铝硅酸盐矿物捕收剂的设计研究

铝硅酸盐矿物是层状硅酸盐矿物,破碎后晶体端面荷电是表面原子的选择性吸附和解离而成,并随pH变化而变化,其层面荷电为金属离子的晶格取代造成,荷永久负电荷,不随溶液pH值变化而改变.阳离子捕收剂是铝硅酸盐矿物捕收剂的设计首选.多胺类药剂与十二胺相比增加了吸附活性点,浮选性能得到改善.有关参数的计算结果说明多胺类药剂是比十二胺更佳的铝硅酸盐矿物捕收剂.浮选试验也证实这一结论.     

胺类捕收剂对铝硅矿物的浮选性能研究

通过浮选实验、动电位测定、红外光谱测试、结构／性能及量化计算，研究了十二胺、N，N-二甲基十二胺、N-十二烷基-1，3-丙二胺三种药剂的结构和物化性质，讨论了它们对高岭石、叶腊石和伊利石的表面电性及浮选行为的影响．结果表明：胺类化舍物易阳离子化，在铝硅矿物表面主要发生了静电吸附，多胺和叔胺在矿物表面吸附后，能显著改变矿物的ζ-电位；当药剂分子中引入亚氨基，药刑与矿物的氧键作用也变为明显；药剂所含N数越多、N上烃基越多，药剂的阳离子化趋势越强；基团电负性、浮选剂特性指数、水油平衡度和疏水链长等物化参数表明胺类捕收剂对铝硅酸盐类矿物捕收性能的决定因素是极性基的特性，而因为高岭石晶体的特殊性，疏水链长对其在微酸性、中性和微碱性条件下捕收有特别的影响；捕收矿物的能力为多胺〉叔胺〉脂肪伯胺；应用于铝土矿反浮选以N-十二烷基-1，3-丙二胺为最佳．     

胺类捕收剂对铝硅矿物的浮选性能研究

通过浮选实验、动电位测定、红外光谱测试、结构/性能及量化计算,研究了十二胺、N,N-二甲基十二胺、N-十二烷基-1,3-丙二胺三种药剂的结构和物化性质,讨论了它们对高岭石、叶腊石和伊利石的表面电性及浮选行为的影响.结果表明:胺类化合物易阳离子化,在铝硅矿物表面主要发生了静电吸附,多胺和叔胺在矿物表面吸附后,能显著改变矿物的ζ—电位;当药剂分子中引入亚氨基,药剂与矿物的氢键作用也变为明显;药剂所含N数越多、N上烃基越多,药剂的阳离子化趋势越强;基团电负性、浮选剂特性指数、水油平衡度和疏水链长等物化参数表明胺类捕收剂对铝硅酸盐类矿物捕收性能的决定因素是极性基的特性,而因为高岭石晶体的特殊性,疏水链长对其在微酸性、中性和微碱性条件下捕收有特别的影响;捕收矿物的能力为多胺>叔胺>脂肪伯胺;应用于铝土矿反浮选以N-十二烷基-1,3-丙二胺为最佳.     

铝硅酸盐矿物浮选中捕收剂的设计合成及浮选机理的研究

铝土矿中脉石主要为高岭石、伊利石和叶蜡石等铝硅酸盐矿物,可以采用反浮选脱硅即通过选用合适的捕收剂将这些脉石矿物浮出.本文针对某铝土矿,结合Curis2软件中的高岭石晶体模型分析,从亲矿物基和非极性基两方面设计合成多胺类捕收剂DN12.通过浮选实验、浮选溶液化学计算、动电位测定和红外光谱测定研究该新型药剂对铝硅酸盐矿物的浮选作用及其机理.该捕收剂相对于常规捕收剂对铝硅酸盐矿物有更好的捕收效果,有效浮选pH区间为4～10.该捕收剂与铝硅酸盐矿物的作用以静电作用为主,同时也有氢键作用,从而增强了对矿物的捕收能力。     

十二胺体系中异极矿浮选行为的研究

以十二胺为捕收剂,通过单矿物浮选试验对异极矿的可浮性及正辛醇对异极矿可浮性的影响进行了初步研究.结果表明,当pH值在10~11范围内,适量的十二胺对未经活化的异极矿具较好的捕收性;正辛醇对异极矿不具有捕收性.正辛醇能够强化十二胺阳离子在异极矿表面的吸附,降低十二胺的浮选起始浓度;当正辛醇以25%的物质的量比取代十二胺组成胺醇复合捕收剂时,使用复合捕收剂可获得与使用十二胺相同的浮选效果.     

