胺类浮选药剂捕收性能的量子化学分析研究.pdf

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1、第29卷第1期有色矿冶Vo1．29．№12013年2月N0N—FERR0USMININGANDMETALLURGYFebruary2013文章编号：1007—967X(2013)01—0019—04胺类浮选药剂捕收性能的量子化学分析研究邓海波，王虹，李松平(中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙480083)摘要：本文用HyperChem7的AM1方法研究了不同胺类捕收剂几何构型和净电荷、前沿分子轨道构成等电子结构参数，探讨了这些参数对胺类药剂的捕收能力的影响。结果表明，伯胺、仲胺、叔胺电荷的电量、EHOMO和ELUMO、E

2、LUMO—HOMO等电子结构参数与季胺有较大差别，从药剂键合原子N的净电荷、提供电子和形成反馈键的能力来分析，胺类的捕收性能：叔胺>仲胺>伯胺。利用量子化学计算的结果，单从前线轨道能隙ELUMO-HOMO来考虑，胺类的捕收性能：季胺>叔胺>仲胺>伯胺。关键词：浮选；胺类；捕收性能；量子化学中图分类号：TD923文献标识码：A与水组成的矿浆pH>PZC(矿物表面电位零电点)U日lJ吾时，矿物表面带负电，阳离子捕收剂能吸附并导致浮浮选是利用矿物表面物理化学性质差异(特别选，见图1E。是表面润湿性，常用添加特定浮选药剂的方法来扩大物

3、料间润湿性的差别)，在固一液一气三相界面，有选择性富集一种或几种目的物料，从而达到与废茸化泡沫弃物料分离的一种选别技术，在矿物加工领域应用●定∞广泛。■口●研究矿物的浮选机理在浮选理论研究中一直占有极为重要的地位，前人对建立矿物和浮选剂之间十二胺阳爵子在带负电的矿物襄殛吸附k表面嚣水的矿材向气泡吸附并上浮圈1胺类捕收剂浮选作用原理示意图的相互作用理论做了许多开创性的工作，提出不少关于矿物浮选机理的假说。但仍有不少尚未清楚的为了比较分析不同胺类浮选剂的捕收性能，本问题。而量子化学计算对这些问题是一个较好的研文用Hyperchem

4、7．0软件的Build分别搭建碳原子究方法，对浮选机理研究及分子模拟设计新型浮选数为14的伯胺、仲胺、叔胺、季胺等分子模型，用分剂日益显现其优越性[1]。子力学方法进行结构的预优化得到分子的初步几何捕收剂的分子结构一端是亲矿基团，另一端是构型。然后用量子化学方法中的AM1方法研究了烃链疏水基团。主要作用是使目的矿物表面疏水、胺类药剂的结构，得到了几何构型和净电荷、前沿分增加可浮性，使其易于向气泡附着。胺是NH。中的子轨道构成等电子结构参数，探讨了这些参数对胺H被烃基取代的衍生物，按烃基数目不同，分为第类药剂的捕收能力的影响。一

5、(伯)、第二(仲)、第三(叔)胺及季铵等。使用时用1量子化学及分子模拟技术盐酸和胺以l：1配料，胺类解离后产生带有疏水烃基的阳离子：基于量子力学的模拟称为计算量子化学(corn—RNH：+HCI=RNH。+C1一putationalquantumchemistry)，计算结果最为可故又称为阳离子捕收剂，是有色金属氧化矿、石靠，可以准确预测体系的结构及化学键、分子轨道和英、长石、云母等铝硅酸盐和钾盐的捕收剂。阳离子化学反应机理，能够从深层次上来合理解释矿物和捕收剂的浮选性质与其烃链的长短有关，常用的阳浮选剂之间的相互作用。量子力

6、学的计算结果可以离子捕收剂是含1O～20个碳原子的胺盐。当矿物从本质上阐明分子的构像以及分子间的相互作用*收稿日期：2012—09—28作者简介：邓海波(1957一)，男，壮族，广西桂林人，中南大学资源加工与生物工程学院，博士，副教授。20有色矿冶第29卷力。可以提供分子轨道的形状和能量，形成近似的电子近年来，分子模拟技术随着计算机技术的发展密度图。而迅速发展，并逐渐成为化学领域中的日常研究工AM1(AustinModel1)：是由Dewear小组发展具。通过这种工具和方法，可以从更深层次理解化的半经验理论，基于消除当原子分开

7、到接近vande学反应及过程，确定或预测分子结构以及化学体系waals半径和原子间斥力估计过高的缺点，采用高的稳定性，估算不同状态之间的能量，在原子水平上斯函数修改核实。经过显著改善，克服了许多与核解释反应途径及机理，了解分子结构与化学性质之实排斥有关的缺点，现在得到广泛应用的半经验理间的关系，预测有价值的分子等。因此近年来发展论方法。了许多优秀而使用方便的分子模拟计算机软件，如HyperChem等，主要可用于3D建模动画、量子力3搭建不同胺类捕收剂的分子结构模学计算、分子力学计算、分子结构模拟、化学反应过型图程模拟等方面的研

8、究。其计算的理论基础和数学模利用Hyperchem7．0软件的Build分别搭建碳型都是建立在最基本的量子力学和分子力学理论之原子数为14的伯胺、仲胺、叔胺等分子模型分别见上的。目前使用较多的软件包有HyperChem7．0。图2，14季胺离子模型见图3。分子模拟是借助计算机