新型两性捕收剂α-DHDA低温下锂辉石与钠长石/石英浮选分离行为与机理研究

针对低温环境下锂辉石与伴生脉石矿物浮选分离难题，研究人员设计合成新型两性捕收剂α-二正己氨基十二酸（α-DHDA），通过单矿物/混合矿浮选实验结合表面分析技术（FT-IR/XPS/ToF-SIMS等），证实该捕收剂在10°C、pH=5条件下可实现锂辉石与钠长石/石英的高效分离（Li2O品位5.43%，回收率76.98%），为高寒地区锂资源开发提供新策略。

　　

在全球能源转型背景下，锂作为"新时代能源金属"的战略价值日益凸显。硬岩型锂矿中，锂辉石因其储量大、锂含量高等优势成为主要开采对象，但我国锂辉石常与钠长石、石英等硅酸盐矿物紧密共生，其相似的物理化学特性导致传统浮选工艺难以实现高效分离。更严峻的是，我国高海拔寒冷地区锂资源丰富，而常规脂肪酸类捕收剂在低温环境下溶解度骤降、选择性劣化，若采用矿浆加热方案又会大幅增加成本。如何开发兼具低温适应性与高选择性的新型捕收剂，成为制约锂资源开发的"卡脖子"问题。

针对这一挑战，云南某研究团队在《Applied Surface Science》发表研究成果，通过分子设计合成新型两性捕收剂α-二正己氨基十二酸（α-DHDA），其分子结构中α位氮原子与羧基的协同作用可增强低温溶解性和表面吸附特异性。研究采用单矿物浮选、人工混合矿试验结合多尺度表面分析技术，系统评估了该捕收剂在10°C低温环境下的分离效能与作用机制。

关键技术方法
研究通过单矿物浮选实验（-74+38 μm粒级）优化pH、药剂浓度等参数；采用接触角测量仪、zeta电位分析仪、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）和飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）揭示吸附机理；通过人工混合矿（锂辉石:钠长石:石英=2:1:1）验证实际分离效果，锂品位采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定。

研究结果

1. 浮选行为差异
   在pH=5、10°C条件下，α-DHDA（141 mg/L）使锂辉石与钠长石、石英的回收率差分别达75.27%和74.44%。混合矿浮选（165 mg/L）获得Li₂O品位5.43%、回收率76.98%的精矿，显著优于传统捕收剂。

2. 吸附机制解析

• 接触角：α-DHDA处理后锂辉石接触角增至78.6°，而钠长石/石英仅达35°左右，证实其选择性疏水化能力。
• 化学吸附特征：FT-IR显示羧酸根（COO^-）在锂辉石表面形成双齿配位（1540 cm^-1），而钠长石/石英仅现单齿吸附（1450 cm^-1）；XPS证实Al-O键结合能偏移1.3 eV，表明α-DHDA优先通过铝活性位点（Al site）与锂辉石键合。
• 吸附层结构：ToF-SIMS三维成像揭示锂辉石表面形成致密单层吸附（碎片强度>10⁴ counts），而脉石矿物呈现无序多层反向吸附，导致疏水效果不佳。

结论与意义
该研究突破性地证明α-DHDA可通过"铝位点主导、硅位点辅助"的选择性化学吸附模式，在低温下实现锂辉石高效富集。其分子设计中α位氮原子不仅提升低温溶解性，更通过空间位阻效应增强对锂辉石表面铝活性位点的识别能力。这一发现为开发适应极端环境的矿物捕收剂提供了新思路，对推动高寒地区战略矿产资源开发具有重要实践价值。研究团队进一步指出，未来可通过调控烷基链长度与氮原子取代位置，构建更高效的捕收剂家族，为锂资源绿色提取技术发展注入新动能。