矿物—溶液界面上聚合物—表面活性剂相互作用的研究

采用测定吸附、动电性质及浮选等技术,研究了阳离子聚合物(丙烯酰胺与甲基丙烯酰胺丙取三甲氯化铵的共聚物)与阳离子和阴离子表面活性剂(十二烷基氯化铵和十二烷基磺酸盐)在石英上的相互作用。在pH=6.5时聚合物可抑制胺浮选石英,但不抑制胺在石英上的吸附。动电性质测定表明只要有聚合物吸附无论胺吸附和石英原来的ζ-电位如何都会产生具有聚合物特征的ζ-电位值。在pH=10附近,胺的表面活性最大。聚合物从含有聚合物和胺溶液中的吸附可忽略不计,而且,在这个pH值时的预先吸附在表面上的聚合物都会被随后加入的胺所取代。提出了石英颗粒表面上大量聚合物分子罩盖着被吸附的胺的聚合物-表面活性剂吸附层分子模型,可解释颗粒的亲水特性。根据这个模型,用阴离子磺酸盐浮选石英可被吸附的阳离子聚合物所活化。     

十二胺捕收剂在三种不同矿物表面吸附的分子动力学模拟

采用Materials Studio中的Forcite模块,对水分子和十二胺捕收剂分子在锂云母、长石和石英三种不同矿物表面的吸附过程进行了分子动力学模拟研究,分析了吸附前后水分子在三种矿物表面的浓度分布。结果表明,三种矿物均具有类似的亲水特性,水分子在三种不同矿物表面吸附没有选择性。相反,比较了十二胺捕收剂在锂云母、长石和石英三种不同矿物表面的吸附情况,结果表明十二胺捕收剂能够选择性吸附在锂云母表面,从而改变其表面亲水性,达到与长石、石英分离的目的,阐明了十二胺捕收剂的吸附对于锂云母表面的亲水性改变极为有效。从理论上通过模拟接触角的变化,验证了烷基胺捕收剂浮选锂云母的这一过程。     

十二烷基磺酸钠浮选重晶石的作用机理

以重晶石单矿物为研究对象,捕收剂选用十二烷基磺酸钠、油酸钠、733及十二胺,通过pH值、捕收剂类型及用量条件试验发现,四种捕收剂中十二烷基磺酸钠对重晶石捕收能力最强,其次是油酸钠,733与十二胺对重晶石捕收能力相对较弱.通过Zeta电位测试、红外光谱检测试验及Materials Studio软件模拟发现,重晶石在溶液中解离时,沿(001)面完全解离.由于重晶石晶体结构中Ba—O键(键长0.2814 nm)相比S—O键(键长0.1448 nm)要长,因此其容易断裂,导致矿物表面主要暴露大量带正电的Ba~(2+)离子和荷负电的O~(2-)离子,带正电的钡离子Ba~(2+)与十二烷基磺酸根离子(C_(12)H_(25)OSO_3~-)容易发生化学吸附而生成十二烷基磺酸钡,使矿物疏水上浮.     

煤表面含氧官能团对矿井气体吸附特性的模拟研究

基于密度泛函理论模拟方法,从原子层次上模拟计算4种典型矿井气体(CO、CO2、CH4及N2)对煤表面含氧官能团的吸附行为,探究4种气体对煤表面官能团的吸附机理。对4种气体对煤表面6种常见的官能团结构单元:酚羟基、羧基、羰基、醚键、醇羟基和烷基(Ph-OH、-COOH、-C=O、-O-、R-OH及R)吸附行为进行模拟,通过吸附能、吸附构型、前线轨道的计算分析;结果表明煤与4种气体的吸附强度存在CO2>N2>CO>CH4的关系,并且各气体分子在煤表面模型上各含氧官能团的吸附强弱顺序为:羧基>醇羟基>酚羟基>羰基>醚键>烷基。     

含硅酸盐脉石的铁矿石浮选：机理和淀粉的作用

在相同的物理－化学条件下，赤铁矿的可浮性总是低于石英，确定，在ＰＨ〉９以前溶液中的克分子胺的存在对赤铁矿浮选是有害的。淀粉吸附在二种矿物上。然而，在碱性介质中存在烷基铵盐时吸附在石英上的淀粉将解吸，春解吸情况随捕收剂浓度和ＰＨ而变化。赤铁矿的情况则不同，淀粉－赤铁矿的亲和力大于淀粉－石英。     

