我国铝工业发展迅速,目前已经成为最大的氧化铝生产国。与国外铝土矿相比,我国铝土矿具有高铝、高硅、低铁的特点,铝硅比较低,因此,采用合理有效的方法来提高原料的铝硅比,满足拜尔法生产工艺条件成为当前亟需解决的问题。本文分别以十二胺、季铵盐类及其混合药剂为捕收剂对一水硬铝石和脉石矿物、混合矿和实际矿物的浮选试验研究,并采用吸附量测定、Zeta电位测定、红外光谱分析以及分子动力学模拟等手段进行了浮选药剂在矿物表面吸附机理的研究。采用单药剂捕收剂进行单矿物的浮选试验研究,结果表明高岭石的可浮性强于一水硬铝石,且浮选环境处于较低的p H值时,两种矿物具有较大浮选回收率差异。相对于捕收剂DDA,三种季铵盐类捕收剂呈现两种矿物在较宽p H值范围的回收率差异。三种季铵盐类捕收剂DTAB、TTAB、CTAB中,CTAB捕收剂在p H值为2和4时,两种矿物的回收率差值分别达到了61.9%和51.7%,并且在p H值继续增加后呈现较大的回收率差异。因此CTAB在较宽的p H值范围内可以分选一水硬铝石和高岭石。随着CTAB药剂的浓度增加,高岭石的回收率虽在增加,但一水硬铝石的回收率增加的更为迅速。所以CTAB的浓度越大反而不利于反浮选分离两种矿物。人工混合矿浮选试验结果表明CTAB具有较好的浮选分离效果。进行了捕收剂对矿物的吸附量、Zeta电位和红外光谱表征分析。捕收剂的吸附量测定结果显示高岭石比一水硬铝石更易于药剂吸附。Zeta电位结果显示,吸附捕收剂前,高岭石的零电点为4.8,一水硬铝石的为2.5;吸附捕收剂后,零电点都有发生右移。故在当矿浆p H值在2.5-4.8之间时两种矿物带不同的电荷,这为离子型捕收剂的差别吸附提供理论依据。红外表征结果表明捕收剂与矿物的吸附为物理吸附。进行了捕收剂与矿物的分子动力学模拟。晶体性质计算表明,高岭石的可浮性大于一水硬铝石的。能量计算表明CTAB与高岭石和一水硬铝石之间相互作用能分别为-502.0 kcal/mol和252.7 kcal/mol,二者差值为249.3 kcal/mol,明显高于DTAB和TTAB。此外,捕收剂CTAB与高岭石的总的相互作用能约为与一水硬铝石的总的相互作用能2倍,这些结果表明了CTAB分子优先吸附于高岭石的表面,具有较高的选择性。浓度分布计算结果表明随着捕收剂碳原子数量增加,三种药剂DTAB、TTAB、CTAB的药剂分子间的吸附越来越紧密,而到矿物表面距离基本没变。均方位移计算结果表明在捕收剂与高岭石的作用过程中扩散系数为CTAB>TTAB≈DTAB,由此可以看出CTAB分子更易在高岭石表面吸附。以CTAB与DDAA混合捕收剂进行了浮选试验的研究。浮选结果表明三种脉石矿物回收率得到提高,而一水硬铝石的回收率得到降低。混合矿和实际矿物浮选试验获得了较好的浮选分离效果。吸附量、Zeta电位、红外表征以及XPS测试结果表明DDAA的加入有利于扩大CTAB在一水硬铝石和高岭石表面的吸附量差异,进而有利于浮选分离。通过分子动力学模拟计算进一步对混合药剂的浮选机理过程进行了研究。相互作用能计算结果表明DDAA优先吸附在一水硬铝石表面,而CTAB优先吸附在高岭石表面,因此DDAA的加入有效抑制了CTAB在一水硬铝石表面的吸附。浓度分布数据表明DDAA在一水硬铝石表面主要分布在一层,而在高岭石表面呈现多层分布。