مقایسه شبیه سازی جذب کلکتور سدیم اولئات بر سطح 001 هماتیت با جذب مولکول آب بر سطح آبدوست هماتیت به روش دینامیک مولکولی

این مقاله، یک تحقیق بر پایه شبیه‌سازی دینامیک مولکولی است که به بررسی مکانیزیم جذب سدیم اولئات (naol) بر روی سطح 001  کانی اکسیدی و به شدت آبدوست هماتیت در محیط فلوتاسیون و تاثیر آن بر خواص ترشوندگی این کانی می‌پردازد. شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی انجام‌یافته در این تحقیق، در محیط کد متن‌باز لمپس انجام شد. بررسی خواص ترشوندگی سطح هماتیت نیز با مقایسه ویژ‌گی‌های ترمودینامیکی دو سطح بکر و پوشش داده شده آن به وسیله کلکتور انجام گرفت. شاخص‌های مورد بررسی در مقایسه ترشوندگی دو سطح بکر و پوشش داده شده به وسیله کلکتور، انرژی سطح، محل قرارگیری مرکز جرم مولکول‌های آب، دانسیته آب در لایه‌های تماس و مجاور سطح و ضریب نفوذ سیال در دو سیستم بود. در مجموع نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها نشان داد، سطح 001 هماتیت به دلیل چگالی بالای بار الکتریکی تجمع یافته، به شدت آبدوست بوده و تنش سطحی بالایی دارد. وجود اتم‌های اکسیژن در سطح هماتیت نیز سبب ایجاد سایت‌های تشکیل پیوند هیدروژنی بر روی سطح کانی شده و آبدوستی سطح را تشدید می‌کند. در مقابل، با جذب سدیم اولئات بر روی سطح هماتیت، کاهش شدید در میزان انرژی سطحی و کاهش تمایل سطح به جذب مولکول‌های آب مشاهده شد. همچنین، میزان تنش سطحی و بار الکتریکی تمرکز یافته بر روی سطح که سبب آبدوستی سطح می‌شد، تا حد زیادی کاهش یافت. همچنین، پوشش سطح به وسیله کلکتور احتمال تشکیل پیوندهای هیدروژنی مابین مولکول‌های آب و سطح هماتیت را از بین برد و در نهایت موجب تغییر رژیم ترشوندگی سطح کانی از آبدوست به آبگریز شد.

comparison of naol adsorption on the hematite 001 surface with water molecules adsorption on the hydrophilic hematite surface using molecular dynamics simulation

this article reports on a molecular dynamics simulation-based research that investigates the adsorption of sodium oleate (naol) on the of the highly hydrophilic 001 hematite surface in froth flotation and its effect on the mineral’s wettability properties. the molecular dynamics simulation was conducted using lammps. the wettability properties were evaluated by comparing the thermodynamic characteristics of two surfaces, one net and the other coated by the collector. surface energy, center of mass location of water molecules, water density in contact layers and adjacent to the surface, and fluid permeability coefficient were used as indicators of wettability. the simulation results showed that the 001 surface of hematite is highly hydrophilic due to strong electrostatic interactions and feasible hydrogen bond formation sites. however, with the adsorption of the collector, the surface became hydrophobic due to a sharp decrease in surface tension, reduction of intermolecular interactions, and loss of hydrogen bond formation sites. the results confirm that the selective absorption of the collector on the hematite surface enables its floatability.