浮选药剂与矿物表面吸附的空间匹配特性研究现状

浮选药剂在矿物表面的选择性吸附是浮选过程顺利进行的先决条件,而药剂分子结构与矿物表面的 空间匹配是其在矿物表面选择性吸附的基础。传统浮选药剂分子设计理论与方法缺乏对药剂分子与矿物表面空 间匹配的系统研究与总结,导致了周期长、成本高的低效药剂研发模式。近年来,随着计算化学的发展,研究者针 对浮选药剂与矿物表面的空间匹配特性开展了卓有成效的研究工作。基于前期研究,研究者考察了有机药剂分子 的功能基团、电性、立体构型与矿物表面活性位点、电性、空间结构等的“契合”特性,明确了同一药剂与矿物不同晶 面的匹配特性、同一药剂与不同矿物表面的匹配特性、不同药剂与同一矿物表面的匹配特点。基于上述研究,揭示 了矿物晶面各向异性与其可浮性之间相关关系,明确了矿物表面活性位点与药剂分子官能团的匹配特点,解释了 部分药剂在矿物表面的选择性吸附机制,明确了浮选药剂分子结构与其浮选行为之间的构效关系。前述研究,揭 示了药剂与矿物表面的作用机制,为构建针对性强、准确性高浮选药剂分子结构设计方法理论,开发高选择性浮选 药剂奠定了理论基础。     

经典分子动力学模拟在矿物浮选研究中的应用

随着矿物浮选研究的深入发展以及计算机性能的不断提升,分子动力学模拟已逐渐成为研究矿物浮选的重要手段。经典分子动力学模拟可以从分子或原子层面展示矿物界面的相互作用,从微观角度研究浮选现象,深入分析矿物表面及界面相互作用,并为浮选药剂筛选和药剂分子设计提供理论依据。其在矿物浮选研究中的应用,主要包括在矿物表面结构、矿物与药剂相互作用,以及药剂筛选和药剂分子设计研究中的应用。      

飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)在矿物加工中的应用进展

TOF-SIMS作为一种物质表面分析技术,可以用于物质表面的活性参数的测定。在简述TOF-SIMS的工作原理、工作模式以及技术优势的基础上,对飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)在矿物加工中的应用进行了综述。SIMS技术作为一种质谱技术,具有独特的质谱性质,如百万分之一的灵敏度、同位素的区别、甚至可以对复杂分子进行检测,为所有需要极端表面敏感性和表面分子信息的测定提供了可能。总结了SIMS技术在难免离子对矿物表面性质的影响、表面润湿性以及表面吸附机理方面的应用进展。指出TOF-SIMS技术能够提供可靠的表面化学数据,用于评价磨矿过程中矿物表面发生的各种反应、浮选过程造成各种矿物分离的因素、分析药剂的作用机理。TOF-SIMS技术在未来可以作为选择合适浮选药剂的手段,用来优化浮选过程的选择性和提高回收率,或帮助设计适合特定矿物浮选所需的药剂。     

菱镁矿浮选体系中金属离子对脉石矿物可浮性影响研究进展

浮选法是提纯菱镁矿的重要方法,在浮选体系中矿浆中的金属离子对菱镁矿与脉石矿物的分离有较大的影响。综述了金属离子对菱镁矿中脉石矿物石英、白云石及滑石的可浮性影响,分析了金属离子对菱镁矿中脉石矿物的影响途径及影响机理。在菱镁矿的浮选过程中金属离子主要是通过改变脉石矿物表面的润湿性、Zeta电位及形成金属络合物吸附在矿物表面抑制浮选药剂与脉石矿物作用等三种方式改变脉石矿物可浮性。金属离子对菱镁矿中脉石矿物可浮性影响可以通过改变浮选药剂种类、添加药剂与金属离子发生络合或沉淀等方法消除。      

阳离子捕收剂对高岭石的捕收性能及动力学模拟

通过单矿物浮选试验、Zeta动电位测定、红外光谱测试和MS 6.0分子动力学模拟,分析了十二胺盐酸盐(DAH)和十二胺聚氧乙烯醚(AC1201)对煤系高岭石的浮选行为和作用机理。结果表明,药剂浓度为750g/t时,AC1201可较好地浮选高岭石。借助MS软件模拟,构建DAH和AC1201单分子在高岭石(001)面的最优吸附构型,计算结果表明:AC1201分子距高岭石(001)面的最小距离小于DAH分子距高岭石表面的最小距离,而且AC1201分子与矿物表面的接触面积大于DAH,吸附能更低。理论计算和浮选实验结果相互一致,可为探索高岭石浮选药剂提供理论基础。     