混合捕收剂浮选分离锂辉石与长石及其机理

通过单矿物浮选实验、混合捕收剂溶液化学计算、动电位测试以及红外光谱分析,对阴阳离子混合捕收剂(油酸钠/十二胺)浮选分离锂辉石与长石的行为及机理进行研究。研究结果表明,阴阳离子混合捕收剂能够显著提高锂辉石与长石的浮选分离效率。当溶液pH为8.5、油酸钠与十二胺物质的量比为6:1~10:1时,混合捕收剂对锂辉石与长石的浮选分离能取得很好的效果,其中锂辉石的浮选回收率可达85%,而长石的回收率只有25%。混合捕收剂在溶液中的存在形态与溶液的pH有关,在浮选分离的适宜pH=8.5时以分子-离子络合物的形式存在。这种分子-离子络合物对锂辉石和长石具有选择性吸附的作用。在混合捕收剂溶液中,锂辉石和长石的动电位均处于与十二胺作用后及油酸钠作用后的动电位之间,说明混合捕收剂中的2种组分在矿物表面均有吸附,而混合捕收剂使锂辉石表面动电位负移程度明显强于使长石表面动电位负移程度,说明混合捕收剂在锂辉石表面的吸附量明显比在长石表面的大,从而可以实现锂辉石和长石的选择性分离。     

取代基对十二烷基阳离子表面活性剂捕收铝硅酸盐矿物的影响

以4种连有不同取代基的阳离子表面活性剂为铝硅酸盐矿物捕收剂,研究各药剂对铝硅矿物的浮选能力及浮选特点。运用密度泛函理论(DFT)B3lyp/6-31G(d)方法,对4种捕收剂的阳离子结构进行优化,并计算原子电荷分布等量化参数和几何结构参数。研究结果表明:甲基的取代可增强阳离子的静电作用能力,同时,削弱它与矿物表面之间的氢键作用;苄基的取代不仅增强药剂的静电效应,而且增加氢键的结合能力;理论分析结果与浮选试验结果一致,季铵盐的浮选能力较伯胺与叔胺的强,连有苄基的季铵盐对铝硅酸盐矿物的捕收能力最强,且受pH值影响小。     

铝土矿反浮选新型阳离子有机硅类捕收剂QAS222

考察新型阳离子捕收剂有机硅季铵盐QAS222对一水硬铝石、高岭石、叶蜡石、伊利石4种单矿物及其混合物的浮选行为,并对其机理进行分析.研究结果表明,在碱性条件下,QAS222是铝土矿反浮选脱硅的有效捕收剂;在矿浆pH=ll和QAS222浓度为4×10-4 mol/L条件下,可实现不同铝硅比人工混合矿反浮选脱硅.高岭石、伊利石和叶蜡石零电点分别为3.4,3 0和2 5,一水硬铝石与QAS222作用后零电点由6.2提高至10.9;当QAS222浓度为4×10-4 mol/L时,4种矿物表面动电位随矿浆pH增加不同程度地先增加后减少,但在pH=2～12范围内,3种铝硅酸盐矿物动电位大于0V,证实了单矿物浮选实验结果;QAS222在高岭石、叶腊石和伊利石表面除发生静电吸附作用、氢键作用和铵吸附外,还发生化学吸附,使其牢固地吸附在矿物表面,并在广泛pH范围内保持较好可浮性;而当矿浆pH=ll时,QAS222与一水硬铝石作用较弱,很难形成表面吸附,导致其可浮性较差.     

醇胺药剂与石英界面作用的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟研究了醇胺浮选药剂十二胺、十二醇及其混合物与石英的界面作用,得到吸附稳定后的团簇形貌及水分子排布,发现十二胺可在石英表面形成稳定的柱状半胶束,而十二醇则不与石英表面发生作用,悬浮在水相之中。对混合药剂而言,十二醇可以通过疏水性碳链间作用黏聚在十二胺半胶束上方,但不改变胶束化过程,该现象可调节矿物表面的zeta电位,提高浮选效率。研究发现两种药剂均不能吸附在表面羟基化的石英上,故在低pH条件下,它们均不能有效浮选石英。     

阳离子表面活性剂与高岭石的相互作用机理

采用十二胺阳离子表面活性剂为捕收剂,考察了高岭石的可浮性随pH值的变化情况.通过对高岭石不同解理面的化学组成分析及其与十二胺作用的量子化学计算分析,建立了高岭石在不同pH值条件下与十二胺的作用模型,解释了阳离子作用下高岭石的浮选行为.碱性矿浆中,高岭石颗粒的端面和层面均带负电,各解理面间产生静电斥力而使矿粒充分分散;阳离子十二胺在高岭石的(001)面优先吸附,使高岭石的各表面亲水性不同,从而在亲水力的作用下使颗粒发生疏水絮凝,减少了矿物的疏水表面,使矿物难以被浮选.在酸性条件下,矿浆中存在大量游离的离子,高岭石的(001)面吸附H 而使其表面性质与{001}面性质相似,十二胺能够较均匀地吸附在高岭石的各个解理面上.此外,高岭石颗粒的端面带正电,层面带负电,二者之间静电引力作用使矿粒发生絮凝,减少了高岭石矿粒的总表面积,增加了捕收剂的吸附密度.2种因素共同作用,使高岭石在pH值较低的矿浆中表现出较好的可浮性.