氧化锌矿是锌资源的重要组成部分,其中菱锌矿是氧化锌矿的重要代表之一。随着锌需求量的不断增加,氧化锌矿的开发利用成为必然。长期以来,菱锌矿的浮选理论研究一直是国内外研究的热点。菱锌矿一般采用硫化-胺法浮选或硫化-黄药法浮选回收,但由于这两种方法都存在各自的缺点,因此并没有得到广泛的工业应用。与硫化-胺法相比,硫化-黄药法要求菱锌矿矿物表面硫化得较完全,而菱锌矿的硫化又比较困难,因此,如何有效地强化菱锌矿的硫化,获得稳定的硫化表面,成为菱锌矿硫化-黄药法的关键。鉴于铵盐在氧化铜矿浮选的成功应用,本文首次应用无机铵盐对菱锌矿进行强化硫化浮选,因此,铵盐对菱锌矿的强化硫化作用有必要深入研究。本论文以菱锌矿为研究对象,首先应用溶液化学原理研究了锌离子和硫离子的化学反应平衡,明确了不同pH值下两种离子的优势组分构成及分布；首次应用铵盐对菱锌矿进行强化硫化浮选并取得了良好的浮选效果,应用SEM-EDS和XPS表面分析对菱锌矿在强化硫化后各样品进行了研究；通过密度泛函理论(DFT)计算研究了菱锌矿自身的电子结构、表面原子与键的布居等性质；基于菱锌矿表面原子结构特性,应用密度泛函理论(DFT)计算深入研究了S2-和HS-对菱锌矿的硫化机理及铵盐对菱锌矿的强化硫化机理,完善了菱锌矿的强化硫化理论基础。最后,通过DFT计算了菱锌矿硫化和强化硫化后分别与异戊基黄药(IX)的作用,从量子化学的角度阐述了硫化及强化硫化后菱锌矿表面对IX吸附的影响。菱锌矿硫化矿浆溶液中锌离子和硫离子存在的形式及优势组分受溶液pH值控制。对于菱锌矿适宜浮选pH值(10-12),溶液中的S绝对多数以HS-的形式存在和部分S2-的形式存在；而在此pH值范围内,菱锌矿将部分羟基化,溶液中的锌主要以Zn(OH)2和少量的Zn2+、Zn(OH)+和Zn(OH)3-的形式存在。在铵盐对菱锌矿强化硫化浮选的试验中,发现四种铵盐对菱锌矿的浮选都有促进作用,使菱锌矿上浮率提高了15～25百分点,其中促进效果依次为：氯化铵>硝酸铵>硫酸铵>碳酸氢铵。动态跟踪硫离子浓度变化的试验结果表明,菱锌矿使得硫离子消耗速度加快,而在菱锌矿-铵盐-硫化钠体系中,硫离子消耗速度变得更快。菱锌矿在不同条件下的溶解试验表明,菱锌矿在氯化铵溶液中锌离子浓度比在纯水中要高出近一倍,在硫化钠溶液比在纯水中要少一个数量级,而在铵盐和硫化钠共同作用下,溶液中的锌离子浓度比在纯水中要少两个数量级、比在硫化钠溶液中少一个数量级,这表明菱锌矿表面强化硫化后,溶解性显著降低。对菱锌矿的硫化和强化硫化表面进行了EDS半定量分析,结果显示直接硫化和强化硫化后的菱锌矿表面S原子浓度分别为2.0%和8.55%,强化硫化后矿物表面S含量明显增多。菱锌矿硫化和强化硫化后表面产物的XPS分析表明,硫化和强化硫化后的菱锌矿表面都检测到了S2-的峰,强化硫化后,菱锌矿表面的S所占的面积比和原子浓度比分别为8.99%和9.12%,这两个值均大于直接硫化的4.72%和5.84%,这再次证明了无机铵盐存在时菱锌矿表面更容易被硫化。菱锌矿电子结构研究表明,理想的菱锌矿带隙较宽,计算值为3.529 eV,晶体表面不导电；菱锌矿中Zn原子优化后的电子构型为Zn3p0.563d9.994s0.23, Zn原子所带电荷为+1.22 e,为电子给体；C原子优化后的电子构型为C 2s0.922p2.44, C原子所带电荷为+0.64 e,为电子给体；O原子优化后的电子构型为O 2s1.802p4.82,O原子所带电荷为-0.62 e,为电子受体。菱锌矿晶体中既存在离子键又存在共价键。硫、硫氢根和铵根离子与硫离子在菱锌矿表面原子吸附作用的密度泛函理论计算表明,硫能吸附在菱锌矿表面的Zn原子上,但吸附不强,而硫氢根在菱锌矿表面上的吸附要强于硫在菱锌矿表面上的吸附,铵根离子和硫离子在菱锌矿表面上的吸附要强于硫离子和硫氢根离子在菱锌矿表面的吸附。菱锌矿硫化和强化硫化后与IX作用的DFT计算表明,IX能在未硫化的菱锌矿表面吸附,但是吸附很微弱。在硫化和强化硫化的菱锌矿表面能吸附,吸附强度依次为：铵盐强化硫化>硫氢根硫化>直接硫化,这表明强化硫化后的菱锌矿更容易被异戊基黄药捕收。本论文的研究结果发展和完善了菱锌矿硫化和强化硫化浮选基础理论,较深刻理解了菱锌矿硫化和强化硫化本质的不同,对菱锌矿的浮选具有重要意义和理论价值。