辉钼矿颗粒“棱”上阳离子-π键的选择性形成及其疏水机理研究

The difficult ores, i.e., lower-grade, more- harmful composition and fine-disseminated ores have gradually increased. Flotation pulp properties become more complicated. The problem is increasingly prominent, that molybdenite particles "edge" has a harmful effect on flotability of molybdenite. In this research, cation – π bond theory was first introduced in the floatation of molybdenite for improving hydrophobic of “edge” of molybdenite. the surface chemistry, computational chemistry, quantum chemistry, physical chemistry, solution chemistry and so on, were used to compute entropy change, enthalpy change, minimum energy configuration and molecular system structure of cation –π bond formation. Combining the advanced test technology, analyse selective recognition between cationic and aromaticity system from energy and structure perspective, and build mechanism model of cation –π bond selective formation of molybdenite particles "edge". Study on the influence of pulp properties on cation –π bond selective formation of molybdenite particles "edge", analyse the influence of cation –π bond formation of molybdenite particles "edge" on its surface electrical behavior, wettability, adsorbability, and build mechanism model of synergistic effect between polycyclic aromatic hydrocarbon (cation –π bond) and nonpolar oil (Van der Waals force). This study can provide theoretical basis for perfecting molybdenum floatation theory and overcoming the harmful effect of molybdenite particles "edge" on the floatability of molybdenite in recycled water.

针对钼矿石逐渐趋于贫细杂化和浮选矿浆性质变得愈加复杂，引起辉钼矿颗粒“棱”对其可浮性的不良影响日渐突出的问题。本研究首次将阳离子-π键理论引入辉钼矿浮选，用来增强辉钼矿颗粒“棱”的疏水性。综合运用表面化学、计算化学、量子化学、物理化学、溶液化学等理论，计算阳离子-π键形成过程中焓变、熵变、最低能量构型和分子体系的结构，并结合先进测试技术，从能量、结构的角度分析芳香性体系对阳离子的选择性识别作用，构建辉钼矿颗粒“棱”上阳离子-π键选择性形成机理模型；探明矿浆性质对辉钼矿颗粒“棱”上阳离子-π选择性键形成过程的影响机制，分析辉钼矿颗粒“棱”上阳离子-π键的形成对其表面电性、润湿性及吸附特性的影响规律，构建辉钼矿浮选过程中辉钼矿表面稠环芳烃(阳离子-π键)和烃油(范德华力)协同作用的机理模型。本研究可为完善辉钼矿浮选理论，减弱回水选钼过程中辉钼矿颗粒“棱”对其可浮性的不良影响提供理论依据。

本项目针对钼矿石逐渐趋于贫细杂化和浮选矿浆性质变得愈加复杂，引起辉钼矿颗粒“棱”对其可浮性的不良影响日渐突出的问题，首次将阳离子-π键理论引入辉钼矿浮选，研究了辉钼矿颗粒“棱”上阳离子-π 键的选择性形成机制，分析了矿浆性质对辉钼矿颗粒“棱”上阳离子-π 键选择性形成过程的影响机制，探讨了辉钼矿颗粒“棱”上阳离子-π键的形成对其疏水性改善机制。主要得到以下结果：①Ca2+与MoO42-反应并在辉钼矿“棱”上覆盖一层难溶性CaMoO4薄膜；芳香体系(PAH)具有很大的电负性能，通过电荷转移与辉钼矿“棱”上吸附的阳离子结合，产生阳离子-π键作用，使芳香体系牢固地附着在辉钼矿“棱”上；同时，PAH与辉钼矿“棱”上MoO42-存在π-π作用，使MoO42--Ca2+-PAH之间构成了稳定的π-阳离子-π夹心复合结构，进一步增强了PAH与辉钼矿“棱”的作用，致使PAH吸附在辉钼矿“棱”上的牢固程度进一步加强。②水分子的偶极性使其在金属阳离子周围呈有规律的排布，与金属阳离子发生水合作用形成水合离子，降低辉钼矿“棱”的疏水性。阳离子-π键作用具有较高的选择性，溶液中的其他阳离子较难对其产生干扰。对于阴离子的竞争吸附来说，主要取决于溶液阴离子与钙离子反应生成沉淀物的难易程度，该竞争反应产物溶解性越小越容易对阳离子-π键形成和稳定产生不良影响，阳离子-π键越容易断裂。③辉钼矿颗粒“棱”上阳离子-π键的形成能够降低辉钼矿表面的动电位，提高辉钼矿表面的疏水性，特别是面棱比较小的微细粒级辉钼矿颗粒，能够提高微细粒级辉钼矿颗粒表面张力，增大其与气泡的粘着功，有利于微细粒级辉钼矿的浮选过程；并且稠环芳烃仅吸附在辉钼矿的棱上，不会对柴油在辉钼矿面上的吸附产生不良影响。本研究成果为完善辉钼矿浮选理论，减弱复杂回水选钼过程中辉钼矿颗粒“棱”对其可浮性的不良影响提供了理论依据。