碳酸盐矿物是重要的矿物原料,也是提取Fe、Mg、Mn、Pb、Zn、Cu等金属及放射性元素Th、U和稀土元素的重要矿物原料来源。随着硫化矿资源与富矿资源的日趋枯竭,碳酸盐类矿物等氧化矿资源的开发和利用越来越受重视,此外,方解石、白云石等一些碳酸盐矿物常作为脉石矿物与有用矿物共生,许多浮选工艺都涉及到有用矿物与碳酸盐矿物的分离,因此研究碳酸盐的浮选行为,对盐类矿物和非盐类矿物的浮选理论和工业实践均有十分重要的意义。当前碳酸盐的浮选主要集中在浮选药剂的开发,浮选作用机理的研究和浮选工艺流程的研究上。作为浮选前的必备工序,磨矿作业与碳酸盐矿物浮选间的联系似乎较少有选矿工作者关注。磨矿作业的任务不仅仅是为浮选作业提供粒度合乎要求、充分解离的入选物料,其对矿物的浮选行为也有着重要影响。国内外学者通过大量研究证明,在硫化矿浮选中,磨矿环境对其浮选指标有着重大的影响,在理论研究和生产实践上都取得重要进展。研究磨矿对碳酸盐矿物浮选行为的影响,寻找磨矿过程物理化学因素与碳酸盐矿物浮选行为间的联系及其规律性,有着重要的理论及实践意义。本文以孔雀石、菱锌矿、菱镁矿、方解石四种碳酸盐矿物和常见硅质脉石石英为研究对象,通过磨矿和浮选试验,结合X射线光电子能谱(XPS)、原子吸收光谱、ζ电位测定等现代表面及溶液分析检测技术,系统研究了磨矿介质、磨矿方式和药剂添加方式(捕收剂、调整剂)变化对五种矿物表面溶液性质及其在油酸钠、十二胺浮选体系中浮选行为的影响,并对其作用机理进行了初步探讨。研究表明,油酸钠浮选体系中,采用氧化锆球介质磨矿比采用钢球介质磨矿更有利于碳酸盐矿物的浮选,而采用钢球介质磨矿对石英的浮选有明显的活化作用。十二胺浮选体系中,钢球介质磨矿对五种矿物的浮选都产生了抑制作用。这可能归因于钢球介质在磨矿过程中发生的电化学腐蚀。在磨损差异腐蚀原电池和电偶原电池的作用下,发生Fe的氧化和溶解氧的还原,并发生一系列氧化还原反应,通过矿浆(Eh,pH)的测定,根据Fe—H2O体系的Eh—pH图可判断在钢球介质磨矿后的矿浆中Fe元素主要以Fe(OH)3相存在,溶液检测表明,矿浆中同时还有可溶性铁组分存在,根据矿浆溶液的pH值条件、Eh—pH图及Fe2+和Fe3+的浓度对数图判断,溶液中存在的可溶性Fe组分应以Fe2+及其羟基络合物为主。溶液中的Fe2+离子在矿物表面的吸附及Fe(OH)3在矿物表面的吸附改变了矿物的表面电性和表面性质,由此对矿物的浮游性产生影响。干、湿磨对四种碳酸盐矿物浮游性的影响规律不同,油酸钠浮选体系中,孔雀石氧化锆球介质湿磨的可浮性优于干磨,钢球介质干磨的可浮性优于湿磨。方解石两种介质干磨的可浮性优于湿磨。而菱锌矿和菱镁矿两种介质湿磨的可浮性优于干磨。十二胺浮选体系中,无论采用何种磨矿介质,湿磨孔雀石和方解石的可浮性优于干磨,而干磨菱锌矿和菱镁矿的可浮性优于湿磨。由XPS表面元素分析可知,干磨和湿磨过程使碳酸盐矿物表面阴离子和金属阳离子的分布产生差异,进而影响碳酸盐矿物在油酸钠和十二胺浮选体系中的浮游性。根据对碳酸盐矿物晶体结构差异及其溶解性的分析,作出了“碳酸盐干磨与湿磨浮选差异是溶解初态与溶解平衡态之间的浮选差异”的假设。通过油酸钠浮选体系搅拌时间试验及矿物干、湿磨后ζ电位的测定对该假设进行了初步验证。该假设对菱锌矿和菱镁矿具有较好的适应性,而对孔雀石和方解石的适应性不是很明显。在单矿物浮选试验的基础上,进行了四种人工混合矿的浮选分离试验。其中孔雀石—石英体系在氧化锆球介质湿磨时获得了较好的浮选分离效果。相同条件下,氧化锆球介质磨矿时的选择性指数略高于钢球介质磨矿时的选择性指数。