复杂稀土矿的选矿是选矿领域中的难题。以羟肟酸为代表的稀土矿捕收剂有较强的选择性,能够对部分稀土矿进行有效的浮选,但是实际矿物的构成千差万别,这就要求对矿石的工艺矿物学性质、选矿的工艺条件和选矿机理进行深入研究,才能确定与实际矿石相适应的选矿方法。本文在对加拿大含稀土磷矿的工艺矿物学性质进行研究的基础上确定了矿石的浮选方法,并进行了大量的条件试验和闭路试验；然后通过对氟碳铈矿和磷灰石单矿物的浮选行为以及氟碳铈矿和磷灰石的矿物表面性质、浮选药剂的溶液化学和矿物与药剂作用的红外光谱进行研究和分析,探讨了矿物与药剂的作用机理。首先,通过实际矿物的工艺矿物学研究,确定了矿石中各种元素和矿物的组成及其含量。研究表明：稀土主要以铈(Ce02),镧(La2O3),钕(Nd2O3)等轻稀土为主,占稀土总量的77.74%,其中稀土铈(Ce02)占稀土总量的40.38%。矿石中的有用矿物包括磷灰石和稀土矿物(褐帘石、氟碳铈矿和独居石),脉石矿物主要是辉石、角闪石、绿泥石、长石、方解石等。研究还分析确定了各种有用矿物在矿石中的嵌布特征和嵌布粒度。其次,根据该矿的工艺矿物学特征,确定采用混合回收磷和稀土的浮选流程对其进行浮选。通过磨矿试验,调整剂用量及调整剂组合试验以及捕收剂用量及组合试验,确定磨矿细度为-0.074mm占85%,以氟硅酸钠和黄腐酸作脉石矿物组合抑制剂,731#和牦牛坪捕收剂作磷和稀土的组合捕收剂对实际矿物进行二粗选、二精选、一扫选,分步混合浮选磷和稀土,得到的混合精矿含REO 4.39%、P205 26.80%,稀土和磷的回收率分别为86.85%和97.63%。单矿物的条件试验表明：在各种条件下,油酸钠和牦牛坪捕收剂的浮选效果都优于水杨羟肟酸。油酸钠对氟碳铈矿的选择性较弱,而羟肟酸的选择性较强。牦牛坪捕收剂对磷灰石的浮选效果最好,油酸钠次之。在所有条件下,水杨羟肟酸对磷灰石几乎没有捕收效果。牦牛坪捕收剂对两种矿物的捕收性能较好,但是选择性差,油酸钠的捕收性能居中,水杨羟肟酸的捕收性能最差但选择性最好。人工混矿的浮选结果为：油酸钠的精矿产率为34.75%,而水杨羟肟酸的精矿产率只有8.46%,但是水杨羟肟酸的精矿中氟碳铈矿占80.57%,而油酸钠精矿中氟碳铈矿只有54.02%。对矿物和药剂在溶液中的性质进行分析,得出以下结论：在pH=8～9时,溶液中Ce(OH)2+的浓度最高,而Ce(OH)2+是矿物与羟肟酸类捕收剂发生螯合反应的关键,这说明了在pH=8～9时氟碳铈矿的浮选效果最好的原因；油酸钠对氟碳铈矿的浮选效果在pH=7～11范围内随pH的增大而变差,这种变化与酸皂二聚物RCOOH·RCOO-的浓度变化比较吻合,可以预测酸皂二聚物对浮选起到了决定性的作用。磷灰石在溶液中会有大量的Ca2+离子溶出,而钙离子与油酸钠会生成沉淀,pH调整剂碳酸钠也会同钙离子生成沉淀。随pH的升高,钙离子优先与碳酸钠发生反应,这就避免了捕收剂的消耗,从而使其更有效的与矿物发生反应,所以浮选效果更好。羟肟酸与Ca2+形成的螯合物的稳定性比Ce3+要差很多,所以羟肟酸对磷灰石的捕收作用并不是因为药剂与矿物的螯合作用。矿物与药剂作用的红外光谱表明：氟碳铈矿与羟肟酸的作用导致缔合(OH)-减少甚至消失,同时有新的化学键形成,这说明化学吸附作用的存在,吸附产物主要是羟肟酸与氟碳铈矿表面阳离子羟基络合物螯合形成的以五元环为主的螯合物；氟碳铈矿与油酸钠作用只表现为缔合(OH)-减少或消失,说明油酸钠与氟碳铈矿并没有明显的表面化学反应,其吸附作用主要是静电吸附和分子吸附。磷灰石与三种药剂的红外光谱没有明显变化。