的作用。我国磷矿资源储量位居全球第二,但平均品位仅有17%,且钙镁碳酸盐杂质含量高,分选难度大。本研究测试了一种高效的白云石抑制剂木质素磺酸钠对白云石、磷灰石单矿物和人工混合矿浮选行为的影响,并通过Zeta电位和XPS等分析测试手段研究其作用机理。试验结果表明,木质素磺酸钠可以有效地抑制白云石,而几乎不影响磷灰石的浮选;Zeta电位测试结果表明木质素磺酸钠能够阻碍油酸钠在白云石表面吸附,而几乎不影响油酸钠在磷灰石表面吸附;XPS测试结果表明木质素磺酸钠以化学吸附的形式作用在白云石钙、镁位点,而在磷灰石表面以O-H…F氢键形式进行吸附,因此油酸钠能够取代磷灰石表面的木质素磺酸钠而不影响木质素磺酸钠在白云石表面吸附。木质素磺酸钠作为一种易溶于水、选择性好、低毒环保的白云石抑制剂,对于实现磷矿正浮选脱镁具有重要的意义。     

以白云石和盐酸为原料制备氢氧化镁的研究

介绍了以白云石经废盐酸酸化、除铁等精制过程得到的氯化镁为原料,以白云石灰乳为沉淀剂制备氢氧化镁的工艺流程。研究了原料的物质的量比、反应温度、加料时间、陈化时间等因素对产品质量的影响。结果表明,该工艺制备的氢氧化镁纯度达到98%以上,CaO质量分数低于0.5%,颗粒呈片状结构,形貌规则,分散性较好。     

复配捕收剂改善磷矿浮选效果的机理研究

以贵州某硅钙质胶磷矿为研究对象,选取油酸钠作为磷矿正浮选的捕收剂,与几种常用的表面活性剂进行复配,考察了复配捕收剂的浮选效果,并通过表面张力、Zeta电位、红外光谱、扫描电镜和TOC测定,研究了复配捕收剂的浮选机理,确定了磷矿正浮选合适的复配捕收剂。试验结果表明,油酸钠与表面活性剂复配后用于磷矿正浮选,可以改善油酸钠在矿浆中的水溶性和分散性,降低矿浆的表面张力和磷矿的Zeta电位,提高捕收剂在磷矿表面的吸附量,促进水解的油酸根离子与磷矿表面的Ca²⁺反应生成油酸钙沉淀,从而改善磷矿正浮选效果,提高浮选指标。     

细粒黑钨矿捕收剂的选择及作用机理研究

以WO₃含量97%的黑钨矿为研究对象,通过单矿物实验考查了辛基异羟肟酸、苯甲羟肟酸、水杨羟肟酸等捕收剂对细粒黑钨矿的捕收性能; 通过Zeta电位、红外光谱及吸附量测试等方法研究了捕收剂与黑钨矿的作用机理。结果表明,辛基异羟肟酸、苯甲羟肟酸、水杨羟肟酸的浮选最佳pH值分别为10、9和9,捕收剂主要以阴离子形式在矿物表面发生化学吸附; 3种捕收剂中辛基异羟肟酸在细粒黑钨矿表面的吸附量最大,浮选效果最好。     

新型脂肪酸协同螯合类捕收剂对黑钨矿与脉石矿物浮选行为的影响

螯合类捕收剂与脂肪酸类捕收剂的组合使用是黑钨矿浮选的重要研究方向。采用单矿物试验方法研究了GYB螯合捕收剂和731、GYR、TAB-3三种代表性脂肪酸类捕收剂联用对黑钨矿和脉石矿物浮选行为的影响,并采用表面电位测定、红外光谱测定方法,对GYB、TAB-3以及两种捕收剂联用的作用机理进行了探讨。结果表明：GYB与脂肪酸捕收剂联用,三种组合捕收剂均使黑钨矿浮选最高回收率提高至70%以上,捕收剂总用量降低约1/2;联用时三种脂肪酸捕收剂中TAB-3药剂对黑钨矿的捕收能力最强,黑钨矿回收率为78%,对萤石、石英、方解石脉石矿物的捕收能力最弱;GYB与TAB-3联用使黑钨矿表面动电位负移,黑钨矿表面红外光谱中GYB的C=N伸缩振动吸收峰和TAB-3的C-H伸缩振动峰均向高波数移动,捕收剂在黑钨矿的表面吸附能力比单独使用时增强,存在化学吸附形式。     

