1计算模型和方法-北京矿冶研究总院.DOC

菱镁矿与石英浮选分离的第一性原理研究 吴桂叶*朱阳戈郑桂兵 谭欣 刘国晨 张杰 （） 摘要：随着高品位菱镁矿资源的日益减少，。为了深入研究菱镁矿-石英的浮选分离机制，揭示菱镁矿石英与浮选药剂的作用原理，本文利用第一性原理对菱镁矿与石英的表面进行研究，并模拟了矿物与药剂的相互作用，得出菱镁矿与石英的分离系数。研究结果表明，两种矿物表面电负性和态密度的差异直接影响其与药剂的相互作用。通过分析药剂的分离系数，可以 关键词：菱镁矿、浮选、第一性原理、分离系数。 中图分类号: TD923+. 1 文献标识码: A First Principles Study on Magnesite and Quartz Flotation Separation Wu Guiye*, Zhu Yangge1, Yan Zhigang2, Zheng Guibing1, Tan Xin1, Liu Guochen1, Zhang Jie1 (1 State Key Laboratory of Mineral Processing, Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 100160, China 2 YingKou Institute Of DaLian University Of Technology, Liaoning 115003, China) Abstract: With the reserves of high grade magnesite resources reducing increasingly, it is more and more important significance to develop low-grade magnesite resources. In order to further study of magnesite and quartz flotation separation mechanism, reveal the principle of flotation reagents with magnesite and quartz, based on first principles of magnesite and quartz mineral surface was studied, and simulated the mineral and reagents interaction, then draw the separation factor. The research results show that electronegativity and density of states difference between the two mineral surfaces directly affects its interaction with reagents. By analyzing the separation coefficient of different reagents, we can provide guidance on for research and development of flotation reagents. Key Words: Magnesite, quartz, Floation, First Principles, Separation Coefficient. 前言 我国菱镁矿资源丰富，已探明储量处于世界第一位[1]。但是多年来菱镁矿资源的过度开采，使得MgO含量46%以上的高品位资源严重透支[2]。与此同时，占总储量60%以上的低品位菱镁矿却被废弃，造成资源的严重浪费和环境污染[3]。硅钙杂志含量高是制约低品位菱镁矿开发利用的一个重要因素。菱镁矿主要用于化工、冶金、玻璃等行业工业熔炉所需的耐火内衬材料，低品位菱镁矿中的SiO2在煅烧过程中形成易溶性的硅酸盐，显著降低耐火材料强度[4]。因此，利用浮选脱除菱镁矿中的杂质，对我国菱镁矿资源的具有重要意义。 近年来，计算机化学逐渐被引入到浮选领域，采用计算方法分析矿物表面性质日趋成熟。矿物晶体结构的差异决定了矿物的浮选行为[-6]，很多研究者采用理论计算模拟药剂分子与矿物的相互作用，对药剂的作用机理及矿物的浮选行为研究到重要的指导作用[7-]。虽然菱镁矿与石英的浮选分离已经进行了，但是对于该体系的晶体结构分析、表面能及表面原子态密度之间的联系还缺乏系统全面的研究。 本研究利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了菱镁矿与石英表面能及表面原子态密度，运用分子力学模拟了该体系矿物与药剂分子的相互作用能，深化了两种