BHA浮选锡石体系中锌组分活化机理的量子化学计算研究

锌的生物毒性和环境影响远小于铅,以锌替代铅组分活化锡石的浮选研究具有重要意义。利用Material Studio软件中CASTEP模块探明了在苯甲羟肟酸(BHA)浮选体系中锌组分活化锡石表面的机理。计算结果表明:锡石(110)面上O(顶位)原子活性较强,可作为药剂吸附位点。以Zn(OH)⁺为代表的锌组分均可在锡石(110)面上以不同形式与O(顶位)原子位点间发生吸附作用,形成Zn—O键;且在双桥形式吸附中,生成的Zn—O键稳定性更好。在BHA浮选锡石体系中,BHA以双键O原子与锡石(110)面的Sn直接吸附,未形成螯合吸附,吸附稳定性差;然而,加入Zn(OH)⁺对锡石(110)面作用后,BHA分子中双键O原子和—OH基团与Zn原子作用形成稳定的五元环螯合结构,提高了BHA在锡石(110)面的吸附能力和稳定性。     

锡石表面电子结构及铅活化机理第一性原理研究

用密度泛函理论对锡石表面晶体结构及铅离子活化对苯甲羟肟酸和水杨羟肟酸在锡石表面的吸附过程的影响进行了研究。利用态密度及前线轨道理论分析了铅吸附后锡石（100）表面电子结构的变化。结果表明:铅离子吸附在锡石（100）后会降低表面氧原子的反应活性,增加表面的反应位点。根据前线轨道理论,从能量角度比较了苯甲羟肟酸和水杨羟肟酸与锡石（100）表面的相互作用能,揭示了羟肟酸浮选锡石的本质。      

萤石的晶体化学基因特性量化计算与分子动力学模拟

通过 DFT 量化计算、分子动力学（MD）模拟研究了萤石的晶体化学性质及不同晶面与捕收剂油酸钠（NaOL）的作用构型和作用能等矿物基因特性，阐明了 NaOL 在不同萤石晶面的吸附机制。研究结果表明：萤石的 4 个常见暴露晶面为（111）、（110）、（311）和（100）面，其中（111）面的表面能最小，是萤石最稳定的解理面；萤石（111）面和（100）面有 100% 的 Ca-F 断裂键，NaOL 优先在其晶面以双核双配位最稳定构型产生键合，形成稳定吸附；萤石（110）面和（311）面分别含有 50% 和 17% 的 F-Ca 断裂键，水分子可与 F 原子形成氢键吸附造成晶面亲水，与 NaOL 的键合作用较弱。油酸阴离子在（111）面的作用能最强，而在（110）面的作用能最弱，因此可通过晶面选择性解离来调控萤石的浮选行为。关键词     

三种阴离子捕收剂吸附彩钼铅矿表面的分子动力学研究

这是一篇矿物加工工程领域的论文。以油酸钠、十二烷基磺酸钠、苯甲羟肟酸三种阴离子捕收剂在彩钼铅矿{112}表面的吸附为研究对象,首先考查了矿浆pH值和捕收剂种类对彩钼铅矿吸附行为的影响,然后采用Materials Studio中Dmol³模块和Forcite模块,对三种捕收剂的吸附行为进行了前线轨道理论分析和分子动力学模拟研究。结果表明,在各捕收剂适宜的pH值范围内,油酸钠和十二烷基磺酸钠对彩钼铅矿的捕收性能更强;计算模拟研究结果表明,三种捕收剂对彩钼铅矿{112}面均表现出较强的吸附作用,彩钼铅矿晶体表面的钼原子由于原Mo-O键的断裂,表现出了更强的吸附活性,与捕收剂极性基中的单键氧原子共同组成了吸附作用的活性质点,对比吸附作用有效质量和相互作用能,三种捕收剂对彩钼铅矿的吸附能力大小依次为：油酸钠>十二烷基磺酸钠>苯甲羟肟酸,与浮选行为研究结果一致。     

以吸附量和基团电负性研究铜铁试剂在锡石表面的吸附机理

本文研究了钢铁试剂在锡石表面的作用机理。通过吸附量的测定证明,铜铁试剂在锡石表面上的吸附等温线符合Lagmuir等温式,由此证明捕收剂在锡石表面形成单分子层的化学吸附。通过电负性的计算结果讨论进一步证实,铜铁试剂在锡石表面上的吸附是以O,O原子形成的五员螯合物。     

