萤石的晶体化学基因特性量化计算与分子动力学模拟

史新章¹，曹钊^1,2,3,4，张金山¹，王介良¹，曹永丹¹，董红娟¹

1. 内蒙古科技大学矿业研究院2. 广东省资源综合利用研究所3. 稀有金属分离与综合利用国家重点实验室4. 内蒙古自治区矿业工程重点实验室

摘 要：通过DFT量化计算、分子动力学(MD)模拟研究了萤石的晶体化学性质及不同晶面与捕收剂油酸钠(NaOL)的作用构型和作用能等矿物基因特性,阐明了NaOL在不同萤石晶面的吸附机制。研究结果表明:萤石的4个常见暴露晶面为(111)、(110)、(311)和(100)面,其中(111)面的表面能最小,是萤石最稳定的解理面;萤石(111)面和(100)面有100%的Ca—F断裂键,NaOL优先在其晶面以双核双配位最稳定构型产生键合,形成稳定吸附;萤石(110)面和(311)面分别含有50%和17%的F—Ca断裂键,水分子可与F原子形成氢键吸附造成晶面亲水,与NaOL的键合作用较弱。油酸阴离子在(111)面的作用能最强,而在(110)面的作用能最弱,因此可通过晶面选择性解离来调控萤石的浮选行为。

关键词：萤石;晶面;基因特性;NaOL;吸附;分子动力学模拟;