密度泛函理论及其在选矿中的应用
何桂春，
蒋巍，项华妹，齐美超，康倩（江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州341000）摘要：量子化学理论的发展特别是密度泛函理论的提出和发展成熟以及计算硬件水平的提高，使得通过计算对物质内部结构和其微观性质进行探索成为可能.文中对量子化学中的密度泛函理论进行了介绍，并就密度泛函理论在选矿中对矿物表面、矿物结构和浮选药剂的研究进行了阐述.通过对矿物表面、矿物结构以及浮选药剂分子的量子化学计算，可以得到矿物表面微观性质、矿物内部结构以及药剂分子与矿物的相互作用关系对矿物选别的影响.在应用密度泛函理论时，还要善于与具体实验和各种谱学方法相结合，这样才能为选矿工作提供坚实可靠的理论基础.
关键词：密度泛函理论；矿物表面；矿物结构；浮选药剂
中图分类号：TD954文献标志码：A
Density functional theory and its application in mineral processing
HE Gui-chun ，JIANG Wei ，XIANG Hua-mei ，QI Mei-chao ，KANG Qian
（School of Resource and Environmental Engineering ，Jiangxi University of Science and Technology ，Ganzhou 341000，China ）
Abstract ：The exploration to the mineral internal structure and microscopic properties becomes a reality with the development of quantum chemistry theory especially the density functional theory （DFT ）being put forward and fully developed and the improvement of computing hardware.This paper introduces the DFT and elaborates its applications to the mineral surface ，the mineral structure and the reagents in detail.The influence of the mineral surface microscopic properties ，the mineral internal structure and the interaction relationship between reagent molecules and minerals on the microscopic properties is obtained by applying quantum chemistry calculation to the mineral surface ，mineral structure and flotation reagent.DFT should be combined with specific experiment and spectroscopy methods to provide a solid and reliable theoretical basis to mineral processing.
Key words ：density functional theory ；mineral surface ；mineral structure ；flotation reagent
收稿日期：2013-12-26
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51104070）；江西省研究生创新专项资金项目（YC2013-S183）；江西理工大学研究生创新专项资金项目
（YC2012-X07）
作者简介：何桂春（1971-），女，博士，教授，主要从事矿物分选理论及工艺、矿冶二次资源综合利用等方面研究，E-mail ：447671348＠https://www.doczj.com/doc/dc1212184.html,.文章编号：1６７４-９６６９（２014）02-0062-05
DOI ：10.13264/https://www.doczj.com/doc/dc1212184.html,ki.ysjskx.2014.02.011
在选矿领域，多采用通过具体实验辅之以理论分
析的方法来分析探究矿物的可选性.比如，人们通过
测量矿物吸附浮选药剂的速率、强度、接触角以及浮
选溶液中pH 值、温度等的变化推断浮选药剂与矿物
的作用性质，分析其作用机理.随着科学技术的发展
尤其是近代物理技术的发展，各种谱学研究方法如X
射线光电子谱（XPS ）、紫外光电子谱（UPS ）、俄歇电
子谱（AES ）、二次离子质谱（SIMS ）、Rutherford 背散射谱（RBS ）、红外光谱（IR ）、漫反射红外光谱（FDIR ）以及溶液溶解作用法、矿物表面酸碱性、电性分析法等为选矿领域的研究带来了极大的方便，解决了一些难题.但是，这些方法仅仅停留在与药剂作用的矿物表面来研究问题，并没有深入的研究矿物的内部结构对浮选产生的影响.近些年来，随着量子化学理论的有色金属科学与工程第5卷第2期
2014年4月Vol.5，No.2Apr.2014Nonferrous Metals Science and Engineering