镍是国防工业和民用工业中应用广泛的战略性金属,在国民经济中具有极其重要的地位。我国镍矿资源非常短缺,仅占全球镍矿资源的3.7%,且目前可开发利用的镍矿资源禀赋较差,主要为富含镁质硅酸盐脉石矿物的铜镍硫化矿,由于这类矿石共生关系复杂、泥化严重,导致尾矿中损失大量的铜镍矿物,因此,尾矿的再利用势在必行。我国镍储量的62%分布在甘肃省,金川集团是我国最大的镍生产基地,镍冶炼规模居全球第二。金川镍矿历经五十多年开发利用,已有1.2亿多吨的尾矿堆存于尾矿库中,目前每年排放量高达900多万吨,其中镍、铜金属损失量均在20000吨以上,通过开发新技术,实现尾矿中铜镍的再回收利用,不仅可以缓解金川公司原料不足的境况,还可带来相当可观的经济效益。论文以金川高镁尾矿为研究对象,研究了采用酸改性浮选工艺回收铜镍的可行性,并通过Zeta电位测定、吸附量测定、矿浆粘度、浊度测定、润湿接触角测量、电子显微分析和光电子能谱等现代分析测试手段以及DLVO理论计算,系统研究了酸改性浮选的基础理论;阐释了酸改性过程中,脱除表面镁离子的蛇纹石矿物的亲疏水特性变化规律,以及对镍黄铁矿和黄铜矿浮选行为的影响;探究了酸改性过程中,溶出的金属离子对不同矿物的活化或抑制机理,为矿物改性浮选分离镁质硅酸盐矿物与硫化铜镍矿奠定了重要理论基础。酸改性浮选过程中,在不改变蛇纹石晶体基本结构的前提下,选择性地将蛇纹石表面的镁离子脱除,可使蛇纹石表面的Zeta电位测量发生明显负移,且负移的程度与蛇纹石表面镁离子的脱除率密切相关,在蛇纹石脱镁率为32.27%时可使蛇纹石的零电点由10.2负移至6.9;脱镁率为83.53%时蛇纹石的零电点可负移至4.3;其次,酸改性后蛇纹石的接触角明显减小,在蛇纹石脱镁率为32.27%时可使蛇纹石的接触角由39.2°至34.72°;脱镁率为83.53%时蛇纹石的接触角减小至30.86°,从理论上解决了“异相凝聚”对尾矿浮选回收铜镍的干扰,降低精矿产品MgO含量高等难题。单矿物试验研究表明:丁基黄药体系下,虽然蛇纹石的可浮性较差,但是蛇纹石的上浮率与矿石粒度关系紧密,在人工混合矿中,随着蛇纹石粒度的减小以及含量的增加,对镍黄铁矿、黄铜矿的抑制作用越明显;但是酸改性后的细粒级蛇纹石基本不上浮,且对镍黄铁矿、黄铜矿的抑制作用很弱。根据扩展DLVO理论,在丁基黄药浮选体系下,计算了不同矿物颗粒间的相互作用总势能及作用力,发现脱除蛇纹石表面的镁离子后,细粒蛇纹石与镍黄铁矿和黄铜矿颗粒之间的相互作用由吸引转为排斥,从而有效削弱“异相凝聚”作用,改善了浮选环境,提高了硫化铜镍与蛇纹石的分选效率。酸改性过程中,溶出离子对不同矿物浮选的影响试验和XPS分析等研究表明:当pH>6,Cu2+、Ni2+离子可以活化蛇纹石,且铜离子的活化能力优于镍离子,而Cu2+、Ni2+离子对改性蛇纹石不具有活化作用;在pH>7,Mg2+、Fe2+和Fe3+三种离子对镍黄铁矿有明显的抑制作用,对黄铜矿几乎没有抑制作用;Mg2+对镍黄铁矿的抑制作用最强,其次为Fe3+,Fe2+产生的抑制作用最弱。金属离子对蛇纹石改性前后活化差异性的研究表明:矿浆中Cu2+、Ni2+离子以羟基络合物的形式在蛇纹石表面发生吸附时,需要蛇纹石表面的镁离子作为吸附位点,而经酸改性后,蛇纹石表面的镁离子被脱除,减少了 Cu2+、Ni2+及其金属羟基络合物的吸附位点,降低了 Cu2+、Ni2+对蛇纹石造成的意外活化,因此,改性后的蛇纹石不易上浮。金川高镁尾矿回收铜镍试验研究表明:通过酸改性浮选新工艺,最终获得铜镍混合精矿,铜的品位和回收率分别为4.58%和21.70%,镍的品位和回收率分别为3.02%和18.48%,精矿中MgO含量仅为4.86%,达到了预期的研究目标。论文初步建立了高镁硫化铜镍尾矿酸改性浮选的基础理论,探明了蛇纹石与改性蛇纹石亲疏水性的变化规律,完善了镁质硅酸盐类矿物与硫化铜镍矿有效分选的浮选理论与工艺,为高镁低品位铜镍硫化矿尾矿的再利用,降低蛇纹石上浮和铜镍精矿中镁含量高等问题提供了重要理论基础及新的研究思路。