«——【·前言·】——»
我们研究了用捕收剂对不同钙矿物的选择性浮选回收，在羧酸酯基团之间有一个碳原子的双头捕收剂是磷灰石和萤石特异性试剂，而单羧酸酯表面活性剂对方解石表现出高特异性，为了理解酰胺基团的作用。
在相同的浮选条件下也测定了相同烷基链长度的简单常规捕收剂脂肪酸盐的浮选行为。还对这些试剂进行了补充实验。为了阐明用二羧酸盐表面活性剂获得的选择性，我们还计算了头部基团之间的距离，并与矿物表面上相邻钙原子之间的距离进行了比较。
发现高度的选择性可以通过这些距离的完美匹配来合理化。据我们所知，这是第一项根据控制捕收剂和矿物表面之间相互作用的分子识别解释复杂钙矿物体系中浮选选择性的研究。
«——【·介绍·】——»
矿业化学品行业的趋势是设计和销售为特定应用定制的定制性能化学品，而不是提供常规、通用、多用途的商品化学品作为浮选试剂=然而，工业上还没有找到萤石矿石选矿的解决方案和用于处理含碳酸盐的磷矿石。
因为为特定浮选应用设计微溶钙矿物的高选择性捕收剂是一项具有挑战性的任务。困难的出现是因为矿物的相似表面性质，即相同的螯合钙2+阳离子，从而对各种已知的浮选捕收剂产生类似的响应。
对于钙矿物的分离，含有长烷基链和单头基团的表面活性剂多年来通常被用作捕收剂。通常根据与矿物表面存在的金属离子结合的可行性来选择官能团。然而，如果矿石由具有相同表面金属离子的矿物组成，这种方法不能导致系统中存在的那些矿物的完全分离。
因此，差异抑制成为一种选择，并已用于许多复杂矿石的选择性浮选，即方解石-萤石-白钨矿、方解石-萤石、重晶石-萤石、方解石-磷灰石等；但是效率有限，为了找到对给定表面具有特异性的捕收剂，需要考虑与整个表面的相互作用。
仅仅考虑它与表面金属离子的络合化学是不够的，为此，具有两个官能团的捕收剂分子以便在钙矿物的浮选分离中实现矿物特异性。这些阴离子表面活性剂只有一个疏水尾，而极性部分由两个羧基组成，它们之间的距离不同。
为了比较，还合成并评价了一种单羧酸类似物，测定了这些新型捕收剂以及常规捕收剂在相同实验条件下的浮选效率。只为证明“智能”收集器的设计，能够识别钙矿物混合物中的特定矿物表面是实现优先浮选的一种方式。
之前，我们展示了为了识别特定的钙矿物表面，这些表面活性剂中羧基之间的间距很重要。在本研究中，讨论了驱动这种差异浮选行为的机制。最后，比较了双头试剂极性基团之间的理论距离和不同晶体中相邻Ca-Ca距离，以合理解释这些捕收剂的矿物特异性行为。
«——【·材料和方法·】——»
对于电位测量，氯化钠用作背景电解质，使用盐酸和氢氧化钠调节pH，单头收集器，钠N-十二烷酰基甘氨酸用作参考，也使用具有相同烷基链长度的常规捕收剂十二烷酸钠。在以前的论文中已经描述了捕收剂的合成。
这些矿物是以大于100克的大块形式收到的，这些首先在颚式破碎机中破碎，并使用不锈钢球磨机进一步减小尺寸，并进行筛选以收集38-150m尺寸部分。
对于电位测量，使用≤5 m的粒级，这是用砂浆研磨机产生的，然后在超声波浴中用5 m滤布筛网进行筛选。矿物样品的微浮选试验在100 mL池中进行，使用1g 38-150m粒级的纯矿物，在所需的pH值和捕收剂浓度下进行。
将矿物在Milli-Q水和捕收剂中的悬浮液调节10分钟，转移到Hallimond池中，并在环境温度下漂浮1分钟。回收的浮选颗粒质量与所用矿物颗粒总质量的商给出了浮选回收率。浮选实验每个重复至少3次，误差限为5%。
