我国钛铁矿资源丰而不富,以可选性差的原生钛铁矿为主。该类型矿石资源中微细粒级钛铁矿的有效回收一直是矿物加工领域的难题,浮选是处理此类矿石资源的一种重要方法。因此,开展钛铁矿浮选的基础理论研究将具有重要的现实意义。本论文基于微细粒级钛铁矿表面改性,通过表面氧化和引入外界离子来提高矿物表面的反应活性,以实现钛铁矿的高效浮选。本文以微细粒级钛铁矿(-38μm)为研究对象,以H₂SO₄、H₂O₂为氧化剂和油酸钠为捕收剂,分别探究了铅离子和铜氨离子对钛铁矿的活化效应。通过纯矿物浮选试验、溶解试验、Visual MINTEQ model模拟、矿物表面Zeta电位测定、X射线光电子能谱(XPS)、飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)和反应热力学计算等多种方法探究了表面氧化和引入外界离子对钛铁矿表面活性位点的影响、药剂在溶液体系中的组分分布规律及其与矿物表面相互作用机理。论文将为我国微细粒级钛铁矿的高效浮选提供一定的理论基础和技术支撑。H₂SO₄体系下Pb(NO₃)₂对钛铁矿的活化机理研究表明,在p H 5.5时钛铁矿纯矿物具有良好的可浮性,加入Pb²⁺(1×10^-4mol/L)可将钛铁矿回收率从70%提高到82%;钛铁矿溶解试验表明,铅离子吸附在矿物表面进而阻止矿物表面Fe、Ti活性质点的溶解。溶液组分分析表明,Pb(NO₃)₂主要以Pb(II)离子存在,Na OL(2×10^-4mol/L)的优势组分是RCOOH_(l)分子。动电位和FT-IR分析表明,RCOOH_(l)和RCOO^-在钛铁矿表面发生化学吸附并有Pb-OL复合物生成。XPS结果证实H₂SO₄预处理促进了钛铁矿表面的Fe由Fe(Ⅱ)向Fe(Ⅲ)转变,使Fe(Ⅲ)比例由32.51%增加到63.22%。ToF-SIMS分析表明Pb(NO₃)₂的加入强化了钛铁矿对Na OL的吸附,C₄H₇⁺碎片峰强度从16447增大到21089。H₂SO₄体系中铅离子活化微细粒钛铁矿主要归因于SO₄^2-离子的氧化作用、分子/胶体油酸和Pb-OL复合物的共吸附作用。H₂SO₄-H₂O₂体系中铜氨离子活化浮选钛铁矿的机理研究表明,在p H 5.5时以油酸钠作捕收剂,加入H₂O₂(1×10^-4mol/L)和[Cu(NH₃)₄]²⁺(1×10^-4mol/L),可将钛铁矿纯矿物浮选回收率提高约18%。XPS分析证实H₂SO₄和H₂O₂处理后促进了铁由Fe(Ⅱ)向Fe(Ⅲ)转化。最终,钛铁矿表面Fe(Ⅲ)的比例从44%上升到66%。引入铜氨后,矿物表面铜原子浓度为0.4%。反应热力学分析表明,p H 5.5时Fe(OL)₃比Fe(OL)₂更容易生成(Fe²⁺/Fe³⁺和Na OL反应的ΔG^θ分别为-80.79 k J/mol,-147.00 k J/mol)。ToF-SIMS分析表明铜氨的添加增强了Na OL在钛铁矿表面的吸附,C₁₈H₃₃O₂^-归一化峰强度从1.42×10^-2增加到1.80×10^-2。铜氨离子活化钛铁矿浮选主要归因于H₂SO₄和H₂O₂的双重氧化作用,以及分子/胶体形式的油酸和油酸根与钛铁矿表面Fe和Cu质点的化学吸附作用。实际矿浮选试验表明,在H₂SO₄用量2000 g/t、Na OL用量2000 g/t的条件下,以300 g/t的铅离子和铜氨离子分别为活化剂进行一次粗选试验,可将钛铁矿回收率提高近5个百分点。