氢键在非硫化矿浮选药剂的起泡与消泡机理研究中的作用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51774069
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0409.矿物工程与物质分离
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Considerations on key factors of whether the flotation collectors of non-sulfide ores can be successfully applied to the flotation process are emphasized not only on interactions between active sites of polar groups and target minerals (collecting performance), but also on the foaming properties or foamability of the collectors, which are impactful on collecting indicators. Upon studying on all flotation collectors of non-sulfide ores, it has been observed that all of these collectors possess foaming properties to a varying degree (foams are either sticky or brittle) and N-H or O-H group is present in all of their molecular structures. Both group are capable of forming hydrogen bonds. Foaming and defoaming mechanism of the flotation reagents is therefore reviewed for the first time with a new perspective on the H-bond forming conditions and on testing of bond strength. Various testing methods are used including FTIR, XPS, AFM and MSl to seek out inherent patterns between the molecular structure and foaming properties, and to investigate the correlation between the bond strength of H-bond in molecular structure and the foaming properties so as to determine the role of h-bond playing in foaming mechanism. In the meantime, the research is also undertaken by applying such theories as electrostatic adsorption, valence-bond theory, and crystal and ligand field theory to further illustrate the physiochemical nature of the collecting properties and foaming properties of flotation collectors of non-sulfide ores so as to elucidate the foaming and defoaming mechanism of flotation collectors for the non-sulfide ores. This research carries important theoretical significance to development and industrial application of new type of floatation collectors for non-sulfide ores.
非硫化矿浮选捕收剂能否成功用于浮选的主要因素不仅仅是其极性基与目的矿物活性位点间的相互作用(捕收性能),该捕收剂的起泡性能也是影响其捕收指标的关键因素。纵观所有非硫化矿浮选捕收剂,发现其自身都不同程度也具有起泡性能且分子结构中都含有N-H或者O-H基团,而这些基团均为能形成氢键的基团;因此首次从氢键形成条件及其氢键强弱检测角度重新审视浮选捕收剂的起泡与消泡机理。采用红外光谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜、MS模拟等手段检测浮选药剂分子结构与起泡性能之间的内在规律,考察浮选药剂分子结构中氢键的强弱与起泡性能之间的对应关系,从而确定氢键在起泡机理中的地位与作用;再结合静电吸附、价键理论、价层电子对互斥理论及晶体场理论研究非硫化矿浮选药剂捕收性能与起泡性能的物理化学本质,阐明非硫化矿浮选药剂起泡与消泡机理,该研究对新型非硫化矿浮选药剂的开发及其工业化应用具有重要理论意义。

结项摘要

针对非硫化矿浮选过程中出现的泡沫过粘(泡沫不消泡、易跑槽溢出)或过脆(泡沫消泡太快、泡沫不带矿)等问题,分别在气-液两相、气-液-固三相体系下对十余种浮选药剂的泡沫性能进行了表征,对泡沫形成与衰变过程的机理及构效关系进行了分析研究,探明了浮选捕收剂泡沫的起泡与消泡机制。得出以下研究成果:. 在实验室建立了各种浮选药剂起泡性能表征方法,如泡沫大小与分布、泡沫层厚度、泡沫的稳定性、泡沫回水率等起泡剂的性能表征方法。建立了一种即可行又方便的非硫化矿浮选药剂分子间氢键作用的协同检测方法。对浮选起泡剂如含-OH醇类、含=O和-OH脂肪酸及其改性类、含伯胺或仲胺基类、既含=O和-OH又含伯胺或仲胺基的两性类等几大类浮选药剂进行药剂分子结构表征,同时进行了全面的起泡性能检测。系统地检测不同极性基药剂、不同极性基数目药剂等药剂的起泡性能差异与极性基结构差异之间的关系;对比研究了浮选药剂分子结构与起泡性能之间的构效关系。进行了三相体系下的起泡与消泡性能检测试验,如泡沫大小分布、泡沫层厚度、泡沫的稳定性、泡沫回水率、单位体积泡沫带矿量等指标的检测;同时进行了为研究起泡与消泡机理而设计的深度检测试验,如药剂与矿物作用前后的表面张力、接触角、Zeta电位、XPS、AFM力曲线等检测;进行了矿物与药剂的作用能种类大小计算,在此过程中重点考察了氢键在药剂分子间缔合成泡过程中的作用与地位;建立了浮选药剂起泡与消泡能力的可调控机制。最终探明了浮选过程三相体系中分子缔合或吸附的物理化学本质,完善浮选药剂分子结构设计理论中关于药剂的起泡与消泡动态平衡的本质因素的内容,实现了起泡或者消泡过程的可调控。研究成果在鞍钢矿业公司齐大山分公司进行了工业化应用,取得了较好的经济效益和社会效益;发表学术论文35篇,出版专著1部,获国家科技进步二等奖1项,获批国家发明专利2项,培养博士生1名、硕士生6名,按计划完成了科学研究、学术交流与人才培养等任务。

项目成果

期刊论文数量(34)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
新型饱和脂肪酸改性类药剂DT-2反浮选氟碳铈矿
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    矿产保护与利用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱一民;吕小羽;陈通;李艳军
  • 通讯作者:
    李艳军
新型锂辉石捕收剂DRQ-3的浮选性能及作用机理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    金属矿山
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢瑞琦;朱一民;韩旭倩;张猛;李艳军
  • 通讯作者:
    李艳军
Flotation performance and mechanism of α-Bromolauric acid on separation of hematite and fluorapatite
α-溴月桂酸分离赤铁矿和氟磷灰石的浮选性能及机理
  • DOI:
    10.1016/j.mineng.2018.11.048
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Minerals Engineering
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Nan Nan;Yimin ZHU;Yuexin Han
  • 通讯作者:
    Yuexin Han
国外某悬浮焙烧—磁选高铝铁精矿降铝试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    金属矿山
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱一民;王燕;张婧;谷晓恬;李艳军
  • 通讯作者:
    李艳军
复合捕收剂在铁矿石反浮选中的协同作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    金属矿山
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐小革;乘舟越洋;朱一民;陆占国;孙长胜;李艳军;韩跃新
  • 通讯作者:
    韩跃新

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其他文献

纳米氧化镁合成过程中颗粒粒度及形状控制研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    朱一民
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    郭文达;朱一民;王鹏;李伟;韩跃新;李艳军
  • 通讯作者:
    李艳军
尿素包合法强化脂肪酸捕收剂的捕收性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    金属矿山
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭文达;朱一民;魏以和;段敦鑫
  • 通讯作者:
    段敦鑫
新型两性螯合捕收剂DJW-2捕收石英的性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄玉梅;朱一民;贾静文;李艳军
  • 通讯作者:
    李艳军

其他文献

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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