黄铁矿(FeS2)是地壳中存在最为广泛的硫化矿,常常与有色金属硫化矿共伴生,是铁硫资源的重要矿物,也是一些贵金属或稀有金属资源的主要载体矿物。因此,黄铁矿与其它矿物的分离(抑制)和其中有价资源的综合利用(上浮)问题一直是矿物加工工程领域的研究热点。然而浮选实践证明,不同矿床黄铁矿的可浮性往往不一样,这种可浮性差异的存在往往会导致黄铁矿的分离或浮选指标不尽如人意。由于浮选体系的复杂性,以及分析测试技术的局限性,使得人们对造成这种可浮性差异的原因还没有获得比较全面和统一的认识,依然存在着许多未解决的问题。致使黄铁矿的高效分离和资源综合利用受到制约。晶体化学理论认为,黄铁矿晶体在生长的过程中,不可能按理想晶型的点阵排列规则地发育,在晶体内部出现各种缺陷。微观方面,晶格点阵中的原子取代、间隙原子、原子对称性变化将会改变黄铁矿的晶体性质,进而影响其浮选行为,特别是多种缺陷同时存在,会造成相互影响;从宏观角度,黄铁矿晶体在成岩作用中会形成错位、微裂隙、空洞等宏观缺陷,这些缺陷在形成的过程中会捕获成矿流体,而成矿流体的释放将会向矿浆引入“难免离子”,进而影响黄铁矿的可浮性。不同矿床由于成矿环境不同,造成黄铁矿晶体中的缺陷不一样,进而导致对黄铁矿可浮性的影响程度不同。因此,黄铁矿晶体缺陷的存在是造成不同矿床黄铁矿存在可浮性差异的关键因素之一。而这些方面的研究都是非常缺乏的。此外,对于了解黄铁矿的这种可浮性差异,深入研究黄铁矿的表面性质以及其表面与浮选药剂作用过程是极其重要的。至今硫化矿浮选理论已得到长足的发展,能够对硫化矿的浮选行为做出很好宏观的解释。但在微观原子级层面,对于矿物表面与浮选药剂的作用过程并不是很清楚,这些细节对于研究黄铁矿存在不同浮选行为的原因至关重要。根据以上缘由,本论文将试验和基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法相结合,对黄铁矿晶体缺陷及其表面吸附特性进行深入研究,从新的角度探讨了不同矿床黄铁矿存在可浮性差异的致因,对提高黄铁矿浮选技术水平和丰富浮选基础理论具有十分重要的理论和实践意义。论文应用DFT原理研究了黄铁矿晶体中的微观缺陷对其晶体性质的影响,并深入讨论了对其浮选行为的影响。通过红外紫外显微成像、扫描电子显微分析、高分辨率三维成像分析研究了黄铁矿晶体中宏观缺陷的特征,同时采用ICP-MS和IC等测试方法测定了缺陷中填充物的组份。借助DFT原理和表面原子相表征方法,研究黄铁矿晶体的表面态,包括表面原子的电子结构以及表面特性。最后应用Zeta电位测定、EDTA萃取、吸附量测定、浮选试验以及量子化学计算等手段和方法,研究了黄铁矿表面对溶液中活性组份的吸附特性及其浮选行为的变化规律。主要得出以下结论:研究表明微观缺陷对黄铁矿的晶体性质产生了显著的影响。相对于理想晶型的黄铁矿,As取代使得黄铁矿的半导性和稳定性减弱;而Co取代或间隙Au的黄铁矿半导性和稳定性明显增强。黄铁矿的抑制难度及表面生成双黄药的容易程度呈现出As取代<理想晶型