铁矿反浮选有机大分子螯合抑制剂设计合成及其作用机制研究

Iron concentrate grade is an important factor affecting the smelting. How to efficiently raise iron and reduce impurity is an important problem currently facing . Reverse flotation is an effective method. One of the key technical difficulties is to resolve the defects of weak depression and poor selectivity of depressants.From this point, Organic macromolecules chelating depressants were designed and assemblied with strong depression and high selectivity by introducing micromolecule depressant easily chelating with Fe3+ into hydrophilic polymaleic anhydride skeleton. Their chelating molecule structures can be adjusted according to the mineral components inhibited in different types of minerals flotation. So they have strong depression and good selectivity. Molecular quantum chemistry and energy optimization calculations were carried out by computer molecular modeling software (Materials Studio). Electronegativity, HLB, and so on, were calculated. The effects of molecular weight, micromolecule structures, grafting, synergies of micromolecule structures on depression properties of depressants were studied. The relationship between structures and performances was summarized, and the inherent regularity was revealed. Intramolecular regulation mechanism were established. All of these provide a scientific theoretical basis for development of organic macromolecular chelating depressants in reverse flotation of iron ore.

铁精矿品位是影响冶炼的重要因素，如何高效"提铁降杂"是目前面临的一项重要难题。反浮选是一种行之有效的方法，其关键技术难点之一在于解决抑制剂抑制力弱、选择性差的缺陷。课题以此为切入点，借助于亲水性聚马来酸酐为大分子骨架，然后引入易于与Fe3+形成螯合物的小分子结构，设计组装一种强抑制力、高选择性有机大分子螯合抑制剂，其结构可根据不同矿种浮选时所需抑制矿物成分的需求来进行某些螯合结构分子调控与组装，使其兼具良好的选择性和较强的抑制力。课题采用计算机分子模拟软件（Materials Studio）对药剂分子进行量子化学和能量最优化等计算，半经验计算其相关参数（电负性、HLB值等），重点研究分子量，小分子母体结构、接枝率、母体分子间组合协同作用对药剂分子抑制性能的影响，总结归纳其结构与性能之间的关系，揭示其内在规律，建立分子内部可调控机制，为铁矿反浮选大分子有机螯合抑制剂的研发提供科学理论依据。

铁精矿品位是影响冶炼的重要因素，如何高效"提铁降杂"是目前面临的一项重要难题。反浮选是一种行之有效的方法，其关键技术难点之一在于抑制剂的设计和应用。本课题借助于亲水性聚马来酸酐为大分子骨架，设计合成了PQW、PSY、PAN三个系列的赤铁矿大分子抑制剂，利用半经验计算方法和量子化学计算方法，探讨了抑制剂结构与性能的关系及内在规律，研究了其分子内部药剂协同作用，探讨了其可调控机制，并通过单矿物和人工混合矿试验系统研究了其抑制性能；采用动电位、红外光谱、X射线光电子能谱分析（XPS）等测试方法对其作用机理进行了探讨，最后提出了PAN的抑制机理模型。并针对阴离子浮选体系石灰活化石英的机理进行了第一性原理研究。基本达到了预期目标。.电负性、浮选特性指数以及HLB计算结果表明，所设计的PAN抑制剂效果相对较好；前线轨道能量计算结果证实PAN与赤铁矿的相互作用要强于PSY、淀粉和PQW；MS模拟计算相互作用能结果同样表明：这三种抑制剂与淀粉和赤铁矿的相互作用能大小顺序为：PAN＞PSY＞St＞PQW，PAN作用最强；综合考虑，PAN的抑制能力相对较强，且选择性好。人工混合矿浮选分离试验结果表明：PAN作为抑制剂时，其用量为12mg/L时，十二胺用量30mg/L，pH11条件下，可得到品位65.24% ，回收率为98.29%的铁精矿，效果优于淀粉。.赤铁矿新型抑制剂的研发有利于推动我国铁矿资源的高效综合利用水平，同时减少对淀粉抑制剂的依赖，为新型环保抑制剂的研发提供新的思路，进一步提升我国铁矿反浮选抑制剂研究方面的技术优势，为我国难选赤铁矿选别提供技术保障和支持。