锡石表面铜、铅活化及黄药吸附作用的研究：DFT计算

浮选是微细粒锡石选矿中最重要的方法,其中脱硫是选锡之前的关键作业。对于脱硫过程中所引入的Cu²⁺和丁基黄药(BX),在脱硫阶段会造成锡石的损失,而在后续浮选中残余的丁基黄药会与Pb²⁺发生协同作用捕收少量锡石。本文采用密度泛函理论(DFT)研究了Pb²⁺和Cu²⁺在锡石的活化机理,以及丁基黄药在锡石表面的吸附。DFT计算结果表明,Cu²⁺、Pb²⁺均能活化锡石,且两种离子的活化机理存在显著性差异。而丁基黄药也对Cu²⁺、Pb²⁺活化后的锡石具有捕收作用,其Pb²⁺活化后的吸附能为-264.3kJ/mol,Cu²⁺活化后的吸附能为-125.5kJ/mol,Pb²⁺活化作用更强,该现象与工业现状一致。Mulliken布居显示,在Pb²⁺活化下,丁基黄药的两个S原子与Pb形成稳定螯合结构,在Cu²⁺活化下,丁基黄药的双键S2原子与Cu形成Cu-S键。     

草酸对锡石可浮性的影响及其作用机理研究

为探究苯乙烯膦酸（SPA）捕收剂体系下作为脉石抑制剂的草酸对锡石可浮性的影响，进行了浮选试验，并利用溶液化学计算、动电位检测和红外光谱分析等手段探究其作用机理。在210时，锡石无法有效回收。根据锡石、萤石、方解石的浮选行为提出了锡石反浮选除杂的新思路。溶液化学计算、动电位检测和红外光谱分析表明草酸和SPA均能化学吸附于锡石表面，草酸在锡石表面生成了稳定的草酸锡络合物，草酸与SPA在锡石表面的吸附互相受到对方存在的影响。抑制机理解释为草酸在锡石表面的吸附增加了其亲水性同时占据了活性位点，从而抑制了锡石的浮选，研究结果为草酸对锡石浮选行为影响的机理提供了参考。     

菱镁矿、白云石和方解石的浮选第一性原理研究

为了更好地实现菱镁矿的浮选脱钙,基于密度泛函理论,通过Materials Studio（MS）软件模拟优化了菱镁矿、白云石和方解石的晶体结构、解理面、与常见浮选药剂的作用模型,计算了这3种矿物的能带结构、态密度、表面能、与常见浮选药剂的前线轨道以及相互作用能等参数,从微观角度研究了钙镁碳酸盐矿物的浮选机理。理论研究表明：菱镁矿、白云石和方解石均为绝缘体,六偏磷酸钠和水玻璃比油酸钠和十二胺更容易与这3种矿物结合;菱镁矿{104}、白云石{110}、方解石{104}是这3种矿物的完全解理面;这3种矿物的钙镁离子与油酸钠的羰基氧发生了化学吸附,与十二胺是物理吸附,N-H…O氢键起了重要作用;推测出十二胺对钙镁碳酸盐矿物浮选有一定的选择性。第一性原理的推测结果基本得到了纯矿物浮选试验的验证,因此,第一性原理对浮选分离药剂的选择和机理研究有一定的指导意义。     

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。     

碳热氯化过程中氯化剂在SiO2(101)面吸附反应模拟

粉煤灰中有价元素提取是实现粉煤灰高值化资源的有效途径。氯化法因处理速率快、产物分离操作简单、处理过程渣减量化程度大等优点而受到研究者重视,但粉煤灰中SiO2含量大,且氯化速度较其它氧化物小,影响到氯化法在粉煤灰处理中的应用。本研究采用基于第一性原理的从头计算方法,对Cl原子、Cl2和COCl化合物与C原子在β-SiO2（101）面的协同吸附行为进行了分析。分析结果表明,在无C原子存在下,Cl原子和COCl化合物可与β-SiO2（101）面发生化学吸附,而Cl2与β-SiO2（101）面的吸附键类型与其吸附方法有关。经过吸附能计算结果可知,该情况下氯化剂在β-SiO2（101）面的化学吸附趋势为Cl原子 > COCl化合物 > Cl2,Cl原子吸附于β-SiO2（101）面的吸附能为-4.80 eV。在C原子存在下,上述三种氯化剂在β-SiO2（101）面的吸附能不仅与氯化剂吸附方式有关,还与C原子出现位点有关。总体而言,该情况下氯化剂在β-SiO2（101）面的化学吸附趋势为Cl原子 > COCl化合物 > Cl2,当C原子出现在OA位置时,Cl原子在β-SiO2（101）面的吸附能最小,为-9.74 eV。其电子分布和态密度分析结果表明,C原子和Cl原子在β-SiO2（101）面的协同吸附作用,有利于电子向Cl原子转移,同时促使β-SiO2（101）面整体稳定性下降,有助于后续晶面吸附结构的解离或氯化剂的吸附。     

