我国尾矿存量巨大,它污染环境、造成安全隐患,但是尾矿又是宝贵的、不可再生矿物资源。尾矿中非金属矿物回收、提纯是尾矿资源化高效利用的有效途径,针对尾矿中特定非金属矿物开展浮选捕收剂分子设计和作用机理研究具有重要意义。以辽宁朝阳新华钼业有限公司的选钼尾矿中主要非金属矿物为对象,在早期钼尾矿全组分分离富集工艺研究中,存在浮选捕收剂用量大、使用不便、浮选制度复杂等问题。为了解决该问题,开展了浮选捕收剂分子设计、合成制备及应用研究。首先,用Materials Studio 7.0软件建立钠长石、金云母、透辉石、方解石、白云石的晶体结构模型,分析不同单矿物的晶体化学性质;然后根据第一性原理计算推测并模拟验证不同矿物表面的化学吸附活性位点,以此确定键合原子并设计新型捕收剂的极性基、非极性基;其次,合成并表征新型捕收剂N-十二烷基甘氨酸钠（SD）和N-十二烷基二乙酸钠（SDD）,分析二者的电子结构性质;在此基础上,通过浮选试验分析不同捕收剂作用下单矿物和实际尾矿中不同矿物的可浮性差异;并测定中性条件下单矿物与不同捕收剂作用的红外光谱;最后,采用分子模拟讨论捕收剂SD在不同单矿物解理面的吸附机理,主要研究发现及结论如下:分析研究了不同单矿物的晶体化学性质,确定单矿物的活性位点,从而为优选捕收剂极性基团、非极性基团提供重要依据。单矿物的能带结构、态密度、电子密度和电荷布居分析表明,不同单矿物晶胞中各原子的净电荷绝对值显著小于其形式电荷,其中氧原子荷负电、活性较高;钠长石中铝原子、透辉石和白云石中钙原子、镁原子、方解石中钙原子为化学吸附活性位点。在分析研究各单矿物晶体表面的活性位点基础上,设计、合成了新型捕收剂。以氧原子为键合原子,设计了甘氨酸型极性基团,其基团电负性为4.07;合成了捕收剂N-十二烷基甘氨酸钠（SD）和N-十二烷基二乙酸钠（SDD）,其产率分别为82.5%和57.33%,红外光谱分析表明合成产物与SD、SDD的主要官能团一致。在合成捕收剂SD、SDD基础上,中性条件下,比较二者与捕收剂油酸钠、十二胺对单矿物和实际尾矿的捕收效果。以十二胺为捕收剂、用量为16 mg/L时,各单矿物浮选回收率顺序为:方解石≈白云石>钠长石>金云母>透辉石;以油酸钠为捕收剂、用量为150 mg/L时,各单矿物浮选回收率顺序为:方解石≈白云石>金云母>透辉石>钠长石;油酸钠与十二胺组合使用时,各单矿物浮选回收率顺序为:方解石≈白云石>金云母>钠长石>透辉石;以硅酸钠为抑制剂,十二胺、油酸钠为组合捕收剂,硅酸钠用量为650 mg/L、不同单矿物浮选回收率变化趋势不同,十二胺、油酸钠用量分别为120 mg/L、15 mg/L时,方解石、白云石的浮选回收率大于90%;十二胺、油酸钠用量增大时,各单矿物依次上浮顺序为:金云母>透辉石>钠长石;以SD为捕收剂、用量为80 mg/L时,各单矿物浮选回收率顺序为:方解石≈白云石>金云母>透辉石>钠长石;以SDD为捕收剂、用量为80 mg/L时,各单矿物浮选回收率顺序为:方解石≈白云石>金云母≈透辉石>钠长石。实际钼尾矿浮选表明,SD对钼尾矿中不同矿物浮选指标略高于组合捕收剂作用下的浮选指标,SD的用量较组合捕收剂中油酸钠用量降低约20.65%;SDD对钼尾矿中钠长石、金云母的浮选指标略低于组合捕收剂作用下的浮选指标,其他矿物指标两种情况下相近,但用量较油酸钠用量降低32.60%。针对不同捕收剂对单矿物捕收性差异,研究各单矿物与捕收剂的吸附特征。单矿物与捕收剂作用的红外光谱分析表明,当pH为6.5时,十二胺在各矿物表面为物理吸附,且吸附强度较弱;油酸钠在各矿物表面主要为化学吸附;SD在硅酸盐矿物表面为化学吸附和物理吸附、在碳酸盐矿物表面为化学吸附;SDD在各矿物表面均为化学吸附。本结论为不同类型矿物的浮选药剂优选,提供了理论参考。捕收剂SD的合成产率高,捕收性和选择性好,具有较好的应用前景。为进一步研究捕收剂SD在各单矿物解理面的吸附行为,根据分子模拟研究SD与各单矿物解理面的吸附特征,研究表明,SD在钠长石（001）解理面为化学吸附,吸附位点为铝原子;在透辉石（110）解理面为化学吸附,吸附位点为钙原子、镁原子,并优先吸附于钙原子;在方解石（101）、（104）解理面均为化学吸附,吸附位点为钙原子,其中在（104）解理面的吸附能较大;在白云石（101）解理面为化学吸附,吸附位点为钙原子、镁原子,并优先吸附于钙原子;在金云母的（001）解理面为物理吸附,难以发生化学吸附。SD在不同单矿物的常见解理面的吸附能计算结果与相应分子模拟结果一致,从微观上解释了自然pH条件下SD的在不同矿物解理面的吸附特征;从理论上验证了 SD用于钼尾矿中主要非金属矿物浮选分离的可行性。上述研究为新华钼尾矿的高效浮选分离和富集提供了理论和实践依据。