我国的锰矿主要以低品位的碳酸锰矿为主,通过浮选使我国的锰矿“贫变富”是未来锰矿选矿的主要研究方向。目前对低品位碳酸锰矿最有效的富集方法是浮选,通过对捕收剂的改性可以明显的改善捕收剂的浮选性能,达到低品位锰矿富集的目的。浮选过程中,最为常见的浮选捕收剂是脂肪酸类化合物,而为了克服此类捕收剂的缺点,国内外研究者们对脂肪酸类化合物进行了多种改性研究,并广泛地应用在铝矿、磷矿等的浮选中。但是目前仍未见羟肟酸类捕收剂及N-羟乙基脂肪酸酰胺类捕收剂应用在碳酸锰矿的浮选工艺中的报道。本文通过对脂肪酸的改性筛选出了应用于碳酸锰矿浮选工艺中的优良捕收剂,用酰氯-羟胺法合成了羟肟酸类捕收剂,并根据构效关系设计并合成了N-羟乙基脂肪酸酰胺类捕收剂。以湖南凤凰-花垣地区的低品位碳酸锰矿为研究对象,研究了所合成的捕收剂的浮选性能,并探究了捕收剂与矿物之间的作用机理。主要研究内容及研究结论如下:1、以高级脂肪酸为原料合成中间体酰氯,并与游离羟胺反应合成了系列羟肟酸类捕收剂硬脂酸羟肟酸(HSOA)、油酸羟肟酸(HOA)、亚油酸羟肟酸(HLOA)、蓖麻油酸羟肟酸(HROA),用红外对其结构进行表征。以HSOA、HOA、HLOA、HROA为捕收剂,系统考察了羟肟酸类捕收剂对低品位碳酸锰矿的浮选性能。通过ζ电位、液体表面张力、红外光谱及量子化学计算,研究了羟肟酸类捕收剂的浮选机理。结果表明:以HLOA为捕收剂时,锰品位为10.69%的原矿,通过一次粗选工艺,浮选回收率为84.17%,精矿品位达16.32%。羟肟酸类捕收剂对低品位碳酸锰矿的浮选性能顺序为:HLOA﹥HOA﹥HROA﹥HSOA。表面张力测试显示捕收剂分子可以改善矿物的表面性能,ζ电位和红外光谱分析表明捕收剂与矿物之间的作用主要以化学吸附为主,量子化学计算表明四种羟肟酸类捕收剂的活性位点集中在极性基团中的N、O原子位置上,与矿物金属离子之间更倾向于形成稳定的螯合环。2、以单乙醇胺为原料,利用酰氯法设计并合成了四种N-羟乙基脂肪酸酰胺类捕收剂N-羟乙基硬脂酸酰胺(ESOA)、N-羟乙基油酸羟肟酸(EOA)、N-羟乙基亚油酸酰胺(ELOA)、N-羟乙基蓖麻油酸羟肟酸(EROA),用红外对其结构进行表征。以ESOA、EOA、ELOA、EROA为捕收剂,系统考察了N-羟乙基脂肪酸酰胺类捕收剂对低品位碳酸锰矿的浮选性能。通过ζ电位、液体表面张力、红外光谱及量子化学计算,研究了羟肟酸类捕收剂的浮选机理。结果表明:以ELOA和EOA为捕收剂时,锰品位为10.69%的原矿,通过一次粗选工艺,精矿回收率都有明显的提升,其中ELOA浮选回收率为81.85%,精矿品位为14.86%,EOA浮选回收率为83.54%,精矿品位为14.69%。N-羟乙基脂肪酸酰胺类捕收剂的浮选性能顺序为:ELOA≈EOA﹥EROA﹥ESOA。表面张力测试显示N-羟乙基脂肪酸酰胺类捕收剂可以改变矿物表面的疏水性,从而改善浮选效果,ζ电位和红外光谱分析表明捕收剂与矿物之间主要以化学吸附为主,量子化学计算证明捕收剂可以与矿物之间形成稳定的七元环、五元环和四元环。3、以HLOA为捕收剂,系统考察了Tween-80对低品位碳酸锰矿浮选的增效作用。通过ζ电位、液体表面张力、红外光谱及量子化学计算,研究了Tween-80的增效机理。结果表明:Tween-80能显著提高HLOA对碳酸锰矿的捕收性能;当捕收剂HLOA与Tween-80的比例为3:1时,锰品位为10.69%的原矿,通过一次粗选工艺,浮选回收率为84.17%,精矿品位达16.32%。Tween-80的加入使溶液的表面张力降低,促进了HLOA在碳酸锰矿表面的吸附,使矿物表面的动电位降低;Tween-80和HLOA在矿物表面产生了共吸附;Tween-80分子具有较大的偶极矩,氧原子上集中了较多的负电荷。分子中酯基部分和长链脂肪烃部分能分别以氢键和水作用、以范德华力与HLOA的链烃基作用,分别发挥“亲水端”和“亲油端”的作用,增大HLOA在水中的溶解度。