1、我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量日益增長(zhǎng)，而國(guó)內(nèi)鐵礦石資源嚴(yán)重自給不足，導(dǎo)致我國(guó)鐵礦石對(duì)外依存度2012年及2013年高達(dá)65％以上。我國(guó)鐵礦資源豐富，但大多數(shù)都是難選礦，嵌布粒度細(xì)，含鐵硅酸鹽礦物共生，僅通過磁選，石英與磁鐵礦連生體容易進(jìn)入鐵精礦中，導(dǎo)致鐵精礦含SiO2高、質(zhì)量低，需采用陽離子反浮選工藝對(duì)磁選粗精礦進(jìn)行再次選別，然而目前常用的陽離子捕收劑存在分選效果差、泡沫不易破碎導(dǎo)致難以正常生產(chǎn)、難降解等問題。
　　為解決以上難題，本文在國(guó)家86

2、3計(jì)劃“典型浮選藥劑的降解性能及其環(huán)境安全性評(píng)價(jià)”(No.2007AA06Z123)的資助下，進(jìn)行高效綠色環(huán)保的新型陽離子捕收劑開發(fā)研究。
　　1.從陽離子捕收劑基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計(jì)了一系列新型季銨鹽陽離子捕收劑：?jiǎn)熙ゼ句@鹽（M301），雙子雙酯季銨鹽（M302，M303），十二胺改性季銨鹽（M331），不對(duì)稱雙子季銨鹽（M332），對(duì)稱型雙子季銨鹽（M333）。采用Gaussian09量子化學(xué)軟件對(duì)各藥劑分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，得到鍵長(zhǎng)

3、、鍵角及二面角等結(jié)構(gòu)參數(shù)，證明了設(shè)計(jì)的合理性。
　　2.通過季銨化反應(yīng)、酯化反應(yīng)定向合成了上述新型季銨鹽陽離子捕收劑，采用四苯硼鈉滴定法測(cè)試合成產(chǎn)品純度，完備各藥劑最佳合成條件，較高產(chǎn)率地獲得了設(shè)計(jì)產(chǎn)品。采用核磁共振與紅外光譜測(cè)試手段驗(yàn)證合成產(chǎn)品即為目標(biāo)產(chǎn)物。
　　3.單礦物浮選試驗(yàn)中新型藥劑M332與M303在低濃度下得到石英與磁鐵礦上浮率差值在90％以上，十二胺上浮率差值僅有73.29％，說明M303與M332比十二胺分

4、選性高很多。人工混合礦試驗(yàn)結(jié)果表明M303、M331及M332選礦效率分別為74.23％、76.89％和75.97％，比十二胺選礦效率（71.99％）高。
　　4.運(yùn)用量子化學(xué)軟件Material Studio6.0中CASTEP模塊對(duì)浮選目標(biāo)礦物的晶體表面性質(zhì)進(jìn)行研究，得到石英與磁鐵礦的晶體能帶結(jié)構(gòu)圖、總（分）態(tài)密度圖以及電荷布局，揭示了石英與磁鐵礦晶體表面的藥劑吸附活性點(diǎn)。Zeta電位測(cè)試結(jié)果：石英的等電點(diǎn)<3，磁鐵礦的等電點(diǎn)

5、為6.26，新型季銨鹽陽離子捕收劑主要以靜電作用優(yōu)先在石英表面吸附。紅外光譜圖測(cè)試結(jié)果表明新型藥劑除在石英表面有靜電作用與氫鍵作用外，還與石英間有成鍵作用產(chǎn)生，而新型藥劑在磁鐵礦表面的作用為可逆物理吸附。
　　5.采用Gaussian09軟件以及Material Studio6.0軟件中DMol3模塊分別對(duì)各藥劑分子與石英晶體進(jìn)行量子化學(xué)計(jì)算。量子化學(xué)計(jì)算中建立了各藥劑與其浮選性能的定量構(gòu)效關(guān)系，并得到前線軌道能量差大小與選礦效率

6、間的線性擬合公式：y=-0.0199x+1.5896以及藥劑的偶極矩與石英上浮率的線性擬合公式：y=1.2625x-65.853。將藥劑量子化學(xué)參數(shù)代入以上公式進(jìn)行計(jì)算可提前對(duì)藥劑的浮選性能進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定量分析。
　　6.酒鋼焙燒磁選精礦含鐵54％左右，通過新型藥劑反浮選，鐵精礦含鐵可提高到61％以上，二氧化硅含量可降低6個(gè)百分點(diǎn)，新藥劑改善了浮選藥劑耐低溫性，浮選泡沫易碎性和生物降解性能。量子化學(xué)分析結(jié)果與浮選試驗(yàn)結(jié)果表明含有