镧系金属-苯甲羟肟酸有机配合物对萤石和方解石的捕收性能研究

李颖颖, 张志祥, 雷世梅, 程雨荷, 黄海威, 徐诗佟, 王柏清, 张锋. 镧系金属-苯甲羟肟酸有机配合物对萤石和方解石的捕收性能研究[J]. 矿产保护与利用, 2022, 42(3): 135-141. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.03.018
引用本文: 李颖颖, 张志祥, 雷世梅, 程雨荷, 黄海威, 徐诗佟, 王柏清, 张锋. 镧系金属-苯甲羟肟酸有机配合物对萤石和方解石的捕收性能研究[J]. 矿产保护与利用, 2022, 42(3): 135-141. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.03.018
LI Yingying, ZHANG Zhixiang, LEI Shimei, CHENG Yuhe, HUANG Haiwei, XU Shitong, WANG Baiqing, ZHANG Feng. Study on the Collection Properties of Lanthanide Metal-Benzohydroxamic Acid Organic Complexes for Fluorite and Calcite[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2022, 42(3): 135-141. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.03.018
Citation: LI Yingying, ZHANG Zhixiang, LEI Shimei, CHENG Yuhe, HUANG Haiwei, XU Shitong, WANG Baiqing, ZHANG Feng. Study on the Collection Properties of Lanthanide Metal-Benzohydroxamic Acid Organic Complexes for Fluorite and Calcite[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2022, 42(3): 135-141. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2022.03.018

镧系金属-苯甲羟肟酸有机配合物对萤石和方解石的捕收性能研究

  • 基金项目:
    国家级大学生创新创业训练计划项目(201910407001);江西省科技计划青年科学基金项目(20202BABL214019);2018年赣州市科技创新人才计划
详细信息
    作者简介: 黄海威(1986-), 男, 河北唐山人, 讲师, 博士, 主要从事矿物加工工程工艺流程设计与优化、浮选新型药剂开发、量子化学计算、分子动力学模拟、物质分离科学理论与工艺等研究工作
  • 中图分类号: TD971+.5;TD923+.13

Study on the Collection Properties of Lanthanide Metal-Benzohydroxamic Acid Organic Complexes for Fluorite and Calcite

  • 萤石、方解石等含钙矿物表面吸附位点同为钙质点, 导致脂肪酸、羟肟酸等常用氧化矿捕收剂对它们的选择性较差, 针对该问题提出利用含钙矿物阴离子的差异性来设计金属离子配合物捕收剂的思路。利用Ce-BHA配合物对萤石与方解石质量比1 GA6FA 1的人工混合矿进行一次粗选浮选试验, 最终可得萤石精矿CaF2品位78.92%、回收率74.77%, CaCO3品位11.08%、回收率24.23%, 分离效果良好。与单独使用BHA作捕收剂相比, 浮选精矿CaF2品位提高约26百分点, 回收率提高约50百分点, 表明该配合物捕收剂对萤石的选择性好。通过量子化学计算了多种镧系金属离子与苯甲羟肟酸(BHA)的作用情况及其在萤石、方解石表面的吸附行为, 结果显示最佳的配合物捕收剂组合为Ce-BHA, 与纯矿物浮选试验结果相符。

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  • 图 1  萤石纯矿物XRD衍射分析结果

    Figure 1. 

    图 2  方解石纯矿物XRD衍射分析结果

    Figure 2. 

    图 3  单矿物浮选试验流程

    Figure 3. 

    图 4  金属离子用量对萤石浮选的影响

    Figure 4. 

    图 5  金属离子用量对方解石浮选的影响

    Figure 5. 

    图 6  金属离子配合物浮选萤石和方解石试验流程

    Figure 6. 

    图 7  不同配比金属配合物对萤石可浮性影响

    Figure 7. 

    图 8  不同配比金属配合物对方解石可浮性影响

    Figure 8. 

    图 9  萤石(111)面与方解石(104)面slab模型

    Figure 9. 

    图 10  四种金属离子在萤石表面吸附情况模拟

    Figure 10. 

    图 11  四种金属离子在方解石表面吸附情况模拟

    Figure 11. 

    图 12  四种金属离子分别与BHA作用的模型

    Figure 12. 

    表 1  金属离子配合物/BHA浮选人工混合矿试验结果

    Table 1.  Results of flotation of mixed ores with metal ion complex/BHA  /%

    试验条件 精矿产率 精矿萤石品位 精矿萤石回收率 精矿方解石品位 精矿方解石回收率
    单独使用BHA 23.17 52.18 24.18 47.82 22.16
    1:2Ce+BHA 47.37 78.92 74.77 21.08 19.97
    1:2La+BHA 28.26 82.63 46.70 17.37 9.82
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    表 2  吸附前后原子键长及布居数变化情况

    Table 2.  Changes of atomic bond length and population before and after adsorption

    成键关系 吸附前 吸附后
    原子距离/Å 布居数 键长/Å 布居数
    F-La 2.729 / 2.488 0.02
    F-Ce 2.917 / 2.365 0.05
    F-Eu 2.900 / 2.405 -0.01
    F-Y 2.585 / 2.214 0.05
    O-La 2.645 / 2.330 0.19
    O-Ce 2.645 / 2.267 0.21
    O-Eu 2.645 / 2.478 0.17
    O-Y 2.645 / 2.143 0.24
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    表 3  吸附前后原子键长、布居数及吸附能变化情况

    Table 3.  Changes of atomic bond length, population and adsorption energy before and after adsorption

    成键关系 吸附前 吸附后 单分子吸附能/eV
    原子距离/Å 布居数 键长/Å 布居数
    O1-La 2.645 / 2.217 0.33 -4.9581
    O2-La 2.768 / 2.287 0.26
    O1-Ce 2.645 / 2.421 0.28 -13.2072
    O2-Ce 2.768 / 2.343 0.25
    O1-Eu 2.645 / 2.209 0.26 -1.4514
    O2-Eu 2.768 / 2.245 0.20
    O1-Y 2.645 / 2.068 0.35 -4.2267
    O2-Y 2.768 / 2.104 0.28
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出版历程
收稿日期:  2022-04-17
刊出日期:  2022-06-25

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