随着磷矿富矿资源耗尽,磷矿资源日趋“贫、细、杂”,我国中低品位钙(镁)质磷矿既面临浮选脱镁的问题,又面临微细粒矿物浮选选择性差、回收率低的难题。开展微细粒白云石浮选基础理论研究对于补充完善胶磷矿与白云石浮选分离机理有重要理论意义,同时为细粒磷矿资源高效浮选降镁提供理论指导。通过纯矿物浮选试验系统研究了不同粒级白云石浮选动力学及浮选药剂(酸、新型阴离子捕收剂GJBW和油酸钠、非极性油ZK)、添加钙镁离子等对微细粒白云石浮选行为的影响;采用zeta电位、吸附量、表面张力、颗粒-气泡诱导时间测定和扫描电镜、红外光谱、光电子能谱等分析测试手段及分子模拟计算,揭示了浮选药剂与微细粒白云石表面作用机理;通过人工混合矿和实际细粒磷矿石浮选验证,揭示了微细粒白云石与胶磷矿浮选分离特性。主要结论如下:(1)GJBW作用下,白云石各粒级浮选动力学行为符合一级动力学模型。GJBW浓度增加,模型拟合极限回收率ε∞和浮选速率常数k增加。45-28μm粒级可浮性最好,极限浮选回收率ε∞最大,但150-75μm和75-45μm粒级浮选常数k更大,更易达到浮选平衡;-28μm微细粒部分,由于粒度过小,其极限浮选回收率ε∞和浮选常数k均较小。(2)盐酸和硫酸调浆时间对GJBW浮选微细粒白云石影响较大,酸调浆时间越短,上浮率越高,先加捕收剂后加酸比先加酸后加捕收剂上浮率高;磷酸和ZS调浆时间对白云石上浮率影响较小,捕收剂与酸添加顺序影响不大,可能原因是GJBW作用于白云石时H+浓度越高其可浮性越好。(3)非极性油ZK添加有助于提高GJBW浮选微细粒白云石和胶磷矿上浮率,同时增大调浆搅拌强度亦可以促进微细粒疏水聚团浮选,但其对白云石和胶磷矿的疏水聚团强化浮选作用选择性不强,难以促进二者的有效分离。(4)GJBW对微细粒胶磷矿和白云石人工混合矿分选选择性强于油酸钠,一次反浮选可获得P2O5品位30.22%、回收率88.59%的精矿;GJBW对细粒钙镁质磷矿石反浮选性能优于油酸钠,通过一次反浮选可以获得精矿P2O5品位30.66%、回收率84.18%的浮选指标。(5)150-28μm粒级部分,白云石颗粒-气泡诱导时间随粒度减小逐渐降低,45-28μm粒级诱导时间最短;-28μm微细粒诱导时间最大,表明微细粒不易于气泡粘附;随着气泡尺寸的减小,微细粒白云石诱导时间逐渐减小,表明微泡更有利细粒浮选。(6)随着酸用量增加,GJBW在微细粒白云石表面吸附量逐渐增大,而在微细粒胶磷矿表面吸附量逐渐降低,这是导致两种矿物能浮选分离的主要原因;GJBW酸性条件下在白云石表面等温吸附符合Langmuir单分子层吸附模型,计算吸附热小于化学键作用吸附热值,结合红外光谱和XPS分析结果,表明其在白云石表面发生物理吸附。(7)油酸与白云石、氟磷灰石表面相互作用能比水分子和氢氧根大,表明其可以克服水分子或氢氧根在矿物表面形成的水化层对矿物进行吸附和捕收;油酸在白云石表面的吸附能力大于氟磷灰石。