随着我国铁矿资源的开发与利用,高品位易选铁矿石日益减少,具有“贫”、“细”、“杂”等特点的难选铁矿石的高效开发利用问题亟待解决。单一的磁选和重选对此类矿石难以进行有效的选别,于是浮选在铁矿石选别中的地位越来越重要。浮选成功的关键是高效浮选捕收剂的使用。因此,研发新型、高效的铁矿浮选药剂对铁矿资源的可持续开发利用具有重要的理论与实际意义。本文以浮选药剂分子设计理论为依据,在常规胺类阳离子捕收剂分子结构中引入第二基团(羟丙基),并通过理论计算和量子化学分子结构优化,设计并合成了两种羟丙基胺类捕收剂(N-十二烷基丙醇胺和N-十二烷基二丙醇胺);在此基础上,通过单矿物浮选试验和人工混合矿分选试验,对两种捕收剂的浮选性能进行了考察分析;通过Zeta电位测试、红外光谱分析、XPS检测和静电势图分析对两种捕收剂的作用机理进行了研究。具体的研究工作主要有以下几方面:(1)基于浮选药剂分子结构设计理论和量子化学分子结构优化,筛选出N-十二烷基丙醇胺和N-十二烷基二丙醇胺作为赤铁矿反浮选脱硅捕收剂。(2)在实验室条件下,以十二胺和环氧丙烷为原料,以无水乙醇为有机溶剂,通过加成反应合成了 N-十二烷基丙醇胺;以十二胺和环氧丙烷为原料,通过高温加成反应合成了 N-十二烷基二丙醇胺;通过红外光谱测试、核磁共振(氢谱)和质谱分析对合成产品进行了表征。(3)单矿物浮选试验结果表明,N-十二烷基丙醇胺和N-十二烷基二丙醇胺对石英具有良好的捕收性,而对赤铁矿的捕收性较差;与十二胺相比,N-十二烷基丙醇胺和N-十二烷基二丙醇胺对石英的捕收能力更强,而对赤铁矿的捕收能力更弱;在N-十二烷基丙醇胺用量为33.33 mg/L、矿浆pH=6.65,淀粉用量为13.33mg/L时,石英的回收率达到93.12%,赤铁矿的回收率为7.32%;在N-十二烷基二丙醇胺用量为50.00 mg/L、矿浆pH=6.65、淀粉用量为6.67mg/L时,石英的回收率达到95.02%,赤铁矿的回收率为 1.54%。(4)人工混合矿分选试验结果表明,在弱酸或中性条件下,N-十二烷基丙醇胺和N-十二烷基二丙醇胺对赤铁矿和石英组成的人工混合矿具有较好的的分离效果。在淀粉用量13.33 mg/L,N-十二烷基丙醇胺用量33.33 mg/L,矿浆pH值为4.50和6.65时,可获得铁品位为67.66%和67.16%、铁回收率为90.33%和91.78%的铁精矿;在淀粉用量13.33 mg/L、N-十二烷基二丙醇胺用量50.00 mg/L、矿浆pH值为4.50和6.65时,可获得铁品位为66.76%和65.69%、铁回收率为89.37%和93.18%的铁精矿。(5)表面张力测定结果表明,与十二胺相比,N-十二烷基丙醇胺和N-十二烷基二丙醇胺均具有较小的CMC值,因此,较小的捕收剂用量即可获得良好的浮选效果;剩余泡沫量测定结果表明,N-十二烷基丙醇胺和N-十二烷基二丙醇胺的消泡能力较十二胺强,泡沫自动消散速度更快、泡沫较脆,有利于浮选泡沫产品的处理。(6)通过动电位测试、红外光谱测试、X-射线光电子能谱分析和静电势图探讨了两种捕收剂的作用机理。结果表明,N-十二烷基丙醇胺和N-十二烷基二丙醇胺在矿物表面发生的是物理吸附,主要是以静电引力和氢键作用为主。