然而，在哈利蒙德浮选数据中没有误差线，因为这些实验只给出了趋势线。使用带有氘化硫酸三甘氨酸检测器的仪器进行傅里叶变换红外光谱测量。通过向KBr中加入不同但已知量的纯捕收剂，研磨均匀混合来制备标准曲线。
使用液压机制备颗粒，然后以透射模式立即记录光谱，以2 cm的分辨率扫描128次−1。衣柜下面的区域2-拉伸振动峰值被绘制并且最佳拟合直线被外推至低值。用C12MalNa处理磷灰石、方解石和萤石2浓度介于10 M和1000 M之间的收集溶液。
这种中间pH值非常适合这项特殊的研究，在该pH值下，水溶液是稳定的。在较高的pH值下，矿物表面变成高度负电荷，这阻碍了捕收剂接近表面。哈里蒙德浮选试验以通常的方式进行。
分别收集漂浮和未漂浮的颗粒部分，并用水洗涤，以除去矿物界面上任何松散结合的捕收剂。然后样品在室温下风干过夜。将干燥的样品与干燥的溴化钾混合至16.7重量%的矿物浓度，并记录光谱。捕收剂的吸附量与CH下的面积成正比2-拉伸振动峰值。
没有必要从涂覆有捕收剂的矿物的光谱中减去纯矿物的光谱，以找到仅吸附的捕收剂的光谱。其原因是矿物本身的贡献很小相比收藏者的贡献，为了完全消除来自矿物的小贡献，矿物光谱必须乘以适当的因子，然后从矿物收集器光谱中减去。
与简单地忽略矿物峰的小肩贡献相比，所有这些额外的数学运算在定量测量中产生更多的误差。没有对任何矿物收集器光谱进行基线校正，以避免对这些物理数据产生任何数学影响。与UV和TOC测量不同，FTIR测量可以直接估算吸附量。
在前两种方法中，只能测量溶液中剩余的捕集剂浓度，由此可以计算捕集剂的吸附量。但是，必须记住，部分捕收剂可能会因与溶解离子。因此，所有观察到的捕收剂浓度的降低不应被解释为矿物界面上的吸附。
«——【·结果·】——»
磷灰石浮选实验的结果。即使在600 M的中等浓度下，C12MalNa也能有效地浮选磷灰石2而对于C12GlyNa，需要最高浓度来获得几乎相同的功效。剩下的三个收集器显示几乎没有恢复。
萤石的浮选行为。可以看出，C12MalNa2即使在很低的浓度下也能回收萤石。所有其他捕收剂在低浓度下的回收率都很差；然而，随着捕收剂浓度的增加，回收率有了实质性的提高，并且实现高回收率所需的浓度在这些试剂之间没有太大差异。
研究了磷灰石和萤石的浮选回收率，pH值范围为2-12，方解石为6-12，捕收剂浓度为200 M3在pH值低于6时进行测量是不可行的。在这个中间浓度下，矿物的浮选在大多数pH值下既不太高也不太低。因此，通过避免限制收集器浓度，比较相对收集器效率变得更容易。
在低pH值条件下，除了C12GlyNa之外，所有捕收剂在某一点上都获得了良好的磷灰石回收率，而对于方解石而言，唯一获得较大回收率的捕收剂是在中高pH值条件下的C12GlyNa2与其他pH值相比，磷灰石和萤石的回收率略高。
而方解石在低pH值下唯一没有大量回收的捕收剂是C12MalNa2。萤石无疑是这一系列中最易浮选的矿物，除非pH值很高，它可以在整个pH值范围内用所有的捕收剂非常有效地浮选。
«——【·讨论·】——»
这篇论文的一些作者早些时候已经发表了类似主题的初步数据。然而，在那些先前的文章中，所采用的pH值或者相当高，或者不受控制。在后一种情况下，在捕收剂溶解性方面出现了一些困难，特别是对于C12MalNa2浓度较高时。
