浮選藥劑分子設(shè)計(jì)及其性能研究.pdf

1、礦物浮選是最重要的選礦方法之一，而浮選藥劑的應(yīng)用是浮選成功的關(guān)鍵，研究高效環(huán)保的浮選藥劑具有重要意義。
　　論文分別圍繞典型的硫化礦物黃鐵礦以及復(fù)雜硅酸鹽礦物紅柱石及兩者的常見浮選捕收劑卞黃藥以及烷基異羥肟酸展開研究，基于密度泛函理論方法進(jìn)行模擬分析，主要結(jié)果和結(jié)論如下：
　　(1)硫化礦物卞黃藥類捕收劑的分子設(shè)計(jì)。通過考核，交換關(guān)聯(lián)函數(shù)選擇為GGA-PBE，截?cái)嗄懿扇?67eV，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。計(jì)算得到，黃鐵礦能隙

2、值為0.954，體相Mulliken電荷分布表明Fe帶-0.170e負(fù)電荷，S帶0.090e正電荷，而黃鐵礦(100)表面上，F(xiàn)e帶+0.070e正電荷，表面頂端S帶-0.100e負(fù)電荷；黃鐵礦表面，F(xiàn)e(3d)分波態(tài)密度向低能方向偏移，靠近費(fèi)米能級處的導(dǎo)帶部分出現(xiàn)一個(gè)新的態(tài)密度峰；卞黃藥離子中的兩個(gè)S原子向表面的Fe原子靠近，相互作用距離分別為2.256和2.359；設(shè)計(jì)的15種新型卞黃藥類捕收劑中的8種效果得到改善，捕收效果最高改善

3、18.008％，最低改善1.022%。
　　(2)紅柱石電子結(jié)構(gòu)的量化計(jì)算。通過考核選取了 GGA-PW91交換關(guān)聯(lián)函數(shù)，410eV截?cái)嗄芤约?×4×5的k點(diǎn)取樣密度，計(jì)算得到的紅柱石晶格常數(shù)與原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)與實(shí)驗(yàn)值有較好的一致性。結(jié)果表明，壓力對紅柱石結(jié)構(gòu)的影響較??；紅柱石中Al-O鍵比Si-O鍵離子性強(qiáng)，破碎時(shí)，表面會(huì)帶有較多Al離子；紅柱石(001)表面產(chǎn)生弛豫，Al原子并未直接暴露在表層。
　　(3)烷基異羥肟酸性質(zhì)的

4、量化計(jì)算。采用DFT/B3LYP方法，在DNP基組上研究了烷基異羥肟酸分子和一價(jià)陰離子的反應(yīng)活性區(qū)域和活性中心，結(jié)果表明，分子和離子中的-CONHOH是反應(yīng)活性區(qū)域，基團(tuán)中的兩個(gè)氧原子所帶負(fù)電荷最多是化學(xué)反應(yīng)活性中心，并且離子中兩個(gè)O原子所帶負(fù)電荷多于中性分子中兩個(gè)O原子所帶的負(fù)電荷。
　　(4)烷基異羥肟酸與紅柱石作用機(jī)理及烷基異羥肟酸類捕收劑的分子設(shè)計(jì)。烷基異羥肟酸離子中的兩個(gè) O原子與礦物表面 Al原子生成了五元螯合環(huán)。增加

5、羥肟酸類捕收劑的極性基可以與礦物表面形成多環(huán)螯合物增強(qiáng)藥劑親固性，由此加強(qiáng)吸附體系的穩(wěn)定性。在辛基異羥肟酸分子內(nèi)分別植入-OH、-C(O)NH2和-C(O)NHOH，計(jì)算結(jié)果表明，植入-C(O)NHOH和-C(O)NH2后，藥劑捕收效果改善明顯，并由親水-疏水平衡關(guān)系確定前者的疏水碳鏈的最佳長度為10，后者最合適直鏈長度范圍為5~10。
　　綜上分析，密度泛函理論方法有助于人們深刻認(rèn)識礦物浮選分離過程，因此，可以為實(shí)際生產(chǎn)中新工藝