Gemini 12-3-12浮选分离一水硬铝石与高岭石的机理研究.pdf

2023年第5期doi:10.3969/j.issn.1671-9492.2023.05.021Gemini 12-3-12浮选分离一水硬铝石与高岭石的有色金属（选矿部分）机理研究153任锦婷，张素红，邵秀峰（太原理工大学矿业工程学院，太原0 30 0 2 4）摘要：以Gemini12-3-12为捕收剂，阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)作为抑制剂，研究了反浮选过程中一水硬铝石与高岭石的分离机理。浮选试验结果表明，未添加CPAM抑制剂时，捕收剂对一水硬铝石和高岭石均表现出较好的捕收性能；加入CPAM抑制剂后，一水硬铝石的回收率大幅降低，而高岭石的回收率降低较小，在pH=6、G e m in i12-3-12 浓度为2X10-4mol/L、C PA M 浓度为90 mg/L的条件下，单矿物浮选试验中一水硬铝石与高岭石浮选回收率差异达到最大，通过人工混合矿试验，精矿回收率能够达到7 6.2%，铝硅比为10.18。通过Zeta电位测定、吸附量测定、红外光谱和分子动力学模拟分析了药剂与矿物间的作用机理。吸附结果表明，CPAM在一水硬铝石表面的吸附量远高于高岭石，从而有效地降低了捕收剂在一水硬铝石表面的吸附，分子模拟结果进一步表明，CPAM的加人扩大了两种矿物表面的差异，有利于浮选分离。关键词：高岭石；一水硬铝石；反浮选；抑制剂中图分类号：TD923；T D 952文献标志码：A文章编号：16 7 1-9492 2 0 2 3)0 5-0 153-0 9Mechanism of Flotation Separation of Diaspore and Kaolinite by Using Gemini 12-3-12REN Jinting,ZHANG Suhong,SHAOXiufeng(College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)Abstract:Using Gemini 12-3-12 as collector and cationic polyacrylamide(CPAM)as depressantto study the separation mechanism of diaspore and kaolinite during reverse flotation process.The flotationtest results showed that the collector has better collecting performance for diaspore and kaolinite whenCPAM was not added.After adding CPAM,the recovery of diaspore was significantly decreased,whilethat of kaolinite was slightly decreased.Under the conditions of pH=6,Gemini 12-3-12 concentration of2 X 10-4 mol/L and CPAM concentration of 90 mg/L,the flotation recovery was greatly different betweenthe two single mineral flotation tests.A concentrate with recovery of 76.2%was obtained by artificial oremixing test and the Al/Si reached to 10.18.The mechanism of interaction between chemicals and mineralswas analyzed by Zeta potential measurement,adsorption capacity measurement,infrared spectroscopy andmolecular dynamics simulation.The adsorption results showed that the adsorption capacity of CPAM on thesurface of diaspore was much higher than that of kaolinite,which effectively