【摘要】：硅酸鹽礦物是一類研究價值非常高的礦物種群。在浮選實踐中,成敗的關(guān)鍵在于能否對某些硅酸鹽礦物實現(xiàn)有效的選擇性抑制或活化。研究硅酸鹽礦物的浮選原理,對硅酸鹽礦物捕收劑及性能的研究都具有十分重要的意義。本文采用分子動力學(xué)的方法研究了不同條件下胺類捕收劑在白云母(001)面、石英(100)面的吸附行為,并對吸附過程進行了量子計算。分子動力學(xué)作為一種用途廣泛的工具,在研究浮選涉及到的固/液界面研究、藥劑分子中各原子電勢以及礦物可浮性等問題上,能夠給出較為詳盡的基礎(chǔ)性理解。本文研究內(nèi)容及結(jié)果包括以下幾點:(1)體系模型的建立。晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)化選用CASTEP模塊,主要參數(shù)為:交換/關(guān)聯(lián)函數(shù)選擇GGA-PBESOL,截斷能為360eV;浮選藥劑分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化選用DMol~3模塊,交換泛函選擇GGA-PW91;使用COMPASS力場對結(jié)構(gòu)優(yōu)化好的晶體解離面及浮選藥劑分子進行力場優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果與文獻值相差較小;使用Bulid Layer工具獲得捕收劑/礦物表面模型,并用COMPASS力場進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和體系能量的計算。計算結(jié)果表明,胺類捕收劑與白云母、石英表面相互作用時,總鍵作用力和范德華力為正值(斥力),靜電作用力為負值(引力)且其絕對值要遠遠大于總鍵作用力和范德華力,說明胺類捕收劑主要以靜電作用的方式吸附于白云母和石英表面。(2)捕收劑本身因素對浮選過程的影響。通過控制吸附過程中胺類捕收劑的鏈長、頭基可發(fā)現(xiàn):改變胺類捕收劑的鏈長時,浮選體系計算出的相互作用能差別不大,說明胺類捕收劑的鏈長對此體系的浮選過程影響不大,但在實際生產(chǎn)過程中考慮到藥劑溶解度以及吸附后半膠束基團的疏水能力大小的問題,一般會選擇碳鏈長度在12~18之間的胺類捕收劑作為浮選藥劑;改變頭基基團進行浮選計算時,不同頭基體系的相互作用能差別較大,其絕對值大小順序為:(季胺/礦物表面)(叔胺/礦物表面)(仲胺/礦物表面)(伯胺/礦物表面)。由此說明,在進行單礦物浮選計算時,不同頭基的胺類捕收劑浮選效果為:季胺叔胺仲胺伯胺,與根據(jù)前線軌道能隙預(yù)測結(jié)果一致。(3)溶液酸堿環(huán)境對浮選過程的影響。水環(huán)境下白云母(001)表面會形成水分子層,界面處的水分子與礦物表面有強烈的相互作用,水分子中的羥基與白云母(001)面的吸附作用遠遠大于胺基陽離子與白云母(001)面的相互作用。浮選作用發(fā)生時,浮選藥劑需要穿過水膜,通過胺基作用于礦物表面的水分子層,并利用烴鏈的疏水性把礦物浮選出來;通過改變浮選過程中溶液酸堿的性可以得知:中、強酸性溶液中,胺類捕收劑對白云母顯示出可浮性而對石英顯示出抑制性;中性、弱酸和弱堿溶液中胺類捕收劑對白云母和石英均顯示可浮性;中堿、強堿溶液中對白云母和石英均顯示出抑制性。因此,當(dāng)使用胺類捕收劑來浮選分離白云母和石英時,溶液呈強酸性比較有利。同時,對于單礦物浮選體系而言,根據(jù)相互作用能計算出的不同頭基的胺類捕收劑浮選效果為:季胺叔胺仲胺伯胺,與根據(jù)前線軌道能隙預(yù)測結(jié)果一致。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD923.13;TD97
【圖文】：

景物[1]通常指[SiO]與其他氧化物的絡(luò)合物，在各泛分布于自然界中。硅酸鹽礦物的應(yīng)用前景非筑、航空等領(lǐng)域均有其參與，是一類極為重要鹽礦物中可以提取稀有金屬[2]，如目前發(fā)展較提取等。正因如此，硅酸鹽礦物具有非常高的硅酸鹽礦物加工及浮選現(xiàn)狀來看，最為廣泛、著礦產(chǎn)規(guī)模的不斷增大，入選礦石中，有用礦物共生的硅酸鹽種類和數(shù)量卻在不斷增多，采獲得比較滿意的分選結(jié)果[4]。因而，在實際生圖 1.1 為浮選法流程示意圖：

(a)四面體 (b)雙四面體圖 1.2 島狀硅酸鹽礦物中常見的兩種硅氧骨干環(huán)狀硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)中，硅氧骨干是由[SiO4]四面體共角頂相連并形成，如圖 1.3 所示�？筛鶕�(jù)[SiO4]四面體環(huán)節(jié)的數(shù)目，將其分成三環(huán)[[Si4O12]、六環(huán)[Si6O18]等多種。典型的環(huán)狀硅酸鹽礦物如電氣石等。(a)三元環(huán) (b)四元環(huán) (c)六元環(huán) (d)雙層六元環(huán)圖 1.3 環(huán)狀硅酸鹽礦物中的幾種硅氧骨干環(huán)結(jié)構(gòu)鏈狀硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)中，硅氧骨干是由[SiO4]四面體共兩個或三個角

【參考文獻】

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本文編號：2716234