铌是一种重要的战略性金属,可广泛应用于航空航天、电子工业、核工业等领域。白云鄂博矿是我国最大的铌矿床,其铌矿物共生矿物复杂、嵌布粒度极细、赋存状态多样,导致选矿难度极大。浮选是重要的选矿手段,捕收剂在浮选过程中起着关键作用,而膦酸/磷酸酯类表面活性剂是铌铁矿浮选常用的捕收剂,传统膦酸/磷酸酯捕收剂仅在强酸性条件下对铌铁矿具有良好的浮选性能。本文选用铌含量较高的铌铁矿纯矿物为研究对象,以新型膦酸/磷酸酯类表面活性剂为捕收剂,通过单矿物浮选和人工混合矿浮选评估其对铌铁矿的浮选性能。通过接触角、Zeta电位、红外光谱及XPS测试分析其对铌铁矿的作用机理。研究结论如下: (1)通过考察二(2-乙基己基)磷酸酯(DEHPA)、磷酸三丁酯(TBP)以及磷酸二丁酯(DBP)对铌铁矿的浮选性能与作用机理得出结论:当pH值处于6至7范围内,三种捕收剂对铌铁矿的捕收能力排序为:DEHPA>TBP>DBP;当pH超过7时,DEHPA的选择性捕收效果明显下降,并且在pH为6左右时,可实现铌铁矿和方解石或石英的有效分离。接触角结果表明,DEHPA增加了铌铁矿表面疏水性。Zeta电位结果表明,DEHPA通过化学吸附克服了与铌铁矿表面之间存在的静电斥力。红外光谱和XPS结果表明,DEHPA与铌铁矿表面的Nb(Ⅴ)或Fe(Ⅱ/Ⅲ)形成化学键,以DEHPA-Nb(Ⅴ)或DEHPA-Fe(Ⅱ/Ⅲ)的形式化学吸附于铌铁矿表面。 (2)通过研究1-羟基亚十二烷基-1,1-二膦酸(HDDPA)对铌铁矿的浮选特征及作用机制得出结论:在pH处于5至10,尤其是pH为7时,HDDPA对铌铁矿具有良好的捕收性能。且在pH为7左右时,可以实现铌铁矿和方解石或石英的有效分离。接触角结果表明,HDDPA增加了铌铁矿表面疏水性。Zeta电位结果表明,HDDPA通过化学吸附作用克服与铌铁矿表面之间存在的静电斥力。红外光谱和XPS结果表明,HDDPA通过与铌铁矿表面的Nb(Ⅴ)或者Fe(Ⅱ/Ⅲ)形成化学键,以HDDPA-Nb(Ⅴ)或者HDDPA-Fe(Ⅱ/Ⅲ)的形式化学吸附在铌铁矿表面。 综上所述,DEHPA/HDDPA捕收剂的P=O/P-O-H官能团均能与铌铁矿表面的活性原子成键,增强其在铌铁矿表面吸附的稳定性,强化铌铁矿表面疏水化,提高其对铌铁矿的捕收能力和选择性,实现铌铁矿浮选富集。为铌铁矿的浮选研究提供了新的思路。