reduced the adsorptioncapacity of the collector on the surface of diaspore.The molecular simulation results further showed that theaddition of CPAM widened the surface difference of the two minerals,which was conducive to flotationseparation.Key words:kaolinite;diaspore;reverse flotation;depressant在铝土矿的脱硅方法中，浮选法作为一种经济、高效的选矿方法，研究意义重大。铝土矿浮选脱硅方法又分为正浮选和反浮选。目前对正浮选的研究主要存在药剂用量大、上浮产物多、泡沫产品难处理收稿日期：2 0 2 2-0 9-0 2基金项目：山西省自然科学基金资助项目（2 0 190 1D111072）作者简介：任锦婷（1997-），女，山西临汾人，硕士研究生，主要从事铝土矿分选的研究。通信作者：张素红（197 8-），男，山西长治人，博士，副教授，硕士生导师，主要从事细粒矿物分选及浮选药剂研究。:154:等问题1。与正浮选相比，反浮选工艺依据“浮少抑多”的原理，将含量较少的脉石矿物浮出，一水硬铝石作为槽底产物被回收，克服了磨矿困难、精矿产品难处理等一系列问题。因此反浮选脱硅技术2-3已被广泛应用于矿物加工领域。反浮选脱硅研究中浮选药剂性能与作用机理对精矿与脉石矿物的分离至关重要4。由于铝土矿中的硅酸盐矿物零电点较低，在浮选过程中阳离子捕收剂显示出较好的反浮选性能5-6。蒋昊等7 以十二胺醋酸盐为捕收剂,研究了该药剂对一水硬铝石、高岭石等铝硅酸盐矿物可浮性的影响，结果表明，该药剂仅在pH值较低环境下对铝硅酸盐矿物有一定的捕收能力，但选择性较差；李海普等8 1研究了DTAB对铝硅矿物的浮选行为，取得了较好的指标，但仍存在药剂用量大、pH适应范围小等问题。有研究报道，双季铵盐型Gemini阳离子捕收剂对铝硅矿物表现出更优异的捕收性能。与对应的传统捕收(a)高岭石有色金属（选矿部分）剂相比，Gemini类捕收剂具有表面活性更高、临界胶束浓度更低、易降解等优点10-1，在目前的反浮选脱硅药剂中具有较好的研究前景。以Gemini 12-3-12为捕收剂，本文研究了Gemini12-3-12和抑制剂阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对高岭石和一水硬铝石的浮选影响差异，并通过Zeta电位测定、吸附量测定、红外光谱分析和分子动力学模拟分析药剂与矿物间的作用机理。1试验矿样与研究方法1.1试验矿样、试剂与主要仪器试验矿样：试验所用一水硬铝石和高岭石分别取自山西孝义和江西景德镇。块矿经手选、破碎、球磨、筛分后,取一7 4m粒级用于试验。两种矿物的XRD谱如图1所示，主要化学成分分析结果见表1。由图1和表1可知，两种矿物均达到纯矿物浮选试验要求。2023年第5期(b)一水硬铝石：一水硬铝石V：高岭石：石英：锐钛矿MMMM0矿物名称一水硬铝石高岭石试验药剂:试验所用pH值调整剂HCl、Na O H,抑制剂阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），捕收剂丙撑基双十二烷基三甲基氯化铵Gemini12-3-12均为分析纯试剂,Gemini12-3-12的结构见式（1),试验用水均为蒸馏水。CH,C,H2s-N*-C,H,N*C,Hs1212525CH,CH,仪器设备：XFG-I型挂槽式浮选机，FE28型10SiO22.1948.3320Table 1 Results of main chemical composition analysis of mineralsAl20376.7336.66CH,3040502.0/(0)Fig.1XRD patterns of two minerals表1石矿物主要化学成分分析结果Fe2O3Cao0.741.110.260.062C1(1)60图1两种矿物的XRD谱图MgO0.090.10pH计，JS94H型微电泳仪，TU-1901型紫外可见光分光光度计,BrukerTensor27型傅里叶变换红外光谱仪，TG16-WS型台式高速离心机。1.2浮选试验浮选试验采用XFG-I型挂槽式浮选机，将浮选机转速设定为16 50 r/min。称取矿样3.0 g放人30mL浮选槽中，加入2 5mL蒸馏水搅拌调浆1 min,调节pH,依次添加抑制剂、捕收剂并调浆,浮选时间为4min，然后对泡沫产品和槽内产品分别抽滤烘干、称重，计算回收率。