菱镁矿脱硅中分子结构特征对胺类捕收剂选择性捕收效应的影响研究

为研究胺类阳离子捕收剂结构特征对菱镁矿反浮选脱除石英效率的影响规律,通过浮选试验对比考察了十二胺、十六胺、十八胺、十六烷基三甲基氯化铵(HTAC)和十八烷基三甲基氯化铵(STAC)等5种不同结构的胺类捕收剂对菱镁矿和石英可浮性的影响。结果表明,不同条件下,菱镁矿与石英可浮性差异大小顺序为:HTAC体系>STAC体系>十二胺体系>十六胺体系>十八胺体系;且在矿浆p H值7.0、HTAC用量30mg/L时,菱镁矿和石英的可浮性差异最大。Zeta电位、表面接触角和XPS检测得出,不同条件下菱镁矿与石英表面零电点正移量、接触角、结合强度和吸附量的差异顺序为:HTAC>STAC>十二胺>十六胺>十八胺。由此得出,随着碳原子数量的增加,伯胺(R—NH₂)和季铵(R—N(CH₃)₃)阳离子捕收剂在菱镁矿脱硅中的效应逐渐降低;同等烷基条件下,带支链阳离子捕收剂在菱镁矿脱硅中的效应优于无支链阳离子捕收剂。     

相同链长伯铵盐和季铵盐对云母表面润湿性的影响

胺类捕收剂通过吸附在云母表面而改变其亲水性,从而达到浮选的目的。当溶液浓度由1.00×10~(-5)mol/L增加到2.04×10~(-4)mol/L,捕收剂为十二胺时白云母表面接触角由46.71°增大到78.77°,而捕收剂为十二烷基三甲基溴化铵时的白云母表面接触角由25.79°增大到65.31°,说明相同浓度条件下十二胺能更好地改变白云母表面的亲水性,使之具有疏水性。原子力显微镜观察白云母表面捕收剂吸附图也表明,捕收剂浓度为2.04×10~(-4)mol/L,相比十二烷基三甲基溴化铵,白云母表面能吸附更多的十二铵离子。应用Materials Studio 6.1软件,采用PCFF_phyllosilicates分子力场,模拟研究白云母表面的水化作用的变化。结果表明因为伯铵盐能更稳定地吸附在白云母表面,其改善白云母表面亲水性的能力强于季铵盐。从理论和实践上解释了伯铵盐能更好地改变白云母表面的亲水性,使其具有一定的疏水性,从而达到浮选的目的。     

矿物浮选中阳离子捕收剂作用机理的理论基础和规律性

胺离子和胺分子原则上可在矿物表面上吸附.捕收剂的吸附能由决定捕收剂在溶液中存在状态和矿物表面带电状态的电场的静电分量,与矿物和捕收剂晶体结构参数有关的被吸附的捕收剂的烃链的缔合能,捕收剂的极性基与矿物表面之间的非静电作用能(通过弱的化学吸附形成氢键、通过牢固化学吸附形成二维金属胺络合物和通过化学反应形成价饱和的金属胺络合物)组成.在矿物表面上形成浮选所必需的捕收剂吸附层是捕收剂离子和分子形成氢键和二维金属胺络合物来中和矿物表面所带的负电荷,并使矿物表面疏水化,以保证矿物浮选所需要的热力学稳定性,创造捕收剂物理吸附的最佳条件,即通过烃基之间的色散作用,形成半胶束、缔合物和胶束簇,从而促使矿粒浮选.矿物浮选所需要的捕收剂吸附密度与矿物原来的疏水程度有关,但是,在矿物表面上形成价饱和的金属胺络合物时,捕收剂的吸附密度会提高,使得形成捕收剂吸附层最佳结构变得困难.随着捕收剂烃链分支化,浮选所需要的捕收剂浓度增大,     

十二胺聚氧乙烯醚对石英的捕收性能

通过石英单矿物浮选试验和实际磁铁矿石磁选精矿反浮选试验,比较了十二胺聚氧乙烯醚与十二胺和十二烷基丙基醚胺对石英的捕收性能,并通过吸附热、吸附量和吸附过程焓变的测定比较了3种捕收剂与石英表面作用的强弱。单矿物浮选试验结果表明,3种捕收剂最适宜的矿浆pH条件均为6~8,但无论矿浆pH如何变化,十二胺聚氧乙烯醚对石英的捕收能力都强于另两种捕收剂。实际矿样反浮选试验结果显示,十二胺聚氧乙烯醚可在比另两种捕收剂更低的用量下获得比另两种捕收剂更好的分选指标,说明十二胺聚氧乙烯醚不仅捕收能力强,而且选择性好。吸附热、吸附量和吸附焓变测定结果显示,不同pH下3种捕收剂在石英表面的吸附都是自发进行的,且均为物理吸附,但十二胺聚氧乙烯醚在各pH下与石英表面的吸附作用都比另两种捕收剂强,从而有力地支持了浮选试验所得结果。     

