海藻酸钠强化油酸钠浮选分离白钨矿与方解石的第一性原理研究

王森, 梁栋, 卜显忠, 宛鹤, 薛季玮, 张崇辉, 宋学文. 海藻酸钠强化油酸钠浮选分离白钨矿与方解石的第一性原理研究[J]. 矿产保护与利用, 2023, 43(6): 79-85. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.06.009
引用本文: 王森, 梁栋, 卜显忠, 宛鹤, 薛季玮, 张崇辉, 宋学文. 海藻酸钠强化油酸钠浮选分离白钨矿与方解石的第一性原理研究[J]. 矿产保护与利用, 2023, 43(6): 79-85. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.06.009
WANG Sen, LIANG Dong, BU Xianzhong, WAN He, XUE Jiwei, ZHANG Chonghui, SONG Xuewen. First−principles Study on Sodium Alginate Enhanced Sodium Oleate for Flotation Separation of Scheelite and Calcitee[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2023, 43(6): 79-85. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.06.009
Citation: WANG Sen, LIANG Dong, BU Xianzhong, WAN He, XUE Jiwei, ZHANG Chonghui, SONG Xuewen. First−principles Study on Sodium Alginate Enhanced Sodium Oleate for Flotation Separation of Scheelite and Calcitee[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2023, 43(6): 79-85. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.06.009

海藻酸钠强化油酸钠浮选分离白钨矿与方解石的第一性原理研究

  • 基金项目: 陕西省重点研发计划国际合作项目-重点项目(2021KWZ-16)
详细信息
    作者简介: 王森(1984—),男,副教授,硕士研究生导师,研究方向为选矿技术研究、矿业开发与秦岭生态保护,E-amil:wangsen@xauat.edu.cn
    通讯作者: 卜显忠(1977—), 男, 教授, 博士, 博士研究生导师,E-mail:buxianzhong@xauat.edu.cn
  • 中图分类号: TD923;TD91

First−principles Study on Sodium Alginate Enhanced Sodium Oleate for Flotation Separation of Scheelite and Calcitee

More Information
  • 白钨矿与方解石的浮选分离一直是研究热点。考察了油酸钠体系下海藻酸钠对白钨矿与方解石浮选分离的影响,采用密度泛函理论,分别建立水−矿物、海藻酸钠−矿物、油酸钠−矿物三种吸附模型,比较了吸附能的差异。研究结果表明,加入海藻酸钠作为抑制剂后,当油酸钠用量为50 mg/L、海藻酸钠用量为10 mg/L、矿浆pH=9时,白钨矿和方解石回收率分别为83.20%、5.20%,分选效果良好。计算结果表明,在水体系中,海藻酸钠和矿物表面均发生吸附,但在方解石表面的吸附强于在白钨矿表面的吸附,海藻酸钠作用后油酸钠在方解石表面的吸附能为43.20 kJ/mol、在白钨矿表面的吸附能为−136.32 kJ/mol,这说明海藻酸钠在油酸钠体系下能够选择性抑制方解石,而白钨矿不受影响,原子力显微镜(AFM)观察结果同时也证实了大量海藻酸钠吸附在方解石表面。研究结果可为白钨矿、方解石的浮选分离提供理论指导。

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  • 图 1  (a)白钨矿(111)表面模型;(b)方解石(104)表面模型

    Figure 1. 

    图 2  海藻酸钠用量对浮选回收率的影响

    Figure 2. 

    图 3  水分子在白钨矿(a)、方解石(b)表面吸附后的模型

    Figure 3. 

    图 4  海藻酸钠分子(a)在白钨矿(b)、方解石(c)表面吸附后的模型

    Figure 4. 

    图 5  油酸钠分子(a)在白钨矿(b)、方解石(c)表面吸附后的模型

    Figure 5. 

    图 6  海藻酸钠在矿物表面吸附前、后的态密度

    Figure 6. 

    图 7  白钨矿表面(a)、方解石表面(c)及海藻酸钠吸附在白钨矿表面(b)、方解石表面(d)的AFM图

    Figure 7. 

    表 1  表面能计算结果

    Table 1.  Calculation results of surface energy

    白钨矿表面层数69121518
    表面能/(kJ·mol−1)0.73320.74550.74580.74760.7562
    方解石表面层数1215182124
    表面能/(kJ·mol−1)0.42350.42260.43680.43960.4462
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    表 2  水分子在矿物表面的吸附能

    Table 2.  Adsorption energy of water molecules on mineral surface

    矿物E(surface+H2O)/eVEsurface/eVEH2O/eVEads/eVEads/ (kJ·mol−1)
    白钨矿−96589.82−96119.27−469.77−0.78−74.88
    方解石−25291.69−24819.82−469.80−2.07−198.72
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    表 3  海藻酸钠分子在矿物表面的吸附能

    Table 3.  Adsorption energy of sodium alginate molecules on mineral surface

    矿物·E(surface+SA)/eVEsurface/eVEsa/eVEads/eVEads/(kJ·mol−1)
    白钨矿−101582.08−96119.27−5459.31−3.5−336.00
    方解石−30284.64−24819.82−5457.50−7.32−702.72
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    表 4  水体系中海藻酸钠在矿物表面的吸附能 /(kJ·mol−1)

    Table 4.  Adsorption energy of sodium alginate on mineral surface ( in water)

    吸附方式Eb吸附方式EaEads
    白钨矿+水−74.88白钨矿+海藻酸钠−336.00−261.12
    方解石+水−198.72方解石+海藻酸钠−702.72−504.00
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    表 5  油酸钠分子在矿物表面的吸附能

    Table 5.  Adsorption energy of sodium oleate molecule on mineral surface

    矿物E(surface+OA) /eVEsurface /eVEOA /eVEads /eVEads /(kJ·mol−1)
    白钨矿−101658.23−96119.27−5534.04−4.92−472.32
    方解石−30378.73−24819.82−5552.04−6.87−659.52
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    表 6  水体系中油酸钠在矿物表面的吸附能 /(kJ·mol−1)

    Table 6.  Adsorption energy of sodium oleate on mineral surface (in water)

    吸附方式Eb吸附方式EaEads
    白钨矿+水−74.88白钨矿+油酸钠−472.32−397.44
    方解石+水−198.72方解石+油酸钠−659.52−460.80
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    表 7  海藻酸钠作用后油酸钠在矿物表面吸附能 /(kJ·mol−1)

    Table 7.  Adsorption energy of sodium oleate on mineral surface after the action of sodium alginate

    吸附方式Eb)吸附方式Ea吸附方式Eads
    白钨矿+
    海藻酸钠
    −261.12白钨矿+
    油酸钠
    −397.44白钨矿+
    海藻酸钠+
    油酸钠
    −136.32
    方解石+
    海藻酸钠
    −504.00方解石+
    油酸钠
    −460.80方解石+
    海藻酸钠+
    油酸钠
    43.20
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出版历程
收稿日期:  2023-09-27
刊出日期:  2023-12-25

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