疏水改性对浮选精煤助滤脱水的试验及模拟

疏水改性是降低浮选精煤水分，进而降低选煤厂总精煤水分的有效途径，而探究疏水改性药剂的作用机理则是进一步加强疏水改性、降低浮选精煤水分以及恰当选择疏水改性药剂的关键。为探索疏水改性对浮选精煤助滤脱水的作用，以孙疃选煤厂浮选精煤为研究对象，采用现代测试分析技术对浮选精煤的矿物组成和表面性质进行了表征分析，通过抽滤、离心脱水试验研究了不同疏水改性药剂对浮选精煤水分的影响，并采用分子动力学模拟方法分析了疏水改性药剂与浮选精煤表面的微观作用机理。试验结果表明：浮选精煤中黏土类矿物及石英等亲水性矿物的赋存易导致其水分偏高，使用药剂十六烷基三甲基氯化铵(1631⁺)对浮选精煤进行疏水改性后，能够明显降低浮选精煤水分且脱水效果稳定，且在药剂用量为100 g/t条件下脱水效果最佳，可使浮选精煤水分降低1.62个百分点。分子动力学模拟结果表明：1631⁺在精煤表面发生吸附时，碳链发生扭转，极性头基朝向表面，碳链朝向溶液，能较为均匀地吸附在煤表面，排开煤表面部分水分子，从而有助于降低精煤水分，这在理论上佐证了脱水试验结果。     

浮选药剂与矿物界面作用的镜像对称规则

浮选药剂的结构—性能关系探索是浮选药剂研究的核心课题。通过对大量浮选药剂的结构性能分析,本文提出了浮选药剂与矿物界面(化学吸附)作用的"镜像对称规则",即矿物表面具有断裂键的金属离子倾向于与含有矿物晶体阴离子的浮选药剂作用。它对现有浮选药剂的应用对象与作用机理能给出合理、规律性的解释,同时可预测一种药剂是否适用于某一种或某一类矿物的浮选。文章提出了合理设计、寻找浮选药剂的途径,为研究开发新型高效浮选药剂提供了方向和依据。     

典型黄铜矿酯类捕收剂分子结构设计

新型高效低毒酯类捕收剂具有选择性高、捕收力适中的特点,更适用于品位低、嵌布细、难处理硫化矿的浮选。应用分子模拟技术,通过Materials Studio软件模拟构建药剂分子与矿物表面相互作用的最低能量构型并计算相互作用能,从药剂分子与不同矿物表面相互作用能差异的角度设计黄铜矿酯类捕收剂分子结构,在实验室合成目的药剂BK-300并进行浮选验证试验。     

分子模拟在磷矿浮选研究中的应用进展

浮选是钙镁质磷矿提质降杂的主要方法,但白云石和氟磷灰石的表面物理化学性质相似,导致难以对其高效分离。随着量子化学和计算化学的发展,分子模拟为研究钙镁质磷矿中主要矿物的晶体化学性质和界面相互作用提供了新方法,逐渐成为研究钙镁质磷矿浮选的有效工具。在梳理磷矿石浮选表面物理化学性质,特别是在润湿性、电性以及吸附特性研究的基础上,总结了分子模拟方法进展及密度泛函理论和分子动力学模拟在氟磷灰石和白云石等浮选分离中的应用,包括晶体化学性质、水分子和浮选药剂在矿物表面相互作用等,并讨论分子模拟在磷矿浮选研究中的应用前景。     

异戊基黄药与水杨羟肟酸对硅孔雀石硫化浮选行为的影响

为提高硅孔雀石浮选回收率,通过单矿物浮选试验,研究了异戊基黄药与水杨羟肟酸对硅孔雀石硫化浮选行为的影响,通过接触角测试、Zeta电位测试、红外光谱分析等手段对药剂与硅孔雀石表面的作用机理进行了分析。结果表明,组合捕收剂的作用效果好于单一捕收剂,可以将硅孔雀石的浮选回收率提高了18.82个百分点;组合捕收剂会使矿物表面接触角增大,负电性增强,使得药剂在矿物表面产生更强的化学吸附,从而提高了硅孔雀石的浮选回收率。     

方解石与共伴生矿物浮选交互影响研究进展北大核心

方解石与共伴生矿物常通过浮选方法分离,其分选效果取决于浮选药剂性能和矿物表面性质差异。然而,混合矿体系中矿物颗粒间存在交互作用,如异相凝聚或溶解组分吸附、迁移、反应等,影响高效浮选药剂选择性吸附和矿物间表面性质差异,是高效浮选药剂在实际矿石分选体系中失去选择性的一个重要原因,也是复杂矿石难以分选的一个重要因素。归纳综述了氧化物矿物、碳酸盐矿物和含钙盐类矿物与方解石浮选分离过程中的交互影响机制及调控方法,分析了含有方解石体系的矿物交互影响研究现状与发展趋势,为方解石与共伴生矿物高效浮选分离研究提供借鉴。     

硫化铅锌矿物浮选分离研究进展

铅锌资源是我国的战略矿产资源, 浮选法是硫化铅锌矿物常用的分离手段。作者通过文献分析, 介绍了硫化铅锌矿物晶体结构与可浮性的关系, 从浮选电化学理论和量子化学理论方面分析了矿浆环境对铅锌浮选分离的影响, 从分子角度总结了药剂与铅锌矿物表面的作用机理, 归纳了铅锌分离的浮选技术和药剂在工业生产中的应用。目前, 铅锌资源回收难度大、新型药剂缺乏, 因此, 深度揭示药剂作用机理、开发新型绿色药剂是未来铅锌分离的研究方向之一。      

