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【MS应用实例】西安建筑科技大学卜显忠/陈伟教授团队成果展示:海藻酸钠在不同硫化矿捕收剂体系中对方铅矿浮选的抑制作用研究
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【MS应用实例】西安建筑科技大学卜显忠/陈伟教授团队成果展示:海藻酸钠在不同硫化矿捕收剂体系中对方铅矿浮选的抑制作用研究

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复合材料
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Materials Studio

摘要:

本文主要通过微浮选试验、zeta电位测量分子动力学模拟方法研究了海藻酸钠在不同捕收剂体系中对方铅矿浮选的抑制作用。分子动力学模拟结果表明,方铅矿表面与试剂之间的吸附能力排序为丁基黄原酸盐>海藻酸钠>二乙基二硫代氨基甲酸氰乙酯>丁铵黑药,进一步确定了其抑制效果的差异。

 

引言:

方铅矿是地球上常见而典型的含铅矿物,它常与黄铜矿(CuFeS2)、闪锌矿(ZnS)和铁闪锌矿(Fe,Zn)S)等其他硫化矿物混在一起。浮选是分离这些硫化矿物的常用方法。硫化矿中用于降低方铅矿可浮性的典型抑制剂主要分为无机抑制剂和有机抑制剂两类。无机抑制剂的劣势使得人们越来越热衷于开发一些绿色、环保、能在不同捕收剂体系中发挥作用的有机抑制剂。海藻酸钠能够化学选择性地吸附在方铅矿表面,并干扰捕收剂随后在方铅矿表面覆盖。因此,西安建筑科技大学卜显忠/陈伟教授团队旨在揭示不同硫化捕收剂体系下海藻酸钠(SA)对方铅矿浮选的抑制作用。采用丁基黄药(BX)、二乙基二硫代氨基甲酸氰乙酯(DACE)和二丁基二硫代磷酸二铵(ADD)三种典型硫化捕收剂,以SA为抑制剂对方铅矿进行浮选试验。通过浮选试验、zeta电位测定和分子动力学模拟计算,研究了不同捕收剂体系中SA对方铅矿的不同抑制行为。

 

计算方法:

西安建筑科技大学卜显忠/陈伟教授团队采用分子动力学模拟方法计算了浮选试剂在方铅矿表面的吸附能。基于Materials StudioVisualizer模块和Amorphous Cell模块分别建立了矿物表面模型和矿物-试剂复合物模型。

 

结果与讨论:

图2-4,西安建筑科技大学卜显忠/陈伟教授团队研究了不同捕收剂对方铅矿在SA存在和不存在情况下的可浮性影响。捕收剂浓度和pH值对方铅矿浮选的影响如图2所示。SA用量对不同捕收剂体系中方铅矿浮选性能的影响如图3所示,结果表明SA对方铅矿的抑制作用与捕收剂类型和投入量有关。研究了不同捕收剂体系中矿浆pH值对SA抑制剂效果的影响(图4)。

  

西安建筑科技大学卜显忠/陈伟教授团队揭示了在不同捕收剂体系中SA对方铅矿浮选的机理,测定了方铅矿颗粒的zeta电位,结果如图5所示。

为了找到能够验证浮选和zeta电位的定量关系,西安建筑科技大学卜显忠/陈伟教授团队给出了相关试剂在方铅矿表面模型上吸附行为的模拟图图6。同时给出了相互作用能(表1)。如图6所示,西安建筑科技大学卜显忠/陈伟教授团队首先发现海藻酸钠和三种捕收剂均能通过官能团与Pb位点的相互作用吸附在方铅矿表面,这与相互作用能的计算结果较好吻合(表1)。

上述分子动力学(MDS)数据是在真空条件下获得的,在比较捕收剂和抑制剂的相互作用能时没有考虑实际浮选条件。即便如此,在真空条件下得到的模拟结果在理论上可解释几种试剂的吸附差异,具有一定的指导性。实际的浮选因素如水相、气泡相和矿物表面对不同体系的影响可能相同。

 

总结:

海藻酸钠对方铅矿在不同捕收剂体系中的浮选具有不同的抑制作用。

(1)当二丁基二硫代磷酸铵作为捕收剂时,海藻酸钠在pH值为8.0~12.0范围内可有效抑制方铅矿的浮选。

(2)当丁基黄药为捕收剂时,海藻酸钠在7.0~12.0的pH值范围内没有抑制作用。

(3)当二乙基二硫代氨基甲酸氰乙酯作为捕收剂时,海藻酸钠在pH值为9.0~12.0范围内具有较弱的抑制作用。

Zeta电位分子动力学模拟结果分析表明,吸附过程中三种捕收剂对方铅矿的吸附行为不同。试剂和方铅矿表面的吸附能决定了它们的吸附能力大小,进而决定了其不同的浮选性能。

 

文章详情请见:

https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106705

 

本文作者使用Materials Studio软件程序包中VisualizerAmorphous Cell模块分别建立了矿物表面模型和矿物-试剂复合物模型,并采用分子动力学研究其吸附行为,计算了吸附能和相互作用能。北京泰科博思科技有限公司是Materials Studio官方指定代理商,有关软件详情或者技术支持请咨询北京泰科博思科技有限公司。

 

电话:010-64951848

邮箱:sales@tech-box.com.cn

 

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作者简介:

卜显忠  西安建筑科技大学教授

博士,教授。目前就职于西安建筑科技大学,主要研究领域:浮选界面化学,浮选药剂作用原理。近年主要从事复杂多金属矿分选基础理论与工程应用研究,研究经历和技术开发经验丰富。

 

陈伟  西安建筑科技大学副教授

副教授,2018年于中南大学获得博士学位。主要从事矿物晶体界面化学、浮选矿浆与泡沫流变性、新型清洁高效浮选药剂分子设计与合成、矿物流变材料等方面的应用基础研究。

 

公司简介:

北京泰科博思科技有限公司(Beijing Tech-Box S&T Co. Ltd.)成立于2007年,是国内领先的分子模拟及虚拟仿真综合解决方案提供商。

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