708001020SO30.260.1230201(0)TiO23.410.05405060其他1.750.337080烧失量14.3013.90/%2023年第5期任锦婷等：Gemini12-3-12浮选分离一水硬铝石与高岭石的机理研究1.3吸附量测定使用TU-1901型紫外可见光分光光度计测量上清液中残留药剂的吸光度，并计算其在矿物表面的吸附量1-13。1.4Zeta 电位测定将试验矿样用玛瑙研钵研磨至2 m以下，取200mg加人30 mL蒸馏水充分搅拌后，加人一定量的捕收剂或抑制剂后调节矿浆pH,再充分搅拌后，使用JS94H型微电泳仪测量矿浆溶液的Zeta电位，每个样品至少测3次。1.5红外光谱分析将矿样在真空干燥箱中于10 5真空干燥3h，研磨至5m以下,压成薄片，使用Bruker Tensor27型傅里叶变换红外光谱仪在波长50 0 40 0 0 cm-1测定矿物压片的红外吸收光谱。1.6分子动力学模拟模拟在MaterialsStudio中的Forcite模块下进行，选用高岭石的（0 0 1）面和一水硬铝石的（0 10）面为药剂分子的吸附面14-15。在Dreiding力场作用下，对体系进行几何优化消除原子间的重叠现象。体系能量收敛后，在Dynamics下进行分子动力学模拟，动力学模拟过程采用NVT系综，温度设定298.0K,Nose控温，静电作用和范德华力分别采用Ewald和Atombased方法求解，能量收敛精度为Medium。计算时间步长设置为0.7 5fs，模拟时长设置为37 5ps，体系达到平衡后每50 0 fs输出一顿图像。2结果与讨论2.1浮选试验2.1.1单矿物浮选试验2.1.1.1pH 试验图2 为Gemini 12-3-12作为捕收剂，用量为2X10-4mol/L时pH值对高岭石和一水硬铝石浮选回收率的影响。由图2 可知，整个pH范围内，高岭石的回收率可达到8 7%左右，一水硬铝石的回收率在pH=8时为8 0.3%，其他pH值时为75%左右，高岭石的回收率始终高于一水硬铝石的回收率。相较于传统胺类捕收剂16 1，该药剂在较宽的pH范围内显示出较强的捕收能力，但是高岭石和一水硬铝石的浮选回收率差异仅为12 个百分点左右。为了实现高岭石和一水硬铝石的高效分离，在后续的浮选试验中加人CPAML17作为抑制:155剂，通过抑制一水硬铝石的上浮来达到铝硅矿物反浮选分离的目的。100908070%/率回60504030一一高岭石20一一水硬铝石10012345678910111213pH图2pH值对一水硬铝石和高岭石浮选回收率的影响Fig.2 Effect of pH value on the flotation recovery ofdiasporeand kaolinite2.1.1.2CPAM用量试验根据试验结果，固定矿浆pH值为6,Gemini12-3-12用量为2 X10-4mol/L,考察了CPAM用量对一水硬铝石和高岭石浮选回收率的影响，结果如图3所示。从图3可以看出，随着CPAM用量的增加，高岭石的回收率略有降低，由初始的8 9.1%降至82.2%；而一水硬铝石的回收率随着CPAM用量的增加，在2 0 mg/L时达到最大值7 7.4%，之后随着CPAM用量的增加急剧下降，在CPAM用量为90mg/L时回收率达到最低值4.4%；而当CPAM用量超过9 0 mg/L时，一水硬铝石的回收率开始回升。以上结果表明,CPAM用量较少时，微细粒矿物100908070%/率回6050403020100-100102030405060708090100110120130CPAM用量/(mg L-l)图3CPAM用量对一水硬铝石和高岭石浮选回收率的影响Fig.3Effect of CPAM dosage on flotationrecovery of kaolinite and diaspore一一高岭石一一水硬铝石1:156间发生轻微团聚作用，回收率提高；CPAM用量较多时，药剂分子间发生了“缠结”作用，使其对一水硬铝石的抑制作用稍有下降，回收率提高，因此CPAM用量为9 0 mg/L时一水硬铝石与高岭石浮选差异最大。2.1.1.3Gemini12-3-12用量试验固定 pH=6、C PA M=9 0 m g/L,考察 Gemini12-3-12用量对一水硬铝石和高岭石浮选回收率的影响，试验结果如图4所示。从图4可以看出，随着捕收剂用量的增加，高岭石的回收率呈上升趋势，当药剂用量大于2 10-4mol/L时，上升趋势变得较为平缓，一水硬铝石随着捕收剂用量的增加略有增加，超过4X10-4mol/L时基本不再变化，大约为7.3%。