层状铝硅酸盐矿物表面活性位点对组合捕收剂界面组装的影响机制

Aluminosilicates are important functional materials and a great source of precious metals such as lithium, vanadium and rubidium. Therefore，their cost-effective enrichment and separation is increasingly important. This project will focus on muscovite, kaolinite, illite and the main gange mineral quartz, and discuss the influence mechanisms of surface active sites of phyllosilicate minerals on the interfacial assembly of mixed collectors using molecular dynamics simulation and experiments methods. Flotation behavior of mixed collectors will be investigated in detail to confirm their best compatible way. Besides researches on the microstructure and dynamic trajectory of mixed collectors at silicate minerals/water interface will be conducted to make sure the dynamic process of collectors on silicate surfaces at the molecular scale, and the effect of anisotropic of crystal structure, metal ions and broken bonds on their assembly aggregate structure and flotation behavior. These studies may provide theoretical bases and technical supports for developing new flotation reagents and technology on aluminosilicates.

层状铝硅酸盐矿物是重要的功能材料和锂、钒、铷等贵重金属的提取原料，其经济高效地富集和分离日趋重要。本项目以云母、高岭石、伊利石及常见脉石矿物石英为研究对象，采用分子动力学模拟与实验相结合的方法，研究阳离子捕收剂分别与非离子、阴离子捕收剂复配体系下，层状铝硅酸盐矿物表面活性位点对组合捕收剂界面组装的影响机制。探索复配体系下铝硅酸盐矿物的浮选行为，建立组合用药的最佳配伍方法；分析组合捕收剂在矿物/水界面的微观结构和动力学轨迹，在分子尺度上揭示捕收剂在矿物界面自组装的动态过程及矿物晶体结构各向异性、表面金属离子、断裂键等对组装聚集体结构和浮选性能的影响机制，为铝硅酸盐矿物浮选组合新药剂及新技术的开发提供理论支撑和技术基础。

层状铝硅酸盐矿物是重要的功能材料和锂、钒、铷等贵重金属的提取原料，其经济高效地富集和分离日趋重要。本项目以云母等铝硅酸盐矿物及常见脉石矿物石英为研究对象，采用分子动力学模拟与实验相结合的方法，研究阳离子捕收剂分别与非离子、阴离子捕收剂复配体系下，层状铝硅酸盐矿物表面活性位点对组合捕收剂界面组装的影响机制。浮选实验发现，十二胺和油酸钠组合捕收剂对云母的捕收能力较强，却可以强烈抑制石英的浮选，在pH=9.5-10，油酸钠和十二胺摩尔比为3:1的条件下，云母和石英能够实现良好的分离；阳离子捕收剂与非离子表面活性剂之间复配，可显著增强矿物的疏水性，提高矿物的浮选效果；机理研究发现，云母端面有铝位点，可与阴离子捕收剂作用，底面有硅酸根可与阳离子捕收剂作用，钾位点可与阴离子作用，实现钒云母表面阴/阳离子捕收剂的定向组装和高效捕收；分子动力学模拟发现，十二胺和油酸钠共吸附在云母表面。整个吸附层处于以极性基作为作用基团，疏水碳链几乎垂直于云母表面形成一个紧密的分子层。吸附过程中，十二胺起主导作用，油酸钠通过碳链疏水缔合作用、十二胺静电作用及云母表面钾原子、铝原子的作用吸附在云母表面。组合捕收剂体系下，十二胺和油酸钠也可以共吸附在石英表面。其中，极个别十二胺吸附在石英表面，剩余的药剂通过碳链的疏水缔合作用分布在石英表面附近，形成松散的柱状结构，其中，碳链组成柱状结构的内核，而组合捕收剂的极性基组成柱状结构的外围，形成亲水结构，使石英表面亲水，导致浮选回收率降低。在阴阳离子捕收剂基础上，加入非离子表面活性剂，应用于粗粒石英的浮选，开发了长石反浮选短流程技术，应用于陕西金堆城、内蒙古阿巴嘎旗金地矿业等公司。基于以上成果，发表学术论文11篇，其中SCI论文11篇，申请专利2项，硕士研究生2名，本科生2名。