羟基钙在高岭石两种(001)晶面的吸附机理

利用基于密度泛函理论的平面波赝势方法，研究了羟基钙在高岭石2个不同的(001)面的吸附机理。研究结果表明，羟基钙在高岭石2个性质不同的(001)晶面均可发生稳定吸附，但在这2个表面，羟基钙的吸附机理不同。在铝氧羟基(001)面，羟基钙中钙离子有脱离羟基钙的趋势，羟基钙以氧原子与表面氢原子成键吸附为主，且在由表面3个H原子围成的穴位处最为稳定，同时与表面有较弱的静电作用；而在硅氧(001)面，羟基钙中钙原子与氧原子结合紧密，钙原子带有大量正电荷与荷负电底面以静电吸附方式结合，稳定作用于底面硅氧原子围成的十二元环中心处。在溶液环境中，水分子对羟基钙在铝氧(001)面吸附影响大而对硅氧(001)面影响较小。     

钙(镁)离子在菱锌矿表面吸附的量子化学研究

与菱锌矿伴生的高可溶性碳酸盐类矿物方解石、白云石会导致矿浆中含有大量钙(镁)离子,从而影响菱锌矿的浮选.采用密度泛函理论对钙(镁)离子在菱锌矿(101)表面吸附进行模拟.计算结果表明,钙离子和镁离子会与清洁菱锌矿(101)表面发生较强的化学吸附,并且钙离子的吸附比镁离子更强.水化后的菱锌矿(101)表面也会与钙离子和镁...     

苯乙烯膦酸对锡石可浮性影响及其作用机理分析

通过单矿物浮选试验考察了油酸钠、苯乙烯膦酸、水杨羟肟酸3种不同捕收剂对微细粒锡石可浮性的影响,并采用动电位检测、原子力显微镜测定和X射线光电子能谱分析的方法研究了苯乙烯膦酸与锡石表面的作用机理。试验结果表明：油酸钠、苯乙烯膦酸、水杨羟肟酸均能在微细粒锡石的浮选中提高锡石的可浮性,3种捕收剂对锡石的捕收效果由强到弱为：苯乙烯膦酸>油酸钠>水杨羟肟酸。苯乙烯膦酸主要以化学吸附的形式与锡石表面发生作用,在锡石表面形成了有选择性的峰状吸附点,使锡石表面的动电位发生负移,其膦酸基上的2个O原子在矿浆中脱去H+后,能够与锡石表面的Sn原子发生结合,稳定地吸附于锡石表面。     

柠檬酸对锡石浮选行为的影响及其作用机理分析

通过浮选试验考察了柠檬酸对水杨羟肟酸体系中锡石浮选行为的影响,并结合接触角检测、动电位检测和溶液化学计算分析了其作用机理。在7pH9范围内,以200mg/L水杨羟肟酸为捕收剂浮选,锡石回收率达到80%以上。在pH4时,柠檬酸会对锡石产生明显的抑制作用;柠檬酸用量50mg/L、pH=7条件下,锡石回收率仅为25.3%。锡石表面接触角为33°,加入水杨羟肟酸后锡石接触角升高至120°,柠檬酸的作用又使接触角下降至44°。动电位检测和溶液化学计算表明水杨羟肟酸和柠檬酸均可以化学吸附在锡石表面。柠檬酸一方面增强了锡石表面的亲水性,另一方面减少了水杨羟肟酸在锡石表面的吸附,这两方面的作用使锡石在浮选过程中受到抑制。     

金属离子对锡石浮选捕收剂的影响及其机理研究进展

随着锡石富矿资源的不断开采与利用，锡矿资源逐渐趋向于“贫、细、杂”，细粒锡石的回收利用成为选矿领域的重要难题。浮选法是实现微细粒锡石有效回收的重要技术手段，而浮选捕收剂是决定锡石浮选效果的重要因素。矿石碎磨阶段、调浆等过程中，因介质磨损、设备腐蚀、矿物溶解、回水利用、人为添加等原因，浮选矿浆体系中存在一些金属离子，促进或阻碍捕收剂在锡石表面吸附，进而影响锡石浮选。系统性地概述了锡石浮选中几种常见金属离子分别对苯甲羟肟酸、脂肪酸、膦酸类捕收剂捕收性能的影响及其作用机制，为理解金属离子对锡石浮选行为的影响及采用金属离子调控锡石浮选提供参考。     

混合甲苯胂酸对锡石的浮选作用机理

本文通过锡石Zeta电位的测定和对混合甲苯肿酸在锡石表面上吸附的考察,采用红外光谱、俄歇能谱和光电子能谱进行表面分析,详细地研究了混合甲苯胂酸在锡石表面上的吸附机理,认为混合甲苯胂酸在锡石表面上是以化学吸附为主,并存在静电和分子吸附的多层不均匀吸附。