Аннотация
В работе показана эффективность компьютерной технологии и химических программ для изучения кластеров реагентов, которые содержат две группы: гидрофильную группу, взаимодействующую с водой, и функциональную группу, способную избирательно закрепляться на поверхности депрессируемых минералов. Определены компьютерные параметры минералов, реагентов. Разработана методика прикрепления различных сульфгидрильных собирателей к отдельным атомам меди и молибдена кластеров минералов (процесс докинга) и вычислена величина ПОАСа. Созданы модели собирателей с гидроксильными радикалами и с присоединенной водой. Впервые вычислена величина энергии водородной связи отдельных гетероатомов молекулы собирателя с водой. Детально изучены системы кластеров минералов меди и кластеров медных минералов с сульфгидрильными собирателями. Для медных минералов обнаружена вторичная свободная молекулярная орбиталь, которая будет способствовать переносу электронной плотности с минерала на атомы собирателя. Установлено, что энергии водородной связи между тионной серой и водородом воды колеблется от –1,92 до – 8,42 Дж/моль. Энергии водородной связи между тиольной серой и водородом воды составляет –9,97 Дж/моль. Наибольшая величина энергии водородной связи характерна для водорода гидроксильной группы собирателя и кислорода воды. Эта величина характеризуется величинами от –5,32 до –26,90 Дж/моль. Наиболее гидрофобной является 3,4-дигидроксибензодитионовая кислота. Диэтанолдитиокарбаминовая кислота (ДЭДТН) обладает высокой депрессирующей способностью, так как величина энергии водородной связи с водой максимальна и составляет –26,9 Дж/моль. Реагент ИМ-ДА обладает низкой депрессией минералов, так как у него водородная связь порядка –13,0 Дж/моль. Изучены межмолекулярные комплексы с водородной связью, образующиеся между молекулами тионокарбаматов и водой. Наибольшей гидрофилизирующей способностью обладает О-бутил-бензоилтионокарбамат (ББТК). Таким образом, компьютерное моделирование исследованных реагентов позволило заранее оценить их технологические свойства при флотации медных минералов.
Ключевые слова
Компьютерное моделирование, собиратели с гидроксильными радикалами, тионокарбаматы, программа МОРАС 2012, водородная связь, органические депрессоры.
1. Kurkov Aleksander, Pastukhova Irina. Computer modeling of the structure and action of a new class of organophosphorous collectors. Procceeding of the X1V Balcan Mineral processing Congress, Tuzla, 14–16 Joni 2011(edit.by Suncica Masic). 2011. Vol. 11.
2. Molecular Modeling for the Design of Novel Performance Chemicals and Materials, (Ed.) Beena Rai, ISBN: 9781439840788, ISBN 10: 1439840784, Publication Date: March, 2012.
3. Соложенкин П.М. Квантово-химические и молекулярно-динамические аспекты прогнозирования свойств собирателей металлов из продуктивных растворов цветных металлов // Труды международного научного симпозиума «Неделя горняка 2012»: сб. статей. Отдельный выпуск горно-информационного аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). М.: Горная книга, 2012. № OR1. 632 c. C. 431–455.
4. Медяник Н.Л., Гиревая Х.Я., Варламова И.А. Квантово-химический подход к выбору реагента собирателя для флотации углей низкой стадии метаморфизма // Кокс и химия. 2006. № 1. С. 8–13.
5. Гиревая Х.Я. Повышение эффективности флотации газовых углей на основе квантово-химического обоснования выбора реагентов: дис. … канд. техн. наук. Магнитогорск, 2006.
6. Соложенкин П.М. Создание прототипов сульфидных минералов и взаимодействие их с реагентами в процессе флотации и выщелачивания руд квантово-механическим методом // Труды международного научного симпозиума «Неделя горняка 2013»: сб. статей. Отдельный выпуск горно-информационного аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). М.: Горная книга, 2013. № OB1. 648 c. C. 397–424.
7. Лавриненко А.А., Свечникова Н.Ю. Исследование квантово-химических характеристик для обоснования флотационной активности реагента // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2008. №1(21). С. 83–85.
8. Соложенкин П.М., Соложенкин О.И. Моделирование флотационных реагентов с тиоамидной группировкой с использованием компьютерных технологий // Цветные металлы. 2011. №10.
9. Рябой В.И. О возможности образовании дативной π-связи при взаимодействии тионокарбаматов с медью и халькопиритом // Физической химии. 1981. Т. IV. № 4. С. 56–58.
10. Mielczarski J.A. and Yoon R.H. Spectroscopic Studies of the Structure of the Adsorption Layer of Thionocarbamate.2.On Cuprous Sulfide. Langmuir. 1991, 7, рр. 101–108.