新型季鏻（銨）鹽的結(jié)構(gòu)性能與作用機理研究及應(yīng)用.pdf

1、硅酸鹽礦物是鐵、鋁等氧化礦中的主要脈石礦物但氧化礦中的硅酸鹽脈石礦物在浮選過程中容易泥化且與有價礦物表面化學性質(zhì)相似，這增加了礦物間浮選分離的難度并使精礦中SiO2含量過高，直接影響后續(xù)冶煉過程，嚴重制約了氧化礦資源利用水平的提高。本文采用多種現(xiàn)代測試技術(shù)并結(jié)合理論分析，對新型的星狀季銨鹽和季鏻鹽型陽離子捕收劑結(jié)構(gòu)與浮選性能的關(guān)系、礦物表面性質(zhì)差異對藥劑吸附的影響以及不同藥劑吸附的微觀差異等內(nèi)容進行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新成果如

2、下:
　　(1)季銨鹽捕收劑的定量構(gòu)效關(guān)系研究
　　采用QSAR方法研究了季銨類捕收劑結(jié)構(gòu)與選擇性之間的關(guān)系。通過選取和計算藥劑的量化參數(shù)、拓撲參數(shù)及選擇性指數(shù)，構(gòu)建了可預(yù)測季銨類捕收劑性能的QSAR模型，量化了季銨鹽-鋁土礦浮選體系中藥劑結(jié)構(gòu)參數(shù)與浮選選擇性間的相互關(guān)系?；诶碚撃Ｐ头治隹芍句@類捕收劑的選擇性與其分子形態(tài)、分子總能量和親疏水性密切相關(guān);具有適合的log P值且總能量更負的浮選藥劑最適合作為鋁硅酸鹽礦物反

3、浮選分離的捕收劑，這為新型捕收劑的設(shè)計優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。
　　(2)基于礦物表面性質(zhì)差異的藥劑分子設(shè)計
　　通過密度泛函理論計算、分子動力學模擬及分子中原子的理論分析對一水硬鋁石與高嶺石結(jié)構(gòu)、晶體性質(zhì)的研究，探討了表面原子組成對捕收劑吸附的影響機制，建立了不同的礦物表面性質(zhì)與藥劑吸附行為的關(guān)系，為新藥劑的基團構(gòu)型選擇提供了依據(jù)。
　　在一水硬鋁石和高嶺石晶體表面結(jié)構(gòu)的研究中發(fā)現(xiàn)，兩種礦物的價帶均主要由氧原子提供，且氧

4、原子是礦物表面唯一能向外提供電子的負電中心，兩種礦物的活性位點相同。但高嶺石具有氧原子暴露的最外表面而一水硬鋁石的最外表面卻為氫原子，這是藥劑在礦物表面吸附行為不同的主要原因。通過合理利用空間位阻效應(yīng)以減少浮選藥劑分子對一水硬鋁石表面O原子的吸引，同時增強其與高嶺石O原子的作用，可有效提高捕收劑對鋁硅礦物浮選分離的選擇性。
　　在陽離子捕收劑中心原子的研究中，發(fā)現(xiàn)捕收劑中心原子的改變對其浮選行為的影響。由于陽離子捕收劑與含硅礦物之

5、間存在靜電作用;浮選捕收劑中心原子由N改變?yōu)镻，可改變捕收劑分子極性基團的荷電性質(zhì)，增強捕收劑的靜電作用能力，提高捕收劑分子對含硅礦物的捕收能力。
　　(3)捕收劑在含硅礦物表面的吸附特性研究
　　利用動電位測試、吸附量測定、熒光光譜分析與原子力顯微鏡探測等方法，研究了不同藥劑吸附后礦物表面電性、吸附密度、吸附層微極性以及吸附聚集數(shù)的差異，發(fā)現(xiàn)在靜電吸引力和碳鏈疏水締合力的共同作用下，陽離子藥劑與礦物表面的吸附一般會經(jīng)歷自由

6、吸附、半膠束吸附和膠束吸附幾個過程。藥劑結(jié)構(gòu)的差異會對其自身電荷分布及空間位阻產(chǎn)生影響，從而影響藥劑在礦物表面的吸附與聚集，進而影響浮選，深入揭示了捕收劑結(jié)構(gòu)影響礦物浮選的內(nèi)在機制。
　　AFM觀察結(jié)果表明，不同藥劑在礦物表面的吸附形貌各不相同，同種藥劑隨著藥劑濃度的不同，吸附形貌也發(fā)生變化。隨著藥劑用量的增加，吸附先后出現(xiàn)單分子層、雙分子層以及多分子層的變化。這與熒光測試結(jié)果基本一致。
　　(4)實際礦石的反浮選脫硅研究<