萤石作为一种重要的非金属矿产资源,广泛应用于冶金、化工、建筑和光学等领域。然而,萤石常与白云石、方解石等含钙矿物共生,存在浮选分离难,浮选精矿质量差、浮选回收率低等问题。本研究为了解决萤石矿物与白云石、方解石浮选分离难题,分别在731、油酸钠、苯丙烯基羟肟酸捕收剂体系下,通过单矿物浮选试验、人工混合矿浮选试验研究,考察单宁酸、腐殖酸钠、不同类型的瓜尔胶(guar gum;GG)(10GG、30GG、55GG)对萤石、白云石、方解石三种矿物的浮选行为,并通过接触角测量、红外光谱分析、Zeta电位测试和DFT计算等分析测试技术研究抑制剂与三种矿物的作用机理。 浮选试验研究表明,55GG在三种捕收剂体系下均表现出最佳的浮选分离效果,可有效抑制白云石和方解石,对萤石的浮选影响较小。通过二元混合矿和三元混合矿,分别试验55GG在不同捕收剂条件下的浮选效果。当萤石与白云石按质量比1:1混合,在矿浆p H值为8、55GG用量25 mg/L、分别以731用量200mg/L、油酸钠用量25 mg/L、苯丙烯基羟肟酸用量25 mg/L为捕收剂、起泡剂MIBC用量分别为0 mg/L、20 mg/L、20 mg/L条件下,最高可得到Ca F₂含量78.65%、回收率91.14%的萤石精矿;当萤石与方解石按质量比1:1混合,在同等浮选试验条件下,最高可得到Ca F₂含量82.11%、回收率92.25%的萤石精矿;当萤石与白云石、方解石按质量比1:1:1混合,即混合矿萤石品位为33.14%,在同等浮选试验条件下,进行“一次粗选、一次精选”的流程,最高可以得到Ca F₂含量82.81%、回收率89.34%的萤石精矿。 机理研究表明,55GG可显著降低白云石和方解石矿物表面的接触角,降低白云石和方解石矿物表面的疏水性,且55GG比10GG、30GG对白云石和方解石矿物表面接触角的改变趋势更显著,三种类型的瓜尔胶对萤石的表面疏水性影响均较小;红外光谱分析结果可知瓜尔胶在矿物表面主要依靠氢键的作用,或瓜尔胶糖环上C—H的断裂与白云石和方解石的CO₃^2-发生键合,吸附于矿物表面,在萤石表面则无明显吸附;Zeta电位测量结果表明,瓜尔胶吸附于白云石和方解石矿物表面,可阻碍捕收剂在脉石矿物表面的吸附,而对萤石的吸附作用较小;DFT计算结果可知,瓜尔胶在三种矿物表面的吸附能大小分别为方解石(-28.662e V)>白云石(-25.659 e V)>萤石(-2.281 e V)。 本研究为瓜尔胶对萤石与含钙脉石矿物的高效浮选分离提供了理论依据,并为降低浮选药剂成本、提高萤石品位和回收率提供了新的思路。