锂矿物表面特性的量子化学计算与药剂吸附机理

锂是极重要的战略资源，除了在传统玻璃陶瓷等领域应用外，今后将是高能电池、热聚核发电的重要能源原料。如何高效利用锂矿资源是当今必须解决的重要课题。因此，系统深入地开展锂矿物浮选及其相关基础理论研究具有重要的应用价值和学术价值。本项目采用量子化学计算、溶液化学分析法对锂矿物的晶体结构、表面特性以及矿浆中离子对锂矿物表面性质的影响进行研究，掌握锂矿物表面性质与矿物可浮性间的关系；以油酸钠和十二胺或阴阳离子混合捕收剂为吸附质，计算它们在锂矿物晶面上吸附位置及吸附能量分布，分析锂矿物浮选捕收剂分子结构的构效关系；通过纯矿物、人工混合矿物以及实际矿石的浮选实验，研究不同捕收剂体系下锂矿物的浮选性能；采用石英晶体微天平技术，结合现代测试分析技术，如红外光谱、接触角及表面张力、Zeta电位等，研究锂矿物表面药剂的作用机理与吸附特性，为开发清洁高效的含锂矿物的浮选工艺及研制合成含锂矿物新型浮选药剂提供理论。

锂是极重要的战略资源,除应用在玻璃陶瓷领域，今后将是高能电池、热聚核发电的重要能源原料，高效利用锂矿资源是当今必须解决的重要课题。因此，系统深入地开展锂矿物浮选及其相关基础理论研究具有重要应用和学术价值。.（1）运用量子化学计算方法研究了锂辉石、石英的晶体结构与其可浮性间的关系以及杂质对锂辉石晶体结构的影响。锂辉石费米能级附近的态密度主要是氧的轨道贡献，其（110）面的氧原子是活性位点，易与水中H+键合成大量羟基。锂辉石中键的Mulliken布居分析表明Li-O键键强相对最弱，矿物解离时主要沿最弱Li-O键方向断裂，矿物表面暴露了有较多的Li+。.（2）运用分子动力学模拟研究了环烷酸、十二胺、油酸在锂辉石（110）面的吸附行为。水环境下，环烷酸、十二胺、油酸在锂辉石(110)面的吸附能按小到大排列为：油酸>环烷酸>十二胺。从三种药剂的吸附能来看与锂辉石（110）面的吸附作用：羰基大于胺基。.（3）探讨了酸碱环境下Ca、Mg活化以及Fe、Cr、Mn及Al缺陷锂辉石（110）面上对环烷酸、十二胺、油酸吸附的分子动力学模拟。Ca活化时环烷酸、十二胺、油酸分子官能团的一端靠近锂辉石（110），药剂分子未能穿透水分子层与表面直接的发生作用。而十二胺分子和油酸分子突破了Mg活化锂辉石（110）面的水分子层，与表面直接相互作用，这增大了十二胺和油酸分子与锂辉石之间的相互作用。Ca、Mg活化时药剂吸附能力分别为：油酸>环烷酸>十二胺、油酸>十二胺>环烷酸。Ca、Mg对环烷酸浮选锂辉石不存在活化作用，对十二胺和油酸浮选锂辉石存在活化的作用。水环境下，不同伯胺分子在锂辉石(110)面的吸附能力大小为：十六胺>十四胺>十胺>十二胺。.（4）通过锂云母单矿物浮选实验，研究了油酸钠、十二胺以及阴阳离子混合捕收剂对锂云母的浮选行为和浮选差异；研究在抑制剂或活化剂存在的条件下，不同捕收剂对锂云母的浮动性差异；考察不同捕收剂对人工混合矿样、实际矿样中锂云母的浮选分离效果。.（5）对油酸钠、十二胺、阴阳离子混合捕收剂在锂云母表面的吸附过程进行了分析，并结合浮选效果和红外光谱、吸附量测试和接触角等现代分析技术，研究了组合捕收剂在锂云母、石英和长石表面的吸附量、吸附规律和作用机理。.（6）发表学术论文7篇，其中被SCI、EI检索3篇；参加国际学术会议4次；授权发明专利1件；获省部级科技进步2