基于CASTEP模拟的氟磷灰石与十二烷基磷酸酯作用机理研究

南楠^1,2,3，朱一民^1,2,3，韩跃新^1,2,3，刘杰^1,2,3，张洋洋^1,2,3

1. 东北大学资源与土木工程学院2. 难采选铁矿资源高效开发利用技术国家地方联合工程研究中心3. 东北大学基因矿物加工研究中心

摘 要：为探究十二烷基磷酸酯分子结构对氟磷灰石浮选性能的影响,采用量子化学模拟手段,研究了十二烷基磷酸酯分子结构特性及其在氟磷灰石晶体表面的作用机理。采用Materials Studio软件的CASTEP模块,首先对分子态和离子态十二烷基磷酸酯的分子结构进行了优化,得到十二烷基磷酸酯分子及其阴离子的净电荷、Mulliken电荷布居、偶极距及最高占据轨道(HOMO)组成和能量。结果表明,相对于十二烷基磷酸酯分子,十二烷基磷酸酯阴离子有更强的供电子能力、范德华作用能力和反应活性。对十二烷基磷酸酯阴离子在氟磷灰石表面的相互作用模型进行了模拟计算,得到十二烷基磷酸酯与氟磷灰石之间的作用模型和吸附能,十二烷基磷酸酯阴离子与氟磷灰石表面之间的吸附能为负值,二者之间能够自发发生吸附作用,并形成化学键。通过单矿物浮选试验验证了模拟计算结果,即十二烷基磷酸酯可以作为氟磷灰石的浮选捕收剂。

关键词：氟磷灰石;十二烷基磷酸酯;CASTEP模块;偶极矩;捕收剂;浮选;