细粒锂云母的浮选及浮选过程固/液界面结构分子动力学模拟研究

Yichun has the richest lepidolite reserves in China. However, most of its lepidolite resources are in form of fine particles, the flotation behaviors of fine particles are different from those of large particles, because the surface physical and chemistry properties of fine particles are different from those of large particles. In this study, the properties of surface crystal chemistry, flotation behaviors and interaction between fine particle size of lepidolite and bubbles are studied through XPS, xRD, Zeta potential, contact angle, SEM image, flotation test and high speed camera photographing, the DLVO theory in fine particle system is investigated. Molecular dynamics simulation is used to study the effects of mixed collectors, inhibitor and multivalence metal cations on solid/liquid interfacial structure for system of water/mineral, the density profiles for water, hydrogen bonds distribution, collector adsorption morphology, diffusion in different regions, viscosity and adsorption sites are investigated in detail. The properties of interfacial structure is investigated at molecule level, the surface physical and chemistry principle of fine particle flotation are expounded, mineral flotability and mechansim for fine particles can be better understood. This study will enrich theory of fine particle flotation and will give new idea for flotation of fine particle size of lepidolite.

江西宜春地区有着我国最为丰富的锂云母资源，然而锂云母颗粒细小，细颗粒有区别于大颗粒不同的表面物理化学性质，矿颗粒的浮选行为发生根本变化。本项目以江西宜丰细粒锂云母为例，通过XPS、XRD、Zeta电位、接触角、扫描电镜、浮选实验、高速拍摄等测试表征手段，研究细粒锂云母矿物表面晶体化学性质、浮选行为以及细粒锂云母-气泡间相互作用，探讨DLVO理论在细粒浮选体系中的应用。应用分子动力学模拟，研究复合捕收剂、抑制剂、多价金属阳离子对水/矿物体系固/液界面结构的影响，分析体系中水分子密度分布、氢键分布、药剂的吸附形态、不同区域扩散性质、粘度性质、吸附位等，从分子层面探讨界面结构特点，阐明细粒浮选的表面物理化学原理，从而加深对细粒矿物的可浮性及浮选机理的认识。研究结果将丰富细颗粒浮选理论体系，为细粒锂云母的浮选分离关键技术提供思路。

针对江西宜春地区细粒锂云母矿浮选回收困难现状，研究细颗粒锂云母浮相关的技术问题，开展细粒锂云母浮选过程中固/液界面结构相关基础理论研究，对细颗粒浮选以及硅酸盐矿物浮选领域，以及提高锂瓷土矿资源利用效率，有较好的参考价值。本项目通过理论与实验研究，在细颗粒锂云母的浮选、细颗粒锂云母制备碳酸锂、矿渣云母的表面改性等方面进行的细致的研究，为细颗粒锂云母矿综合利用提供了可靠的技术支持。.（1）细颗粒锂云母矿物表征以及混合捕收剂体系对细颗粒锂云母的浮选研究，以阳离子的十二胺DDA和阴离子的油酸钠NaOL为混合捕收剂体系，对中低品位锂云母矿物的浮选进行试验研究和相关测试。（2）不同胺类捕收剂在细颗粒锂云母表面吸附，阐述了胺类捕收剂吸附在云母表面造成的亲疏水性以及水化状态的变化，以及造成伯胺类捕收剂和季胺类捕收剂浮选效果差异的原因；（3）制备温敏型聚合物捕收剂（p[NIPAM-co-DMAPMA]）用于细粒锂云母的浮选，相对于传统的胺类或者混合捕收体系，温敏型聚合物捕收剂对锂云母的选择性更高，浮选效果更佳；（4）锂云母/水体系固/液界面结构的分子动力学模拟，阐明了十二胺和混合胺类捕收剂的吸附对于锂云母表面的亲水性改变极为有效，验证了烷基胺捕收剂浮选锂云母的这一过程；（5）细颗粒锂云母制备碳酸锂工艺，研究了硫酸铵法提取碳酸锂技术路线，实验表明该路线能够应用于细颗粒锂云母提锂过程以及后续的铷铯分离；（6）矿渣云母的表面改性，进行了了云母/疏水性云母与聚丙烯共混后测试样条的力学性能对比。