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论文设计并合成了三种新型的羧基羟肟酸类捕收剂3,3-二羟氨甲酰基十一酸(BHUA)、3,3-二羟氨甲酰基十三酸(BHTA)和3,3-二羟氨甲酰基十五酸(HCPA),并用红外光谱和元素分析等手段对化合物的结构进行了表征。采用三种合成的羧酸羟肟酸类捕收剂对一水硬铝石、高岭土和伊利石三种单矿、混合矿物和实际矿进行了浮选试验。通过吸附量、红外光谱和Zeta电位的测定等方法,研究了羧基羟肟酸捕收剂在铝硅矿物表面的吸附机理。
基于捕收剂分子中要同时含有极性基和非极性基的结构要求,构建了含羧基和羟肟基的分子结构模型。然后对该类结构的捕收剂分子性能进行了预测,量子化学计算结果——分析分子前线轨道能量、电荷分布以及分子的HOMO、LUMO分布图等各项指数都说明三种捕收剂活性顺序为BHUA>BHTA>HCPA。
单矿物浮选实验结果表明:羧基羟肟酸类捕收剂的捕收能力受矿浆pH值的影响较大,随pH值的增大,一水硬铝石和铝硅盐的可浮性先增大,然后减小,在pH=7时达到最大,三种矿物的可浮性大小顺序为一水硬铝石>高岭石>伊利石。羧基羟肟酸类捕收剂对矿物捕收能力强弱顺序为BHUA>BHTA>HCPA。对人工混合矿的分选试验表明:三种羧基羟肟酸类捕收剂中,BHUA对两种人工混合矿均具有很强的捕收选择性,可实现两种人工混合矿的良好浮选分离。通过实际矿浮选试验可知:与传统捕收剂油酸相比,羧基羟肟酸类捕收剂BHUA具有选择性高,用量少等优点,有用于正浮选的潜力。
通过吸附量、红外光谱和Zeta电位等手段的研究可知:捕收剂BHUA在一水硬铝石表面具有较强的吸附能力,而在铝硅矿物表面上的吸附能力较差。由此可以推测BHUA通过化学键吸附在一水硬铝石表面上,这种化学键可能是通过羧基和羟肟基中带有未成对电子的氧原子与矿物上的铝原子螯合形成的;而羧基羟肟酸主要是通过氢键或静电力吸附在高岭土和伊利石表面上。