阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)在SDS体系中实现一水硬铝石与高岭石高效浮选分离的作用机制

为解决低铝硅比一水硬铝石矿难选问题，研究人员创新性地采用阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为高岭石抑制剂，结合十二烷基磺酸钠(SDS)捕收剂体系，实现两者79.24%的浮选差异度与11.55的A/S比。研究发现CPAM通过选择性吸附阻碍SDS在高岭石表面作用，为复杂铝土矿分选提供了新策略。

　　

铝资源作为地壳中含量最丰富的金属元素，其提取效率直接影响现代工业发展。我国特有的低品位一水硬铝石型铝土矿（Al₂
O₃
·H₂
O）常与高岭石[Al₂
Si₂
O₅
(OH)₄
]紧密共生，传统浮选工艺存在选择性差、药剂消耗大等瓶颈。尤其在高碱度条件下，常规捕收剂如油酸钠(NaOL)对两种矿物分选效率不足，导致精矿铝硅比(A/S)提升有限。东北大学的研究团队在《Journal of Molecular Liquids》发表研究，首次将阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)引入十二烷基磺酸钠(SDS)浮选体系，揭示了CPAM通过调控矿物表面电性与吸附行为的协同分离机制。

研究采用X射线衍射(XRD)分析矿物纯度，通过接触角测定、Zeta电位测试和扩展DLVO(EDLVO)理论计算，结合分子动力学模拟阐明作用机理。山西盂县一水硬铝石与辽宁鞍山高岭石经破碎筛分后，选取-0.074+0.045 mm粒级进行浮选实验。

Minerals and reagents
XRD与化学成分分析证实矿物纯度达研究要求，激光粒度分析显示两种矿物粒径分布相似，排除粒度干扰因素。

Flotation test
在pH=11、SDS 75 mg/L条件下，添加20 mg/L CPAM使一水硬铝石回收率保持81.36%，而高岭石骤降至2.12%，分离指数达3.45。接触角测试显示CPAM使高岭石接触角降低19.7°，而一水硬铝石仅变化2.3°。

Conclusions

1. CPAM通过氢键优先吸附于高岭石Al/Si位点，其阳离子特性中和SDS负电荷，形成空间位阻抑制SDS吸附；
2. 一水硬铝石表面Al位点与SDS特异性结合，CPAM无法干扰该过程；
3. EDLVO计算证实CPAM将高岭石-气泡间作用力由吸引转为排斥，而维持一水硬铝石-气泡吸引力。

该研究突破传统阴离子捕收剂体系局限，首次建立"阳离子抑制剂-阴离子捕收剂"协同作用模型，为复杂铝土矿分选提供新思路。CPAM的环境友好特性更符合绿色矿山需求，工业化应用后可提升低品位资源利用率，具有显著的经济与社会效益。