浮选药剂在矿物表面的选择性吸附是浮选过程得以进行的先决条件。浮选药剂吸附作用机理的研究为解释浮选现象、明确浮选理论、开发性能优良的浮选药剂奠定了基础。近年来,研究人员对浮选药剂作用机理开展了大量有价值的研究工作,在试验、分析过程中发现,浮选药剂在矿物表面的吸附作用是在三维空间中实现的,药剂分子的空间构型对其吸附性能产生重要影响。只有当药剂的结合位点与矿物表面的吸附位点达到很好契合时,吸附效果才能达到最优。然而,目前关于浮选药剂与矿物表面作用机理的研究多是基于动电位、红外光谱、光电子能谱等检测的宏观分析,而从微观层次上揭示药剂作用机理的研究较少。鉴于此,本论文基于Materials Studio模拟软件,从量子化学和分子动力学角度考察了浮选药剂在矿物表面的空间吸附特性,构建了吸附能与空间结构参数之间的QSAR模型,为进一步研究浮选药剂与矿物表面作用机理奠定了基础。研究过程中,基于Materials studio模拟软件构建并优化了石英和赤铁矿晶体结构,选择甲基、氨基、水分子和甲基碳阳离子为探针分子对石英(101)面与赤铁矿(001)面进行扫描,计算了探针分子在各个吸附位点处的吸附能,结果表明,药剂在石英(101)面的最佳吸附位点为顶位1,而在赤铁矿(001)面的最佳吸附位点为O顶位1、O顶位2、O顶位3组成环状结构的质心处。在此基础上,选择了伯胺、仲胺、叔胺、单链季铵盐、双链季铵盐、醚胺、醇胺、二元胺七类共46种阳离子捕收剂为研究对象,基于Gaussian09 软件对其分子结构进行了优化,将优化后的阳离子捕收剂对接到石英(101)面和赤铁矿(001)面的最佳吸附位点处,模拟相互作用过程,并计算吸附能,结果表明,阳离子捕收剂在石英(101)面的吸附效果明显好于其在赤铁矿(001)面的吸附效果。另外,阳离子捕收剂极性基团净电荷的计算结果表明中心N原子上的取代基数目以及官能团的引入都会对极性基团净电荷产生重要影响。基于药剂在石英(101)面和赤铁矿(001)面的吸附构型,选取了阳离子捕收剂中心N原子到矿物表面的距离、阳离子捕收剂的分子链方向性、阳离子捕收剂极性基团的键长和键角为空间结构参数,考察了药剂在矿物表面吸附前后空间结构参数的变化情况;利用Materials studio模拟软件QSAR模块中的PLS和GA统计方法构建以吸附能为因变量,空间结构参数变化值为自变量的药剂结构与吸附性能之间的QSAR模型,通过对模型的分析发现,基于所有阳离子捕收剂获得的QSAR模型并不理想,考虑到季铵盐与其他药剂分子在结构上存在明显差异,将阳离子捕收剂划分为A类(伯胺、仲胺、叔胺、醚胺、醇胺、二元胺)、B类(单链季铵盐、双链季铵盐)分别构建对应的QSAR模型,得到M3、M4、M7和M8四个模型,经过内部与外部检测得知,模型M3、M4、M7和M8的拟合能力与预测效果都有显著的提高。另外,通过单矿物浮选试验检验了所建模型的有效性,发现试验结果与模拟计算和模型预测结果具有很好的吻合性,上述模型能够为日后深入了解阳离子捕收剂在石英和赤铁矿表面上的空间吸附特性提供有力的依据。