综合药剂用量和保持一水硬铝石相对较低的回收率,在后续浮选试验中,Gemini 12-3-12用量选用2 X10-4 mol/L。100908070%/率回6050403020一一一水硬铝石10101234567891011Gemini 12-3-12/(x10-mol L-l)图4（Gemini12-3-12用量对一水硬铝石和高岭石浮选回收率的影响Fig.4Effect of Gemini 12-3-12 dosage on flotationrecovery of kaolinite and diaspore产品产率/%原矿100.0精矿66.90尾矿33.10由表2 可知，混合矿浮选精矿产率为6 6.90%，A12O回收率为7 6.2 0%，品位7 5.99%，铝硅比由4.77提高至10.18,说明CPAM有效抑制了一水硬铝石的上浮，人工混合矿分离效果良好。2.2吸附量试验图6 考察了不同pH条件下,捕收剂 Gemini 12-3-12和CPAM在一水硬铝石和高岭石上的吸附情况，有色金属（选矿部分）图5为以Gemini12-3-12(2X10-4mol/L)为捕收剂,CPAM(90 mg/L)为抑制剂时，pH值对高岭石和一水硬铝石浮选回收率的影响。由图5可知，随着pH值的增加，高岭石的浮选回收率略有降低，在pH值超过4时，呈现增加趋势，pH=6时，回收率为8 2.7%，之后随着pH值的增加回收率略有增加。一水硬铝石的回收率随pH的增加先降低,pH=6时，回收率达到最小值4.5%，之后随着pH值的增加回收率快速增加。因此，在pH=6时，高岭石和一水硬铝石的浮选回收率最大差值为7 8.2%，表明高岭石和一水硬铝石可以实现较好的浮选分离。100908070%/率回605040一一高岭石30一一一水硬铝石201001234678910111213pH图5CPAM存在下pH值对一水硬铝石和一高岭石高岭石浮选回收率的影响Fig.5 Effect of pH values on flotation recovery ofdiaspore and kaolinite in the presence of CPAM2.1.2人工混合矿浮选试验将一水硬铝石和高岭石以3：1的比例混合，考察在pH=6、G e m i n i 12-3-12 浓度为2 X10-4mol/L、CPAM浓度为90 mg/L条件下，人工混合矿的分离效果，试验结果见表2。表2 人工混合矿浮选试验结果Table 2Results of artificial mixed ore flotation tests品位/%Al203SiO266.7214.0075.997.4647.9727.21Gemini 12-3-12初始浓度为2 X10-4 mol/L,CPAM的初始浓度为9 0 mg/L。由图6（a)可知,CPAM在矿物表面的吸附量呈先升后降的趋势，当pH=6时，吸附量最大为8 410-mg/g；未加人CPAM时,Gemini 12-3-12在矿物表面的吸附量随pH值的升高先增加后减小，pH值为8 时，吸附量最大为14.9810-7mol/g;加人CPAM后，当pH=2102023年第5期回收率/%铝硅比Al203SiO2100.0100.076.2035.6623.8064.344.7710.181.76示，一水硬铝石纯矿物的零电点为4.46 18,CPAM2023年第5期任锦婷等：Gemini12-3-12浮选分离一水硬铝石与高岭石的机理研究时，Gemini12-3-12在一水硬铝石上的吸附量大幅度降低，保持在（1.6 8 1.6 9)10-7 mol/g，当pH=12时，Gemini12-3-12的吸附量增至8.34X10-7mol/g。图6(b)为不同pH条件下，两种药剂在高岭石上的吸附量试验结果。两种药剂在高岭石上的吸附量趋势均呈先增加后减小的趋势，当pH=6时，Gemini12-3-12在高岭石表面的吸附量最大，不加CPAM时，Gemini12-3-12的最大吸附量为16.6 510-7mol/g;加人CPAM后，Gemini12-3-12的吸附量略有降低，最大吸附量降至15.0 0 10-7 mol/g。CPA M在高岭石上的吸附量先从3.2 6 10-mg/g升高至6.03X10-mg/g,此时pH=4。随着pH值继续增大,CPAM的吸附量开始降低，当pH=12时，CPAM的吸附量降至最低，为1.8 7 10-mg/g。