药剂的磁化处理对赤铁矿浮选的影响及机理研究

为进一步明确磁化处理对浮选效果的影响规律及作用机理,以赤铁矿及石英为主要研究对象,探究磁感应强度、磁化时间、磁场位型等磁化处理工艺参数对浮选指标的影响,同时采用表面张力测试、电导率测试、Zeta 电 位分析等测试手段,从磁化处理对药剂与矿物的作用方面揭示了磁化处理药剂的作用机理。 在磁感应强度 150 mT、 磁化时间 6 min、1 号磁场位型(磁场梯度较高)的条件下磁化处理浮选药剂,赤铁矿回收率提高至 78. 27%,相较未磁化条件下,增加了 23. 62 个百分点;而石英回收率则基本不变,维持在较低水平。人工混合矿试验结果表明,在精矿 TFe 品位相近的情况下,磁化处理后精矿 TFe 回收率提高了 6. 75 个百分点。 磁化处理后溶液中油酸钠离子浓度增加,油酸根离子在赤铁矿表面的吸附增强,有利于赤铁矿和石英的浮选分离。研究结果对磁化浮选理论体系的建立有一定意义,可为磁化处理在赤铁矿浮选中的应用提供参考。     

钛铁矿浮选药剂作用机理及进展

针对我国钛铁矿日益难选的现状,从捕收剂和调整剂两方面对钛铁矿浮选药剂进行了梳理和总结。针对捕收剂,研究其化学组成及矿物表面的作用机理,并且阐述了脂肪酸类、膦酸类和羟肟酸类等单一的捕收剂与新型组合捕收剂各自的优缺点,单一捕收剂存在一定的局限性,新型组合类捕收剂是未来发展的方向;针对调整剂,分析了活化剂和抑制剂对浮选分离的作用,活化剂一是增强矿石表面金属质点的活性,二是增加矿物表面的活化位点达到活化钛铁矿的目的;抑制剂主要是在脉石矿物表面生成某种选择性的胶体从而阻隔捕收剂与脉石矿物发生反应。通过对钛铁矿浮选药剂种类及作用机理分析,为选矿生产实践提供技术参考。      

The depression of pyrite in selective flotation by different reagent systems – A Literature review

Pyrite is a gangue mineral widely associated with valuable minerals. It is problematic to deal with in differential flotation because it easily reports to flotation concentrates. Pyrite may float due to natural or self-induced hydrophobicity or collector-induced hydrophobicity. Its flotation can also be enhanced by the activation of copper or lead ions emanating from other minerals. Depressants are generally required to selectively depress pyrite. In this article, a comprehensive review of the fundamental studies of depression mechanisms and effectiveness of commonly used reagent systems to depress pyrite is presented. It includes inorganic reagents (hydroxyl ions, oxygen conditioning, cyanide, sulfoxyl reagents, etc.), organic reagents such as polysaccharides (starch, dextrin, carboxymethyl cellulose etc.), polyacrylamides, wood-extracted biopolymers, diethylenetriamine and a combination of these methods. Overall, the action of pyrite depressants is either to desorb the collector or activator from pyrite surface, deactivate the activating ions, prevent collector adsorption on pyrite, or make the pyrite surface hydrophilic. The mechanisms of some non-xanthate collectors such as dithiophosphate, dithiophosphinate and thionocarbamate in rejecting pyrite were also briefly reviewed.     

金属离子对硅酸盐矿物浮选行为影响的研究进展

在矿物浮选过程中,矿浆中的金属离子对矿物浮选行为有重要影响。分析和总结相关文献,综述了金属离子对硅酸盐矿物抑制作用、活化作用、分散行为的影响规律及机理。在不同浮选体系中,金属离子以络合物或沉淀吸附于矿物表面,通过消耗浮选药剂,改变矿物表面电性等方式,来影响矿物浮选行为。金属离子改变矿物表面电性,影响硅酸盐分散行为,金属氢氧化物沉淀通过桥连作用促使矿物聚沉。金属离子的干扰作用一般采用沉淀、络合或屏蔽法消除。      

铌矿浮选药剂研究进展及生物预处理新思路

根据铌矿浮选药剂的现状,本文综述了脂肪酸类捕收剂、羟肟酸类捕收剂、膦酸类捕收剂及胂酸类捕收剂与铌矿物作用机理。针对铌矿物捕收剂在捕收能力及选择性等方面存在的问题,提出了对开发新型铌矿物捕收剂的要求。总结了铌矿浮选调整剂的研究现状,指出了脉石矿物有效抑制剂研究是铌矿浮选调整剂研究的重点。对于铌矿的浮选,目前大多数研究是采用传统的化学药剂来改变铌矿物与其它矿物间的可浮性差异,效果仍不理想。本文通过分析含铌矿物的特点,提出了铌矿生物预处理新思路。应用生物预处理对目的矿物和脉石矿物表面进行改性,达到扩大目的矿物与脉石矿物可浮性差异的目的,以实现铌矿物的高效回收。