十二烷基磺酸钠捕收红柱石作用机理研究

通过对吸附模型的量子化学计算,结合对实际吸附复合物的红外光谱分析,研究了十二烷基磺酸钠与红柱石的相互作用机理。计算结果表明:十二烷基磺酸根离子与红柱石作用时,会发生化学吸附,且十二烷基磺酸根离子将优先吸附在红柱石(001)面左侧的11号Al原子上;吸附反应过程中电子从红柱石表面的Al原子流向十二烷基磺酸根离子上的O原子。红外光谱分析在吸附复合物上发现了十二烷基磺酸铝的生成,证实了量子化学计算结果。     

浮选捕收剂——非离子型表面活性剂

研究了烷基聚氧乙烯型表面活性剂的捕收性能。这类表面活性剂是浮选石英、锡石的一种良好捕收剂,无机盐浓度、pH值等对浮选回收率都有影响。但这类化合物却不能浮选硅孔雀石。按照假设,此类表面活性剂在矿物表面的吸附,是氧乙烯基团与硅烷醇位(Silanol sites)之间氢键键合的结果。pH增加时,由于能够产生氢键的硅烷醇基团减少,致使浮选回收率下降。文中对于硫酸盐的活化效应以及硫氰酸盐的抑制作用,联系到盐类的“盐析”(Salting-out)或“盐溶”(Salting-in)特性,进行了专门讨论。作出了详细的吸附等温线,用于浮选结果的讨论。根据浮选及吸附之间,缺乏严密的联系说明,矿物表面的疏水性当与其他一些作用有关。     

基于十二烷基醇聚氧乙烯醚处理下煤的浮选工艺探究

为了提高低温氧化煤表面的疏水性,改善氧化煤浮选效果,本文选择了非离子表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚C12(EO)15,探究了十二烷基醇聚氧乙烯醚在氧化煤表面的吸附量,吸附方式,以及氧化煤吸附表面活性剂后的浮选试验。通过吸附量的测定以及吸附动力学的模拟,得出C12(EO)15在氧化煤表面的吸附的方式是单层吸附;氧化煤吸附C12(EO)15后,精煤产率高达85%,且C12(EO)15吸附选择性较好,其精煤灰分的增加几乎不明显。     

十二胺和十二烷基磺酸钠在长石石英表面的吸附

采用浮选试验、ζ-电位和FTIR光谱分析,研究了十二胺(阳离子捕收剂,DDA)和十二烷基磺酸钠(阴离子捕收剂,SDS)作捕收剂在长石石英表面的吸附。浮选结果表明,pH值在2附近时,长石和石英的浮游差最大,混合捕收剂能增大二者的浮游差,有利于长石的优先浮选。在单一捕收剂中长石和石英ζ-电位均整体向正或负方向移动,在混合捕收剂溶液中,二者ζ-电位在碱性介质中正移幅度较酸性介质明显。FTIR光谱结果表明,pH值为2时,DDA在长石和石英表面均只存在物理吸附;SDS在长石表面既存在物理吸附,还与Al-O形成化学吸附,而在石英表面仅存在物理吸附;混合捕收剂在长石表面既有物理吸附,还存在氢键作用,而在石英表面仅存在物理吸附。     

十二胺和十二烷基三甲基氯化铵对石英浮选行为及浮选机理

这是一篇矿物加工工程领域的论文。本文针对两种阳离子捕收剂十二胺(DDA)和十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)对石英浮选的捕收性能做出了一系列实验研究。通过浮选实验、吸附量实验、动电位实验分别考查了两种药剂在不同浓度、不同pH值下对石英回收率、药剂吸附量、zeta电位的影响。实验表明，两种捕收剂在中性条件下均可在浓度为1×10^-4 mol/L时使石英的回收率提升到接近100%，而强酸环境下两种捕收剂的捕收性能都会下降。在该浓度下，两种捕收剂均可使石英的零电点从pH值约为3左右提升到4左右；中性条件下，随着捕收剂浓度的增加，石英的zeta电位会从负变为正；碱性条件下，由于分子构造差异，两种捕收剂分子的吸附特征有所不同。     

十二烷基硫酸纳在活化和未活化SnO_2上的吸附

本文研究了在介质pH值为2.9—4.2下,在10~(-3)M氯化钠溶液中,十二烷基硫酸钠在合成二氧化锡上的吸附作用。研究指出,十二烷基硫酸盐离子是通过与氯离子交换而大量地吸到SnO_2表面的。溶液中硝酸鑭或硝酸钍的存在,增加了十二烷基硫酸盐吸附的能力。在十二烷基硫酸纳低浓度下,SnO_2用硝酸鑭或硝酸钍预先处理,会导致一种表面活化离子的“活化”吸附。     