2018161412108-Gemini 12-3-126-CPAM+Gemini 12-3-124-O-CPAM201201816148.0z-01x)/鲁121086-Gemini 12-3-12-CPAM+Gemini 12-3-124-口-CPAM2口一01234 56789101112pH(b)高岭石图6不同药剂在一水硬铝石和高岭石上的吸附量Fig.6Adsorption capacity of different reagentson diaspore and kaolinite上述结果表明，CPAM在一水硬铝石上的吸附量远大于在高岭石上的吸附量；不加CPAM,Gemini12-3-12在高岭石上的吸附量始终大于在一水硬铝石上的吸附量，但差异较小，当pH=6时，差值最大仅为1573.3110-7mol/g；加人CPAM，当pH12时，Gemini12-3-12在高岭石表面的吸附量可达到一水硬铝石表面吸附量的6.92 倍以上，这是由于大量CPAM在一水硬铝石表面吸附，使得Gemini 12-3-12在一水硬铝石表面吸附位点减少，大幅度降低了Gemini12-3-12在一水硬铝石表面上的吸附量，但CPAM在高岭石表面吸附量极小，因此对Gemini12-3-12在高岭上的吸附量影响较小。当pH=12时，CPAM先与溶液中大量OH-反应，消耗了溶液中大量的OH-，且自身无法吸附在矿物表面，因此Gemini12-3-12在一水硬铝石表面的吸附量显著增加。该结果与浮选试验结果一致，表明CPAM在铝硅矿物浮选分离中起到了选择性抑制作用。2.3Zeta 电位分析Gemini12-3-12和抑制剂CPAM吸附前后一水100硬铝石和高岭石的Zeta电位见图7。如图7（a)所9080(_8.ou-01x)/吾期70605040302010102345678910111213pH(a)一水硬铝石1吸附在矿物上后，Zeta电位稍有增加，这可能是由于CPAM上的酰胺基团与矿物表面的A1原子结合，使3020100-10-20100908070605040302010卫130一水硬铝石-水硬铝石+Gemini12-3-X2-30一水硬铝石+CPAM一水硬铝石+Gemini12-3-12+CPAM-40L12345678 9101112 13pH(a)一水硬铝石3020100-10-20-高岭石-高岭石+Gemini12-3-12-O-高岭石+CPAM-30-高岭石+Gemini12-3-12+CPAM-40一12345678910111213pH(b)高岭石图7药剂对矿物Zeta的影响Fig.7Effects of reagents on the mineral Zeta1工工:158:得CPAM上的阳离子基团朝外排布，最终导致一水硬铝石的Zeta电位上升19。Gemini12-3-12吸附在矿物上，矿粒的Zeta电位大幅度上升；加人CPAM后，在Gemini12-3-12作用下一水硬铝石的Zeta电位升高幅度减小。结果表明，CPAM和Gemini12-3-12在矿物表面为竞争吸附关系,CPAM作用于一水硬铝石后导致Gemini12-3-12在一水硬铝石上的吸附量降低。图6（b)为Gemini12-3-12和CPAM对高岭石的Zeta电位影响，由图可知，高岭石纯矿物的零电点为3.352 0 1，CPAM吸附前后，高岭石的Zeta电位变化不大，Gemini12-3-12吸附在高岭石上后，矿粒的Zeta电位上升趋势明显。在CPAM存在条件下，Gemini 12-3-12吸附在高岭石上，矿粒的Zeta电位依旧大幅度上升。结果表明，CPAM对高岭石的Zeta 电位影响较小2 11,这与吸附量试验结果一致。2.4红外光谱分析图8(a)为一水硬铝石与两种药剂作用前后的红外光谱，图中2 115.8 1cm-1和19 8 2.7 3cm-1处为一水硬铝石表面O一H的伸缩振动吸收峰，1035.72cm-1和96 4.36 cm-1处是OH键的弯曲振动吸收峰，7 42.56 cm-1处为A1一O的伸缩振动吸收峰2 2。Gemini12-3-12作用于一水硬铝石后，在30002 8 0 0 c m-1波段内出现了甲基和亚甲基的伸缩振动吸收峰。CPAM作用于一水硬铝石后，30002 8 0 0 c m-1波段内的甲基和亚甲基的伸缩振动吸收峰较弱，在346 2.9 5cm-1处出现了NH的伸缩振动吸收峰，16 38.7 4cm-1处出现了一CONH2中的C=O伸缩振动吸收峰，这两处峰均为CPAM的特征峰2 3，一水硬铝石的特征峰位置没有发生变化。两种药剂共同作用在矿物表面时，也出现了CPAM的特征峰，甲基亚甲基伸缩振动吸收峰比单一Gemini12-3-12作用于一水硬铝石时弱。