新型离子液体浮选捕收剂筛选、3D-QSAR构效关系与反浮选脱硅作用机理

As an environment-friendly green solvent, ionic liquid has been widely used in chemical industry. However, few studies have been conducted to float minerals using ionic liquid. In this study, screen and synthesis a series of novel ionic liquid flotation collectors would be investigated, and these ionic liquids would be used as the collectors in the reverse flotation processes of high silicon content refractory ore, such as iron ore, bauxite and collophane, the systematic studies of flotation process and mechanism would be conducted. According to the results of oriented screening and quantum chemical calculation, a series ionic liquids from alkyl imidazoles, alkyl pyridines, alkyl quaternary ammonium salts and alkyl quaternary phosphonium salts with good selectivity and foaming properties are founded and synthesized. The relationship between molecular structure and flotation performance as well as the mechanism of reaction with novel ionic liquids and silicate minerals will be studied. To provide research foundation and theoretical basis for the selection, design, structure modification and application of the novel functionalized ionic liquid flotation reagents, promote molecular design and development of the functionalized ionic liquid flotation reagents, enriching the types of flotation reagents and expand the molecular design idea of flotation reagents.

离子液体作为一种环境友好的绿色溶剂，在化学化工领域已经得到广泛应用，然而很少有将其运用于矿物浮选领域的研究报道。本课题的主要研究目标为筛选并合成系列新型离子液体浮选捕收剂，将其作为高硅难选铁矿/铝土矿/胶磷矿等矿石反浮选脱硅捕收剂使用，并对其浮选过程与作用机理进行深入系统研究。从定向筛选、量子化学计算入手，设计并合成具有选择性好、以及浮选泡沫易消散的烷基咪唑类、烷基吡啶类、烷基季铵盐类、烷基季磷盐类系列离子液体，进一步对其分子结构与浮选性能之间的关系进行深入研究，查明新型离子液体与硅酸盐矿物的作用机理，为新型功能化离子液体浮选药剂的选择、设计、结构修饰与应用提供重要的研究基础和理论依据，推动功能化离子液体浮选药剂的分子设计与发展，从而丰富浮选药剂的种类，拓展浮选药剂分子设计理念。

阳离子反浮选工艺具有药剂制度简单，添加量少，脱硅效果好，耐低温，精矿易脱水等技术优势。离子液体是常见的阳例子表面活性剂的一种，属于环境友好的绿色溶剂，在化学化工领域已经得到广泛应用，然而很少有将其运用于矿物浮选领域的研究报道。本课题贴合于研究计划，从五个方面进行了该课题的研究。第一部分设计合成了两种类离子液体-低共熔溶剂(DES1、DES2)，以它们作为浮选捕收剂执行了磁铁矿和石英的浮选分离试验，并对机理进行了研究。第二部分中合成了一种含硫离子液体(SCIL)，使用该种离子液体研究了其对磁黄铁矿和黄铁矿的捕收能力以及与磁铁矿的分离效果。第三部分以数种咪唑离子液体为研究对象，分析了阴离子对相同阳离子结构的咪唑离子液体作为捕收剂效果的影响。第四部分设计合成了一种含水杨酸根的新型季铵盐类离子液体（M-X），第五部分研究了咪唑离子液体在磷矿反浮选脱硅中的应用。研究中，部分离子液体在浮选试验中取得了相对较好的浮选效果性能，由表征测试的结果和分析可以知道，良好的浮选效果与离子液体本身特殊的物理化学性质具有密切的关联，这证明了离子液体在浮选应用领域具有较大了潜力和广阔的发展空间。