基于密度泛函理论的烧绿石晶体结构及(111)晶面特性研究

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单位内蒙古科技大学矿业与煤炭学院;内蒙古自治区矿业工程重点实验室;轻稀土资源绿色提取与高效利用教育部重点实验室;包钢集团宝山矿业有限责任公司;包头稀土研究院白云鄂博稀土资源研究与综合利用国家重点实验室;
来源金属矿山
出版年2024
期号12
摘要
基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,研究了烧绿石晶体及晶面结构、电子结构的特性,以及其表面活性位点和吸附行为,以优化浮选过程,提高矿物分离效率。能带和态密度分析结果表明:烧绿石属于半导体,其表面荷正电的活性位点为Nb原子和Ca原子,反应活性强,其次为O原子,活性最低的原子为F;F—Ca和O—Ca键主要呈离子键特性,在破碎和磨矿过程中,这些键易断裂,从而使烧绿石表面暴露更多的Ca原子活性位点。表面断键密度和表面能计算结果表明:烧绿石常见的解理面包括(111)面、(311)面和(400)面,其中(111)面最容易出现且最稳定。表面差分电荷密度分析表明:Nb和Ca原子具有较强的金属性,在浮选时需优先考虑能与Ca和Nb活性位点结合的捕收剂。吸附能计算结果表明:OHA-能与烧绿石表面的Nb和Ca位点发生化学吸附,OHA-与Nb形成的五元环螯合构型最稳定,但Ca位点数量更多,在捕收剂吸附过程中也具有重要作用。

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