由此可说明两种药剂作用于矿物表面为物理吸附,CPAM吸附于一水硬铝石表面后，抑制了Gemini 12-3-12在一水硬铝石表面的吸附。该结果与吸附量试验结果一致。Gemini12-3-12和CPAM作用前后的高岭石红外光分析如图8(b)所示。由图可见，高岭石表面的特征峰36 9 5.43cm-1和36 2 0.2 1cm-1处分别属于外羟基和内羟基的伸缩振动吸收峰，16 36.34cm-1处是H一O一H键的特征弯曲振动吸收峰,Si一O伸缩振动峰在1110.94cm-1和10 2 4.15cm1处2 41，912.27cm-1为羟基摆动吸收峰2 5。高岭石与有色金属（选矿部分）Gemini12-3-12作用后，在2 9 0 8.34cm-1和2855.68cm-1处出现了甲基和亚甲基的伸缩振动吸收峰2 6。与CPAM作用后，在2 92 9.7 3cm-1和2871.87cm-1处出现了甲基和亚甲基的伸缩振动吸收峰，在346 3.98 cm-1处出现了一NH的伸缩振动吸收峰，这两处峰均为CPAM的特征峰。在两种药剂共同存在条件下，甲基和亚甲基的伸缩振动吸收峰的位置与Gemini 12-3-12单独作用时位置一致。这一结果表明，两种药剂在矿物表面的吸附均为物理吸附。CPAM对Gemini 12-3-12在高岭石表面的吸附影响较小。3 462.95 2 994.53 2 917.92水硬铝石+Gemini12+3-12+QPAM一水硬铝石+CPAM-水硬铝石+Gemini12-3-水硬铝石2115.811982.731035.72964.36742.56V4.0003.5003 0002.500,2.000波数/cm-!(a)一水硬铝石3 469.332908.342855.68高岭石+Gemini12-3-12+CPAM2.871.87高岭石+CPAM2.929.73高岭石+Gemini12-3-12高岭石1 636.341 110.943620.213.695.43,40003.50030002.5002.000波数/cm-!(b)高岭石图8 一水硬铝石和高岭石吸附药剂前后的红外谱图Fig.8FTIR spectra of diaspore and kaolinitebefore and after adsorption of reagents2.5分子动力学模拟Gemini12-3-12和CPAM与两种矿物之间的相互作用能计算结果见表3。由表3可知，不加抑制剂的情况下，Gemini12-3-12与高岭石（0 0 1）面和一水硬铝石（0 10）面之间的相互作用能分别为-56 3.7 3kJ/mol和-56 0.9 7 kJ/mol,其与高岭石间的作用能稍高于一水硬铝石2 7。CPAM2023年第5期1 638.74 1 619.59150010005001 024.15912.27150010005002023年第5期任锦婷等：Gemini12-3-12浮选分离一水硬铝石与高岭石的机理研究存在条件下，Gemini12-3-12与高岭石和一水硬铝石间的相互作用能分别为一554.2 3kJ/mol和一10 4.0 7 kJ/mol;CPAM与高岭石间的相互作用能为一7 7.6 4kJ/mol,与一水硬铝石间的相互作Table 3 Interaction energy between the reagents and mineral surface添加方式不加CPAM加CPAM图9 为CPAM和CPAM加人前后在界面处的Gemini12-3-12浓度分布。由图可知，未加CPAM时,Gemini12-3-12集中分布在一水硬铝石界面处2.126nm；对于高岭石，Gemini12-3-12集中分布在界面处1.6 6 3nm，高于一水硬铝石的浓度峰值。加人CPAM后，Gemini12-3-12在一水硬铝石表面分布高度升高，集中在3.2 38 nm处，相对浓度峰值降低；在高岭石表面Gemini12-3-12的分布高度与不加CPAM相比变化较小，但相对浓度峰值稍有降低，这可能是由于CPAM与Gemini12-3-12之间相互“缠绕”,降低了Gemini 12-3-12在高岭石表面的吸附量。由此可知,CPAM吸附在一水硬铝石表面，阻碍捕收剂在其表面的吸附，但对捕收剂在高岭石表面的吸附影响较小，在铝土矿反浮选中起到选择性抑制的作用,这与作用能计算结果相符。45403530%/2520151050图9CPAM对Gemini 12-3-12在界面分布的影响Fig.9Effect of CPAM on the distribution ofGemini 12-3-12 at the interface图10 为捕收剂Gemini12-3-12中的头基N原子与高岭石（0 0 1）面（N一Al高岭石）和一水硬铝石（0 10)面（N一Al-水硬铝石）上的A1原子间的径向分布函数(RDF)。