辉钼矿晶面各向异性及其对浮选的影响机制

魏桢伦, 李育彪. 辉钼矿晶面各向异性及其对浮选的影响机制[J]. 矿产保护与利用, 2018, (3): 31-36. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.006
引用本文: 魏桢伦, 李育彪. 辉钼矿晶面各向异性及其对浮选的影响机制[J]. 矿产保护与利用, 2018, (3): 31-36. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.006
WEI Zhenlun, LI Yubiao. Anisotropy of Molybdenite Surface and Its Effects on Flotation Mechanism[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, (3): 31-36. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.006
Citation: WEI Zhenlun, LI Yubiao. Anisotropy of Molybdenite Surface and Its Effects on Flotation Mechanism[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, (3): 31-36. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.03.006

辉钼矿晶面各向异性及其对浮选的影响机制

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目(51604205,51774223);湖北省自然科学基金项目(2016CFB268)
详细信息
    作者简介: 魏桢伦(1992-), 男, 汉族, 湖北随州人, 博士研究生, 研究方向为模拟计算、湿法冶金和浮选理论, E-mail:erebus@whut.edu.cn
    通讯作者: 李育彪(1985-), 男, 汉族, 湖北武汉人, 博士, 副教授, 主要从事湿法冶金、浮选、表面测试技术、矿山环境修复等研究工作, E-mail:Yubiao.Li@whut.edu.cn
  • 中图分类号: TD954

Anisotropy of Molybdenite Surface and Its Effects on Flotation Mechanism

More Information
  • 辉钼矿的晶面各向异性导致其"表面"和"棱面"具有截然不同的性质,进而影响到辉钼矿的浮选效果。通过密度泛函理论,从原子级别直观地阐释了辉钼矿"表面"和"棱面"性质差异的原因,并分别讨论了水、煤油和黄药在辉钼矿表面的作用。结果表明辉钼矿的"表面"为强疏水面,"棱面"为强亲水面。此外,煤油主要是通过静电作用吸附在辉钼矿的含S原子面,而黄药则是通过其C-S单键中S原子与辉钼矿"棱面"Mo原子的成键作用吸附于辉钼矿的"棱面"。

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  • 图 1  优化后的辉钼矿(2×2×1)超胞

    Figure 1. 

    图 2  弛豫前[(a)侧视图;(d)俯视图]和弛豫后[(b)侧视图;(e)俯视图; (c)S面; (f)Mo面电荷密度图]的辉钼矿(1010)面(Å)

    Figure 2. 

    图 3  (a) 直链芳香烃,(b)直链烷烃,(c)甲基黄原酸根和(d)丁基黄原酸根的Mulliken电荷布居图

    Figure 3. 

    图 4  (a) 直链烷烃和(b)直链芳香烃吸附在辉钼矿(0001)面的电荷密度图;(c)直链烷烃和(d)直链芳香烃吸附在辉钼矿(1010)面的电荷密度图

    Figure 4. 

    图 5  (a) 甲基黄原酸钠和(b)丁基黄原酸钠吸附在辉钼矿(0001)面的电荷密度图;(c)甲基黄原酸钠和(d)丁基黄原酸钠吸附在辉钼矿(1010)面的电荷密度图

    Figure 5. 

    表 1  辉钼矿单胞的晶胞参数    /Å

    Table 1.  Geometrical parameters of molybdenite cell

    参数 实验值[14] Kadantsev et al[15] 本研究计算值
    a 3.16 3.122 3.185
    c 12.294 11.986 12.703
    Mo-S 2.415 2.383 2.411
    S-S (0001) 3.160 3.122 3.185
    S-S (1010) 3.164 3.116 3.119
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    表 2  辉钼矿(0001)面和(1010)面弛豫前后的参数    /Å

    Table 2.  Parameters of molybdenite (0001) and (1010) surfaces before and after relaxation

    参数 0001 (1010)
    弛豫前 弛豫后 弛豫前 弛豫后S面 弛豫后Mo面
    Mo-S 2.411 2.411 2.411 2.370 2.548 2.291
    S-S(1010) 3.119 3.119 3.119 1.975 -
    S-S((0110)) 3.185 3.185 3.185 3.184 -
    Mo-Mo(表面) 3.185 3.185 3.185 - 2.264
    Mo-Mo(层间) 3.185 3.185 3.185 - 3.068
    表面能/(J·m-2) - 0.004 - 3.577 3.577
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    表 3  体相与弛豫后辉钼矿(0001)面和(1010)面的Mulliken电荷布居值

    Table 3.  Mulliken charge populations of molybdenite bulk and relaxed molybdenite (0001) and (1010) surfaces

    表面 原子 电荷布居/e 电荷/e
    s p d
    体相 S 1.86 4.16 0.00 -0.02
    Mo 2.48 6.45 5.03 0.04
    (0001)面 S 1.86 4.16 0.00 -0.02
    Mo 2.48 6.45 5.03 0.04
    (1010)面 S1 1.91 4.20 0.00 -0.11
    S2 1.90 4.10 0.00 0.00
    Mo4 2.44 6.32 5.08 0.16
    Mo1/2 2.59 6.16 5.16 0.09
    Mo3 2.46 6.42 5.01 0.11
    S3/4/5/6 1.86 4.20 0.00 -0.06
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    表 4  水和浮选药剂在辉钼矿(0001)面和(1010)面的吸附能    /(kcal·mol-1)

    Table 4.  Adsorption energies of water and flotation reagents on molybdenite (0001) and (1010)

    种类 (0001)面 (1010)面
    106.96 -165.58
    直链烷烃(C12H26) -24.05 -44.06
    直链芳香烃(C12H18) -76.51 -104.80
    甲基黄原酸钠 87.62 -227.02
    丁基黄原酸钠 49.42 -299.69
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出版历程
收稿日期:  2018-04-23
刊出日期:  2018-06-25

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