王介良 刘 龙 程泽宇 曹 钊

(1.内蒙古科技大学矿业与煤炭学院,内蒙古 包头 014010;2.内蒙古矿业工程重点实验室,内蒙古 包头 014010;3.白云鄂博共伴生矿资源高效综合利用省部共建协同创新中心,内蒙古 包头 014010)

稀土是极重要的战略金属资源,目前已知稀土矿物大约有169种,具有工业开采和实用价值的稀土矿物仅十几种,主要包括氟碳铈矿、独居石、氟碳钙铈矿、铈铌钙钛矿、磷钇矿、褐钇铌矿、离子吸附型稀土矿等[1-2]。其中氟碳钙铈矿常与氟碳铈矿伴生,在我国白云鄂博矿、四川牦牛坪稀土矿及微山湖稀土矿均有分布[3],美国雪鸟稀土矿[4]、哥伦比亚穆佐翡翠稀土矿[5]则是以氟碳钙铈矿为主的稀土矿。

浮选是回收稀土的主要方法,矿物晶体化学性质影响浮选药剂在矿物表面的吸附,是决定稀土与脉石矿物可浮性差异的根本原因[6]。目前,稀土矿选矿技术及理论研究主要集中于氟碳铈矿、独居石等稀土矿物[7-8]。CAO 等[9]采用密度泛函理论计算,研究了氟碳铈矿结构和电子性质及表面性质对浮选的影响机制;ESPIRITU 等[10]通过浮选、第一性原理计算等方法,研究了矿物溶解组分对氟碳铈矿、独居石和白云石浮选的影响;史新章等[11]采用密度泛函理论计算,发现辛基羟肟酸(OHA)通过取代水,能在独居石表面形成五元环吸附态。而针对氟碳钙铈矿的研究甚少,尤其在氟碳钙铈矿晶体化学性质方面的研究十分欠缺。

本文基于密度泛函理论,采用分子模拟方法,研究氟碳钙铈矿解离面特性、能带结构、态密度、电荷密度及差分电荷密度等表面性质,探明阴离子捕收剂辛基羟肟酸在氟碳钙铈矿表面的吸附机制,为氟碳钙铈矿选矿实践提供理论依据,完善稀土氟碳酸盐矿物浮选理论体系。……