如图10 所示，单一添加Gemini12-3-12的体系中N一Al高岭石的RDF主要分布在:159用能为一47 5.0 3kJ/mol。结果表明，CPAM与高岭石间的吸附作用较小，但其吸附在一水硬铝石表面后阻碍Gemini12-3-12与矿物间作用，与浮选和吸附量试验结果一致。表3药剂与矿物间的相互作用能相互作用能/(kJmol-1)药剂高岭石Gemini 12-3-12563.73Gemini 12-3-12554.23CPAM-77.640.4551.371nm，在0.57 9 nm处出现最高峰；N一Al-水硬铝石的RDF主要分布在0.48 31.0 13nm，最高峰位于0.8 8 5nm处，且峰值比N一Al高岭石峰值低。结果表明，Gemini12-3-12头基N与矿层表面A1间没有化学键生成，只存在静电作用力和范德华力2 8，且Gemini12-3-12距离高岭石表面更近。体系中加人CPAM后，N一Al高岭石的RDF出峰位置无明显变化，峰值降低，N一Al-水硬铝石的RDF无明显峰，这可能是由于体系中加人CPAM后,CPAM在高岭石表面的吸附较弱，但与Gemini12-3-12间有相互作用，导致Gemini12-3-12与矿层间作用力减弱；CPAM吸附在一水硬铝石表面，占据矿物表面的吸附位点，使得Gemini12-3-12无法在矿物表面吸附。1211109一水硬铝石8一水硬铝石+CPAM一高岭石一高岭石+CPAM12一水硬铝石-560.97-104.07-475.03一N-AI高岭石N-AI一水硬铝石N-AI高岭石+CPAMN-AI一水硬铝石+CPAM765432100.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0r/nm图10Gemini12-3-12头基N原子与矿物中34距离/nm5678AI原子的径向分布函数Fig.10Radial distribution function betweenN atoms in head group of Gemini 12-3-12 andAl atoms in minerals3结论1)Gemini 12-3-12对高岭石和一水硬铝石的捕收能力较强，受矿浆pH值的影响较小；CPAM对铝硅矿物具有良好的选择性抑制作用。:160在pH=6、C PA M 浓度为90 mg/L、G e m in i 12-3-12 浓度为2 10-4mol/L条件下，单矿物浮选试验结果显示两种矿物的回收率差异高达7 8.2%，人工混合矿试验将混合矿铝硅比从4.7 7 提升至10.18，精矿回收率为7 6.2 0%。2)吸附量试验结果表明,CPAM在一水硬铝石上的吸附量远高于高岭石。加人CPAM,Gemini12-3-12在一水硬铝石上的吸附量明显下降，在pH=6时、Gemini12-3-12在两种矿物上的吸附量差值最大为13.33X10-7mol/g。因此，在CPAM存在条件下，高岭石在Gemini12-3-12作用下Zeta电位升高比Gemini 12-3-12作用于一水硬铝石后的Zeta 电位升高明显。红外光谱结果显示，CPAM和Gemini12-3-12在两种矿物上的吸附为物理吸附。3)分子动力学计算结果表明，Gemini12-3-12与两种矿物间的作用力为范德华力和静电力，与高岭石间的作用力更强一些；与CPAM作用后，Gemini12-3-12与高岭石间的作用力稍有减弱，与一水硬铝石间的作用力降低了4.38 倍。1刘冰，邱跃琴.铝土矿浮选脱硅研究现状与展望J.现代矿业，2 0 12,2 8（5）：131-133.LIU Bing,QIU Yueqin.Current status and prospect ofbauxite flotationJ.Modern Mining,2012,28（5):131-133.2韩跃新，柳晓，何发钰，等.我国铝土矿资源及其选矿技术进展J.矿产保护与利用，2 0 19，39（4：151-158.HAN Yuexin,LIU Xiao,HE Fayu,et al.Currentsituation of bauxite resource and its beneficiationtechnology in ChinaJ.Conservation and Utilization 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