【摘 要】
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基于我国硼镁矿资源现状,以及酸法生产过程中硼和镁难于分离的实际问题,不仅造成了资源的浪费,而且还存在环境污染问题,从而使我国硼行业生产处于全面亏损的不利局面。因此,实现溶液体系下硼和镁元素的有效分离及资源化利用是解决我国硼行业生产问题的关键,而相关基础研究尤为重要。分子动力学模拟方法作为研究溶液体系中粒子赋存行为与缔合特性的一种重要可视化方法,对深入理解高温高压体系下溶液中粒子的赋存状态具有重要意
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基于我国硼镁矿资源现状,以及酸法生产过程中硼和镁难于分离的实际问题,不仅造成了资源的浪费,而且还存在环境污染问题,从而使我国硼行业生产处于全面亏损的不利局面。因此,实现溶液体系下硼和镁元素的有效分离及资源化利用是解决我国硼行业生产问题的关键,而相关基础研究尤为重要。分子动力学模拟方法作为研究溶液体系中粒子赋存行为与缔合特性的一种重要可视化方法,对深入理解高温高压体系下溶液中粒子的赋存状态具有重要意义。本文则借助Materials Studio模拟软件,应用分子动力学计算方法,针对双体系MgSO4-H2O、H3BO3-H2O及三体系MgSO4-H3BO3-H2O中粒子的赋存行为及微观结构进行计算和分析。在本研究体系下,得到如下主要结论。（1）在MgSO4-H2O体系中,升高温度和改变浓度对溶液中Mg2+总配位数影响不明显,趋于六配位结构,直接接触离子对结构是溶液体系中粒子的主要存在方式。并且随着温度和浓度的升高,体系中硫酸镁与水结合能降低,Mg2+的水合配位数降低,Mg2+与SO42-的缔合配位数逐渐升高,造成团簇粒子的聚合程度增大,聚合体的形状从空间网状小团簇逐渐转变为长链状的大团簇。（2）在H3BO3-H2O体系下,溶液中主要存在游离硼酸分子及缔合硼酸分子对,硼酸分子间及硼酸与水分子间的缔合方式以氢键作用方式为主。随体系温度的升高和硼酸浓度的降低,硼酸与水分子间的结合能逐渐增大。当硼酸质量分数≥7%时,H3BO3-H2O体系中开始出现少量硼酸分子的缔合现象。（3）在MgSO4-H3BO3-H2O体系下,随着B/Mg比值的逐渐增大,硫酸镁与水的结合能逐渐降低。与双体系相比,Mg2+的总配位数增大到7。并且随着B/Mg比值的增大,Mg2+与H2O的配位数降低,Mg2+与SO42-的配位数逐渐增大。硼酸可以有效促进硫酸镁团簇的形成,且B/Mg比值越大,体系中最大团簇的聚集程度越高,使团簇形状由空间网状逐渐向长链状转变。（4）在MgSO4-H3BO3-H2O体系中,升高温度有利于提高Mg2+的缔合作用,同时温度和硼酸的协同作用与硫酸镁大团簇结构的形成呈正相关。
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