含硫捕获剂与硫化矿表面作用的理论研究

摘要

有效富集硫化矿在矿物加工工业中非常关键，其中最主要且应用最广泛的方法是浮选法。本文主要利用量子化学计算方法对硫化矿(方铅矿、黄铜矿)模型与捕获药剂(乙基黄酸盐[CH<,3>CH<,2>OCS<,2><'->，EO]和乙基三硫代碳酸盐[CH<,3>CH<,2>SCS<,2><'->，ES]等)之间的相互作用进行了研究。通过计算的结果分析作用点区域的几何结构、电子结构以及能量分析，得到了硫化矿位点与捕获剂之间吸附强弱的关系，同时对药剂结构变化对可能影响吸附作用的效果进行了预测。 对于方铅矿表面结果表明：当捕获剂吸附在项角和棱上时，作用相对较强，此时捕获药剂与矿物表面作用相对较大并且尽可能采用以双齿的化学吸附方式，作用原子间距离接近于方铅矿晶体内部Pb-S之间的距离；而在面上吸附时，吸附相对变弱，对应的吸附能相对较小，并且只采用了单齿吸附方式，作用原子间距离也相对较长。表明浮选药剂在吸附过程中将首先与顶角和棱上的Pb原子作用。通过比较EO和ES的吸附，发现EO的吸附作用优于ES作用，NBO分析和前线轨道分析认为相对于药剂ES，EO中的O原子有较强离域特征，使得它可以与药剂作用基团(-CS<,2.)之间形成较大的离域π键，从而使得EO可以较好地分散由Pb原子上反馈回来的电子，使得整个体系变得相对稳定。由此猜测，如果EO中的O原子换为离域性能更好的原子或基团(如：N原子)，有可能会得到捕获性能更好的捕获剂。对于黄铜矿的计算表明：捕获剂(硫醇和硫醚)与之存在相互作用，它们之间采用了“双核-硫-桥键”的吸附模式。几何结构分析发现药剂的作用原子与Cu之间的作用可能比Fe强。NBO分析说明黄铜矿中Fe的d轨道中有四个单电子，而Cu为的d轨道中没有单电子的存在。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1矿物表面的理论基础

1.2矿物表面研究的常规方法

1.2.1各种谱学研究的方法

1.2.2溶解吸附实验法

1.2.3接触角测定法

1.2.4矿物表面酸碱性和表面电性分析法(酸碱滴定法)

1.2.5掠角X光绕射分析技术(CTR)

1.3矿物表面研究的意义及前景

1.4本论文的研究内容

第二章量子化学计算方法理论基础

2.1 Abinitio从头计算

2.2.1闭壳层体系的HFR方程

2.2.2开壳层体系的HFR方程

2.2.3电子相关能校正

2.2密度泛函(DFT)理论的基本原理

2.2.1 Thomas-Fermi模型

2.2.2 Hohenberg-Kohn定理

2.2.3局域密度近似

2.2.4 HF/DFT杂化交换相关泛函

2.2.5基组的选择

2.2.6对密度泛函理论的评价

2.3自然键分子轨道(NBO)分析

2.3.1单电子密度算符＾p(1，1’)和单电子密度矩阵D

2.3.2自然原子轨道

2.3.3自然杂化轨道和自然键轨道

2.3.4自然定域分子轨道

2.4基组重叠误差

第三章关于方铅矿的表面吸附研究

3.1模型的建立

3.2计算方法以及基组的选择

3.3结果与讨论

3.3.1表面的相互作用

3.3.2NBO分析

3.3.3前线轨道分析

第四章关于黄铜矿的表面吸附初探

4.1模型建立、药品及基组的选择

4.2计算方法以及基组的选择

4.3结果与讨论

4.3.1相互作用

4.3.2 NBO分析

第五章结论

第六章附录噻吩及其衍生物低聚物性质的理论研究

6.1引言

6.2计算模型与方法

6.3结果与讨论

6.3.1结构的稳定性

6.3.2取代基与聚合度大小对聚合物光电性能及其稳定性的影响

6.4结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

作者简介及导师简介