铁矿胺浮选中矿物表面电性的影响

许多学者对胺类捕收剂与氧化物及硅酸盐矿物的作用机理曾进行大量研究,认为胺在这类矿物表面上的吸附属于物理吸附。美国学者D.W.Fuerstenau针对这种吸附作用于1956年提出了著名的浮选静电理论。由于物理作用而吸附在矿物表面的浮选捕收剂必须在矿物表面双电层中起配衡离子的作用。还表明,只有在介质pH值低于矿物表面零电点(PZC)时(此时矿物表面荷正电),阴     

基于 CASTEP模拟的氟磷灰石与十二烷基磷酸酯作用机理研究

为探究十二烷基磷酸酯分子结构对氟磷灰石浮选性能的影响，采用量子 化学模拟手段，研究了十二烷基磷酸酯分子结构特性及其在氟磷灰石晶体表面的作用机理。采用 Materials Studio 软件的 CASTEP 模块，首先对分子态和离子态十二烷基磷酸酯的分子结构进行了优化，得到十二烷基磷酸 酯分子及其阴离子的净电荷、Mulliken 电荷布居、偶极距及最高占据轨道 （HOMO）组成和能量。结果表明，相对于十二烷基磷酸酯分子，十二烷基磷酸酯阴离子有更强的供电子能力、范德华作用能力和反应活性。对十二烷基磷 酸酯阴离子在氟磷灰石表面的相互作用模型进行了模拟计算，得到十二烷基磷酸酯与氟磷灰石之间的作用模型和 吸附能，十二烷基磷酸酯阴离子与氟磷灰石表面之间的吸附能为负值，二者之间能够自发发生吸附作用，并形成 化学键。通过单矿物浮选试验验证了模拟计算结果，即十二烷基磷酸酯可以作为氟磷灰石的浮选捕收剂。关键词     

一种铁矿物与石英分离的有效浮选药

研究了新型浮选捕收剂N 十二烷基β氨基丙酰胺(CH3(CH2)11NHCH2CH2C(O)NH2·HCl,缩写为DAPA)分离石英和铁矿物的浮选性能和作用机理.小型浮选试验表明,在pH为6.5～8.5的中性范围内,DAPA用量为12.5mg/L的条件下,石英的浮选回收率可达到90%以上.与十二胺相比,DAPA表现出对石英较弱的捕收能力和较强的选择性.随DAPA 用量增加,DAPA对石英的捕收能力增强,其增加程度明显大于对赤铁矿、磁铁矿和镜铁矿的捕收能力.在pH=6.5条件下,DAPA能成功地分离石英与这3种铁矿物分别组成的人工混合矿 .DAPA是比常规的胺类阳离子捕收剂碱性稍弱的捕收剂,它吸附石英后,石英表面的Zeta电位朝较小负值的方向变化,DAPA仍属阳离子类捕收剂.     

常见金属离子对白云母和石英浮选特性的影响

为给白云母和石英浮选分离提供理论基础,在Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+作用下,分别考察了十二胺和油酸钠作捕收剂时,纯矿物白云母和石英的浮选特性,并测定了其Zeta电位。试验结果表明:（1）金属离子能够提升白云母、石英表面的Zeta电位,从而影响捕收剂在矿物表面上的吸附;（2）十二胺作捕收剂时,Ca2+、Mg2+能提高矿物Zeta电位而减弱十二胺的静电吸附强度,抑制二者上浮;Fe3+、Al3+在矿浆pH=4~6时,可使白云母、石英表面Zeta电位由负变正,极大地削弱十二胺的吸附,抑制浮选;（3）油酸钠作捕收剂时,金属离子均能活化白云母、石英浮选,且金属离子价态越高,活化作用越强;碱性越强,活化作用越明显;Ca2+、Mg2+在强碱性条件下活化作用极强,远强于Al3+、Fe3+。      

N,N-二羟乙基十二胺对赤铁矿和石英的浮选性能研究

以赤铁矿反浮选脱硅体系为载体,通过单矿物浮选试验和人工混合矿分选试验考察了N,N-二羟乙基十二胺对赤铁矿和石英浮选行为的影响。单矿物浮选试验结果表明,N,N-二羟乙基十二胺对石英具有很好的捕收能力,在矿浆自然pH、N,N-二羟乙基十二胺用量大于13.33 mg/L时,石英回收率保持在90%以上;N,N-二羟乙基十二胺对赤铁矿的捕收能力较弱,在考察的捕收剂用量范围内,赤铁矿回收率不超过70%。人工混合矿分选结果表明,在矿浆自然pH、N,N-二羟乙基十二胺用量为20 mg/L、淀粉用量为3.33 mg/L条件下,可获得精矿铁回收率为86.86%、铁品位为65.28%的分选指标;N,N-二羟乙基十二胺可应用于石英和赤铁矿矿物的浮选分离。动电位测试结果表明,N,N-二羟乙基十二胺在石英表面发生了静电吸附。