钾盐浮选体系捕收剂吸附及浮选机理的基础研究

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
50904057
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
20.0万
负责人：
杜浩
依托单位：
中国科学院过程工程研究所
学科分类：
E0409.矿物工程与物质分离
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
郑诗礼；王少娜；张洋；张盈；金伟；
关键词：
分子动力学模拟捕收剂钾盐浮选

项目摘要

低成本、高效的反浮选捕收剂的合成及钾盐浮选工艺效率的提高在很大程度上取决于对钾盐浮选过程界面化学及其调控规律的认识。在微观层面上对钾盐浮选界面化学认识的不足，难以有针对性地选择浮选药剂及优化浮选工艺条件，已经制约了钾盐浮选工艺的发展。本课题就是要针对钾盐浮选中捕收剂吸附机理这一科学问题，结合基础表征与检测，运用分子动力学模拟手段进行基础研究，明确浮选体系中离子间的相互作用、确定捕收剂在矿物表面的吸附机理、阐明矿物浮选分离的过程，为合理设计浮选药剂及优化钾盐浮选分离工艺，实现钾矿资源的可持续性高效利用提供理论基础。

结项摘要

在国家自然科学基金（批准号：50904057）的资助下，针对钾盐浮选体系捕收剂吸附及浮选机理进行了深入的基础研究，研究内容主要包括可溶性盐溶液微观结构及活性分析，可溶性盐矿物表面物理化学特性分析，捕收剂分子在可溶性盐矿物表面吸附状态分析，捕收剂在可溶性盐矿物表面吸附机理研究等。. 研究结果表明，可溶性盐的正浮选是通过捕收剂分子在矿物表面吸附特性的差异实现的，而捕收剂分子吸附状态的差异是由于矿物结构，特别是表面离子水合结构造成的。NaCl晶体中的Na+离子由于离子半径小，表面电荷密度大，因此与水分子氢键作用力强，形成稳定的水合离子，阻碍了捕收剂分子如十二胺、十八胺的有效吸附，难以形成界面疏水层，无法与气泡稳定接触实现浮选分离。相反，KCl晶体表面由于水分子层稳定性差，为十二胺、十八胺分子的竞争吸附提供了有力条件，因此可以获得疏水界面层，进而与气泡稳定结合，实现浮选分离。. 对反浮选机理的研究表明，由于捕收剂分子极性基团的特殊结构，十二烷基马琳在岩盐和光卤石表面均可以实现有效吸附，但是由于光卤石表面的吸附是通过界面氯离子与捕收剂分子极性基团的作用实现的，而界面氯离子本身稳定性差，导致捕收剂分子的吸附状态不稳定，因此浮选分离效果差。. 基础研究表明分子动力学模拟是研究可溶性盐浮选机理的有效手段，不仅可以提供溶液及矿物界面物化特性信息，而且可以有效研究捕收剂分子吸附微观过程，为解析吸附机理，设计捕收剂分子提供支撑。. 研究成果发表学术论文6篇，均为SCI 收录，发表英文专著（章节）1部。培养研究生4名。