新型酰胺基羧酸捕收剂DWD-1用于铁矿反浮选试验研究

为了解决选厂使用脂肪酸阴离子捕收剂时药剂用量大、浮选温度高等问题,东北大学浮选药剂课题组研发了一种新型改性脂肪酸类常温捕收剂DWD-1.在25 ℃温度下反浮选鞍千矿业公司现场混合磁选精矿,捕收剂DWD-1用量仪200g/t,活化剂CaC12用量仅为200g/t,经l粗1精1扫的闭路浮选脱硅,可获得精矿铁品位68.19%、回收率90.03%、尾矿铁品位12.95%的良好指标.与现场捕收剂RA-715在温度40℃、用量为530g/t、活化剂CaC12用量600 g/t、1粗1精3扫的闭路浮选指标相比,捕收剂DWD-1精矿铁品位提高了0.18%,回收率提高了 2.69%,尾矿品位降低了 3.09%.因此捕收剂DWD-1用作鞍千混合磁选精矿反浮选脱硅捕收剂能较大程度减少药剂用量,简化浮选流程,并获得更好浮选指标.     

脂肪酸结构对胶磷矿表面润湿性的影响研究

不同结构的脂肪酸在胶磷矿表面润湿程度对浮选有直接的影响。通过动态俘泡法测定接触角,研究了脂肪酸碳链长度、双键个数、羟基引入、碳链异构对胶磷矿表面润湿性的影响。结果表明,pH在8~10范围内,胶磷矿疏水性较好。饱和脂肪酸疏水能力为：棕榈酸 > 肉豆蔻酸 > 硬脂酸 > 月桂酸,碳原子数在12~16范围内,胶磷矿疏水性随碳链长度增加而增强。不饱和脂肪酸的疏水能力为：亚麻酸 > 亚油酸 > 油酸,不饱和程度越高,胶磷矿表面疏水性越强。脂肪酸烃基中引入羟基和异构的疏水能力为蓖麻油酸 > 硬脂酸 > 异硬脂酸,脂肪酸中同时含双键和羟基可提高胶磷矿疏水性,烃基正构碳链较异构疏水能力强。     

羟肟酸协同脂肪酸分离磷灰石和白云石

针对脂肪酸浮选磷矿石存在选择性不强、常温下脂肪酸流动性和分散性差、浮选过程需要加温等不足,考察了羟肟酸协同脂肪酸作用时对溶液黏度、表面张力、ζ电位的影响。结果显示：脂肪酸低温下流动性较差,黏度受温度和搅拌强度影响较大,羟肟酸与脂肪酸混合能有效降低脂肪酸黏度;随着脂肪酸和羟肟酸用量的增加,溶液表面张力均逐渐降低,烷基羟肟酸与脂肪酸混合作用较单一药剂作用时溶液表面张力降低;脂肪酸用量为400 mg/L、烷基羟肟酸添加量为脂肪酸的0.5倍、pH=6时,白云石与磷灰石表面电位差最大。白云石和磷灰石单矿物浮选试验结果表明,脂肪酸用量为400 mg/L、烷基羟肟酸添加量为脂肪酸的0.5倍、pH=6时,白云石与磷灰石回收率差值达到87.88个百分点,比未添加烷基羟肟酸时的差值提高了14.34个百分点,添加烷基羟肟酸可以改善磷灰石和白云石的分离效果。红外光谱分析表明,混合捕收剂与白云石发生物理吸附和化学吸附,与磷灰石只有少量的物理吸附。羟肟酸|脂肪酸|协同作用|磷灰石|白云石|浮选     

新型饱和脂肪酸改性类药剂DT-2反浮选氟碳铈矿

在实验室合成了新型饱和脂肪酸改性类捕收剂DT-2,考察了其对氟碳铈矿、方解石、重晶石、萤石浮选特性的影响规律。试验结果表明：在矿浆温度20 ℃、DT-2捕收剂用量33.34 mg/L、pH=8时氟碳铈矿的回收率为26%,脉石矿物的回收率均在95%以上,可以实现氟碳铈矿与脉石矿物的分离,因此DT-2可以考虑作为反浮选捕收剂。红外光谱检测及Zeta电位检测结果表明：捕收剂DT-2与氟碳铈矿以及脉石矿物之间均不存在静电吸附,而是发生了化学吸附。研究结果为DT-2在氟碳铈矿分选提纯中的应用提供了理论基础。