新疆罗布泊盐湖是一典型硫酸盐型钾盐卤水矿床,以此为原矿已建成世界上最大的单体硫酸钾生产企业—国投罗钾公司。硫酸盐型卤水的构成复杂,晒盐析出的光卤石以及其分解固相通常伴生各种杂盐和杂质离子,导致国投罗钾公司的氯化钾浮选工段的分选效率较低和精矿中氯化钠含量较高。这个问题在高温季节尤为突出,是一大技术挑战。解决这个难题,不仅对国投罗钾公司高效开发利用罗布泊盐湖资源,也对世界上其它硫酸盐型钾盐矿床的开发利用,具有重要的理论意义和重大的经济价值。本论文通过纯矿物浮选、分子动力学模拟和界面化学仪器分析等研究了氯化钾与水界面性质、胺类捕收剂与氯化钾的相互作用机制和吸附机理、氯化钾盐与氯化钠盐浮选分离机理;基于硫酸盐型盐湖的特殊体系,研究了Mg²⁺和SO₄^2-杂质离子、微细粒钾盐镁矾等杂盐对氯化钾浮选的影响规律及机理。在上述理论研究和浮选动力学研究的基础上,开发了一个光卤石分解固相的高效浮选新工艺,并完成了实验室小型试验和现场的工业试验。取得的主要结论如下:(1)从水化膜视角提出了新的氯化钾和氯化钠浮选分离机理,即:胺类捕收剂可以穿透氯化钾表面水化膜而吸附在氯化钾表面并使其疏水化,但不能穿透氯化钠表面水化膜,从而实现氯化钾与氯化钠的浮选分离。(2)胺类捕收剂在氯化钾/水溶液界面的吸附遵循Langmuir吸附模型,吸附机理是基于静电作用力的物理吸附。(3)各种离子由于水化作用会以离子水化层的形式存在于氯化钾和氯化钠表面的水化膜中。离子水化作用越强,对氯化钾和氯化钠表面水化膜中水分子之间的内聚能的增强作用越大,胺类捕收剂穿透水化膜的难度也就越大。以此揭示了浮选矿浆中镁离子恶化氯化钾盐浮选归因于镁离子水化增大氯化钾表面水化膜中水分子内聚能,从而增大捕收剂在氯化钾表面的吸附难度。(4)光卤石分解固相中钾盐和钠盐矿物浮选动力学有很大的差异,而且这种差异在捕收剂用量低时更加显著;增加捕收剂用量不能改变钾盐和钠盐的分选效率,只能缩短浮选时间。(5)基于光卤石分解固相中氯化钾和氯化钠浮选动力学差异及微细粒钾盐镁矾的浮选特性,开发出饥饿给药-分速浮选新工艺应用于国投罗钾公司的硫酸盐型盐湖氯化钾盐浮选。该工艺可在低捕收剂用量下获得高品质氯化钾精矿(低杂质钠含量)。(6)饥饿给药-分速浮选新工艺的有效性被工业试验所证实,可将氯化钾精矿中钠含量降低16.53%,捕收剂用量减少36.55%。这不仅减轻氯化钾精矿再浆洗涤的强度和钾的溶解损失,而且实现矿耗成本、药耗成本和电耗成本的大幅下降,从而节省大量生产成本。