研究开发新型的铝土矿捕收剂,能够提高铝土矿浮选指标,降低浮选作业能耗,促进铝土矿资源的综合利用。一水硬铝石与高岭石是铝土矿的主要组成矿物,本文分别考察了六种新型捕收剂在不同体系下对该两种单矿物的捕收性能;本文的研究内容主要包括以下四个方面:(1)一水硬铝石型铝土矿及主要脉石矿物高岭石的晶体化学分析;(2)针对该类矿物的新型捕收剂分子结构性能分析;(3)在新型捕收剂体系下的单矿物浮选试验;(4)新型捕收剂对该两种单矿物的捕收机理研究。 通过Material Studio分子模拟软件模拟研究,计算得到药剂与矿物前线轨道能量差,结果表明DJL-1、DJL-2和DJL-3对一水硬铝石的捕收能力强于对高岭石的捕收能力,而DJL-6恰好相反。DJL-1、DJL-2、DJL-3和DJL-6与一水硬铝石(010)晶面的结合能分别为307 kcal/mol、333 kcal/mol、492 kcal/mol、295 kcal/mol,而这四种捕收剂在高岭石(001)晶面的结合能则分别为245 kcal/mol、227 kcal/mol、291 kcal/mol和392 kcal/mol。DJL-3与一水硬铝石的结合能最大,吸附最牢固。 根据目的矿物一水硬铝石与脉石矿物高岭石的晶体化学特征及药剂分子结构设计原理,在实验室合成制备了DJL-1、DJL-2、DJL-3、DJL-4、DJL-5和DJL-6六种低温捕收剂,涵盖了阴离子型捕收剂、两性捕收剂和阳离子型捕收剂。DJL-1、DJL-2、DJL-3、DJL-5和DJL-6前线轨道能量差△E_(HOMO-LUMO)分别为3.560 ev、3.280 ev、2.356 ev、3.331 ev和3.039ev,结合捕收剂净电荷的模拟计算结果,发现前三种药剂的活性顺序为DJL-3>DJL-2>DJL-1,且DJL-6的活性强于DJL-5。 浮选试验结果表明,在温度为22℃、矿浆pH 值分别为10.4和11.5、药剂用量分别为100mg/L和120mg/L时,采用DJL-1和DJL-2对一水硬铝石浮选,达到最佳捕收效果,回收率达81%和80%,在此条件下一水硬铝石和高岭石取得较大浮游差。DJL-3和DJL-4在广泛的pH值的范围对一水硬铝石和高岭石均具有极强的捕收能力,但选择性较差,不适宜作为铝土矿正浮选捕收剂。通过单矿物抑制试验,DJL-3得到较好的选别效果;同系列药剂DJL-5和DJL-6,浮选高岭石时,随药剂分子碳数增加浮选性能变好。 利用接触角测定、药剂分子结构的计算、红外光谱测试、Zeta电位以及矿物的溶液化学分析,探讨了DJL系列捕收剂与两种单矿物的作用原理。DJL系列捕收剂与矿物作用后,矿物接触角变大,疏水性提高。结合药剂分子结构计算和红外图谱证实了捕收剂DJL-1、DJL-2和DJL-3与一水硬铝石主要发生了键合作用和氢键作用,而这三种捕收剂与高岭石之间没有键合作用发生。Zeta电位测定结果表明,DJL-6能显著改变高岭石表面的Zeta电位,说明DJL-6与高岭石发生了静电吸附作用。