在pH 10.5时，表面活性剂的溶解度是合理的，但浮选回收率通常很低。另一方面，在自然pH值下，浮选回收率明显更好，但存在对表面活性剂溶解度的严重担忧。在这种条件下，可能会发生浮选。
但也可能通过捕收剂聚集体的非选择性沉淀而发生并且产生的浮选可能不是特定于矿物的。在进行这些实验时，人们认识到最好在较低的pH值下进行测试，但仍要在所有捕收剂在室温下都很好溶解的pH值下进行。
因此，在这里描述的工作中选择了9.2的中间pH值。在此pH值下，也可以在低捕收剂浓度下获得合适的浮选回收率。这里提供的一组浮选数据是全新的；没有从以前的文章中提取任何数据。
在本文中，我们将分子模拟作为一种工具来帮助解释实验结果，而分子模拟在以前的文章中是不存在的。在本文中，使用UV、FTIR和TOC对吸附量进行定量，并构建吸附等温线。本文与之前文章的另一个不同之处在于，我们在FTIR研究中使用了合适的浮选粒度。
我们分别定量分析漂浮和非漂浮部分。在以前的文章中，使用了小于5 μm的颗粒。如此小的颗粒对于浮选来说太细了，但是动机是具有更高的表面积，从而具有更好的FTIR信号。当FTIR被用作分析工具时，在浮选实验室中使用如此小的颗粒是一种常见的做法。
但缺点是该程序偏离了真实的程序。需要指出的是，这项研究是使用纯矿物进行的；因此，不同固体表面之间不存在对添加试剂的竞争。在真实的或人工混合的系统中，很可能存在对表面的竞争，并且捕收剂将在不同程度上吸附在所有可用的表面上。
«——【·结论·】——»
C12MalNa2似乎是磷灰石和萤石特异性试剂，而C12GlyNa是方解石特异性捕收剂。通过正确选择捕收剂，仔细控制浮选条件以及选择合适的捕收剂，将三种矿物相互分离应该是可行的。
在不存在任何用于浮选的活化剂/改性剂/抑制剂的情况下，证明了单一捕收剂可以有效地浮选磷灰石和萤石，而对方解石完全无效，尽管这三种钙矿物在其表面上具有相似类型的吸附位点。这种特异性在大范围的浓度和pH值下保持不变。
在本文中，我们假设这是由于矿物表面钙位和捕收剂中羧酸根基团之间的几何匹配而发生的，良好的试剂，C12MalNa2在羧酸酯基团之间有一个亚甲基。C12AspNa2和C12GluNa2具有两个或三个亚甲基作为间隔基的捕收剂在高pH下根本不浮选磷灰石。
很可能是由于几何不匹配，然而，对于方解石和萤石，这些捕收剂只有在加入量非常高的情况下才能浮选。同样，在所有这些情况下，观察到捕收剂头组距离和矿物吸附位点之间的距离匹配。
然而，当捕收剂在较低pH值下使用时，观察到大量浮选，此时它们在水中不具有良好的溶解性。在低pH值下，不溶性捕收剂或捕收剂聚集体可能吸附在矿物表面。然而，如果发生这种情况，通常没有选择性。
基于TOC、UV和FTIR结果构建的吸附等温线都表明多层组装发生在12世纪2在方解石表面吸附，但在磷灰石和萤石表面不吸附。然而，这种多层结构没有提供方解石表面的疏水化，并且没有观察到浮选。
«——【·参考文献·】——»
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普拉迪普，《矿物加工业的试剂设计和开发:科学挑战和工程问题》，1998年。
屠夫，《影响浮选的矿物学某些方面的实用指南》，2010年。
卡尔萨，《高性能表面活性剂的设计和选择》，1999年。
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