石墨是21世纪一种新兴战略资源,用途极为广泛。石墨的片径越大,应用价值越高。随着大鳞片易选石墨资源开采趋于枯竭,细鳞片石墨逐渐成为未来主要利用的资源。传统的多段磨矿、多段浮选工艺是目前生产实践中回收该类资源的普遍方法,存在细颗粒石墨回收效率低、解离效率低、鳞片保护效果差和浮选工艺过长等问题。因此,开发高效的短流程矿物加工技术,将对细鳞片石墨矿资源的高效回收利用起到重要的推进作用。课题以黑龙江萝北地区细鳞片石墨矿为代表性矿样进行研究,该地区采用十段磨矿十段浮选的传统浮选工艺对细鳞片石墨资源进行回收利用。基于该地区细鳞片石墨原矿的工艺矿物学特性,明晰了石墨矿物难解离及鳞片损伤的原因,揭示了细鳞片石墨矿在不同粉碎条件下的微观解离机制和对矿石中石墨鳞片的保护机制;开发了一项以纳米气泡浮选为核心技术集成高压辊磨和搅拌磨的短流程高效率石墨浮选提质工艺;在此基础上,研究了纳米气泡对细鳞片石墨的疏水性团聚效果、团聚体稳定性、浮选速率以及浮选选择性的影响,采用Zeta电位、FTIR、XPS、接触角分析及吸附动力学等方法揭示了纳米气泡强化细鳞片石墨浮选的回收机制。课题研究取得了如下主要结论:（1）基于细鳞片石墨矿样品的工艺矿物特性,明晰了石墨难解离机制、石墨鳞片损伤机制和影响浮选精矿指标的主要因素。原矿中部分石墨鳞片表现为弯曲形态以及鳞片间夹杂有白云母是导致磨矿过程中鳞片损伤和难解离的主要原因。原矿中大部分细颗粒石墨分布在-38μm的细粒级中,部分黄铁矿、石英等脉石矿物呈浸染状分布在石墨矿物粒间,会影响石墨浮选精矿的指标。（2）明晰了高压辊磨和搅拌磨方式对细鳞片石墨的解离机制和对鳞片的保护机制。高压辊磨优先克服石墨鳞片和白云母等脉石层间的范德华力而促进连生面产生裂隙,进而实现石墨矿物单体解离和鳞片保护;基于搅拌磨的剪切力磨矿机制和介质较弱的冲击力,容易打破白云母和石墨鳞片的粘结,且石墨鳞片晶内不易产生裂痕,从而进一步实现了石墨矿物解离和鳞片保护。（3）实现了以纳米气泡浮选为核心技术的细鳞片石墨矿资源的短流程浮选。确定了细鳞片石墨资源的短流程浮选工艺,使磨矿和浮选段数减少至3段,精矿品位提高0.2个百分点,回收率提高了14.73个百分点,大片石墨（+150μm）产率提高了1.5个百分点,有效回收了微细颗粒石墨,降低了浮选药剂的用量。（4）明晰了纳米气泡浮选体系中细颗粒石墨的疏水性团聚效果和稳定性。纳米气泡浮选体系中石墨疏水性团聚后呈絮团状结构,该结构在超声场中具有较高的稳定性,因而增加了矿浆中微细石墨的平均表观尺寸,显著改善了细颗粒石墨浮选回收效果。（5）明晰了细鳞片石墨纳米气泡浮选和常规浮选动力学差异及浮选选择性差异。纳米气泡浮选细鳞片石墨速率显著高于常规浮选,且回收了常规浮选不能有效回收的微细颗粒石墨,因而提高了石墨精矿回收率。此外,纳米气泡浮选细鳞片石墨的选择性也优于常规浮选,相同的浮选条件下纳米气泡浮选精矿品位明显高于常规浮选精矿品位。（6）从静电力角度揭示了纳米气泡浮选体系中石墨疏水性团聚结构稳定性机理以及石墨表面疏水性增强机理。纳米气泡在石墨表面成核析出降低了石墨颗粒间的静电斥力,促进了细颗粒石墨的疏水性团聚且增强了团聚体的稳定性,改善了浮选体系中常规气泡对细颗粒石墨的浮选效果。此外,纳米气泡降低了柴油捕收剂与石墨之间的静电斥力,增强了柴油在石墨表面的吸附能力,提高了石墨表面的疏水性,进而改善了浮选体系中常规气泡对细鳞片石墨浮选捕收的选择性。（7）从疏水力角度揭示了纳米气泡体系中石墨疏水性团聚体的稳定性机制及石墨表面疏水化程度增强机制。纳米气泡在石墨表面成核析出增强了石墨表面疏水性,提高了柴油与石墨颗粒之间的疏水引力,增强了柴油在石墨表面的吸附强度,进而二次改善了石墨表面的疏水化程度,强化了浮选体系中常规气泡对石墨矿物捕收的选择性。此外,石墨表面疏水性的二次改善增强了石墨粒子之间的疏水引力,提高了石墨粒子之间的疏水性团聚效果及稳定性,进一步强化了细颗粒石墨的浮选回收效果。（8）揭示了纳米气泡强化细鳞片石墨浮选的动力学机制和纳米气泡体系中柴油捕收剂在石墨表面的吸附特性。研究发现:纳米气泡浮选体系中柴油在石墨表面的吸附速率较常规浮选更快,进而快速增强了石墨表面的疏水性,因而提高了石墨浮选速率和浮选选择性;纳米气泡浮选体系中柴油在石墨表面的吸附速率可以采用伴随液膜扩散行为的准二级动力学方程描述,吸附作用可采用Freundlich和Langmuir吸附等温方程进行描述,这种吸附作用更趋向于有利于柴油在石墨表面吸附的单分子层物理吸附。