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基于有机结构化学基本理论及浮选捕收剂构效原理,本文设计了 8种含有羧基、仲胺基及醚氧基的新型铁矿石常温高效反浮选捕收剂α-醚胺基脂肪酸:α-己烷醚胺基-己酸(HHEA)、α-辛烷醚胺基-己酸(HOEA)、α-癸烷醚胺基-己酸(HDEA)、α-十二醚胺基-己酸(HLEA)、α-己烷醚胺基-十二酸(LHEA)、α-辛烷醚胺基-十二酸(LOEA)、α-癸烷醚胺基-十二酸(LDEA)及α-十二醚胺基-十二酸(LLEA)。采用Materials Studio 8.0软件对各药剂分子几何结构进行模拟计算,得到键长、键角等结构参数,以证明药剂分子结构设计的合理性。以3-烷氧基-正丙胺(3-己烷基-正丙胺、3-辛烷基-正丙胺、3-癸烷基-正丙胺、3-十二烷基-正丙胺)和α-溴代脂肪酸(α-溴代己酸、α-溴代十二酸)为原料,通过α-胺基化反应分别合成了上述8种不同醚胺基/羧基碳链长度的α-醚胺基脂肪酸捕收剂。采用元素分析、红外光谱测试、核磁共振氢谱和碳谱测试方法验证了药剂分子的组成及结构,并采用差示扫描量热DSC法测定了药剂的熔点。在矿浆温度15.0℃下,首先从矿浆pH值、捕收剂用量两个影响因素,分别考察了不同醚胺基/羧基碳链长度α-醚胺基脂肪酸药剂体系下石英、赤铁矿及磁铁矿单矿物的浮选行为。试验结果表明,α-醚胺基脂肪酸对此3种矿物的捕收能力顺序依次为石英>赤铁矿>磁铁矿,总体而言药剂对石英和赤铁矿的捕收能力较强,对磁铁矿的捕收能力相对较弱。随分子结构中醚胺基和羧基碳链长度的增加,药剂有效浮选pH值区间变宽,对矿物的捕收能力增强,但分子结构中烃链长度过长,其对矿物的捕收能力反而减弱,其原因主要和低温条件下药剂的分子溶解及分散性能较差有关。在矿浆温度15.0℃、α-醚胺基脂肪酸用量20.0 mg·L-1时,其对石英捕收能力顺序为LDEA>LOEA ≈ HLEA>HDEA ≈ LHEA>HOEA>LLEA≈HHEA,对赤铁矿捕收能力顺序为HLEA>LLEA≈LDEA>HDEA>LHEA>LOEA≈HOEA>HHEA,对磁铁矿捕收能力顺序为HLEA>LDEA>LOEA>LHEA>HDEA≈LLEA>HOEA>HHEA。其次针对石英-赤铁矿-磁铁矿人工混合矿进行了反浮选试验,在矿浆温度15.0℃、pH值10.00、淀粉用量8.0 mg·L-1、捕收剂LDEA用量20.0 mg.L-1下,试验取得了浮选精矿铁品位65.51%、铁回收率94.01%的指标,说明该新型常温反浮选捕收剂LDEA对人工混合矿具有很好的捕收及分选性能。采用动电位测试、红外光谱测试、X射线光电子能谱测试及分子模拟计算等手段和方法,探讨了α-醚胺基脂肪酸捕收剂在矿物表面的吸附作用机理。在矿浆pH值10.00时,α-醚胺基脂肪酸捕收剂在石英表面的吸附作用能够显著改变其表面的动电位,说明药剂可在石英表面发生静电吸附作用;而其与石英作用后的红外光谱图证实了药剂在石英表面除了发生静电吸附作用外,还存在氢键作用;XPS分析结果与动电位检测及红外光谱检测结果相一致。与石英相互作用不同的是,在矿浆pH值8.00时,α-醚胺基脂肪酸捕收剂在赤铁矿和磁铁矿表面的吸附作用,除了静电吸附和氢键作用外,还存在化学键合作用。分子动力学模拟计算结果显示,α-醚胺基脂肪酸分子在石英(101)面的吸附过程为亲固基中H原子不断向石英表面O氧原子靠近的过程。随着捕收剂分子结构中非极性基烃链碳原子数目的增加,药剂在石英表面的吸附作用能减小,但减小幅度较小,这说明对于α-醚胺基脂肪酸捕收剂,随着分子结构中非极性基随碳原子数目的增加,可以增强药剂在石英表面的吸附作用,但所起到的作用不大;非极性基主要还是影响药剂的疏水能力。而水相环境下的吸附模拟计算结果则说明中性至弱碱性(pH 6.0～10.0)矿浆条件有利于药剂在石英表面的吸附。本文最后采用α-癸烷醚胺基-十二酸为捕收剂对鞍千矿业有限公司选矿厂弱磁-强磁磁选混合精矿进行了浮选试验研究,取得了较好的试验结果。在矿浆温度25.0℃,最佳药剂制度条件下,经过一粗三扫闭路浮选试验可获得精矿铁品位68.08%、铁回收率88.20%、尾矿铁品位12.32%的指标,说明该捕收剂对鞍千矿业有限公司选矿厂混合磁选精矿分选结果良好。通过本项目的实施,不仅能丰富和发展常温浮选捕收剂的构效原理,而且还能解决铁矿石阴离子反浮选过程中的高能耗问题。