稀土元素是包含钪、钇和镧系元素在内的共17种元素的总称,由于它们独特的核外电子排布和物理化学性质,在高科技产业中具有广泛的应用,有着“工业维生素”的美誉。近年来,随着新能源、新材料行业的快速发展,对稀土资源的需求量连年攀升,市场供需关系紧张,且随着高品位、易采选稀土资源的快速消耗,对结构复杂、嵌布粒度微细的难选稀土矿和尾矿等二次资源中稀土的综合回收,提高资源综合利用率,成为稀土行业发展的主要方向之一。氟碳铈矿是一种重要的稀土矿物,是轻稀土资源的主要来源。泡沫浮选是回收氟碳铈矿,特别是微细粒氟碳铈矿的重要途径,然而由于氟碳铈矿与主要脉石矿物萤石、重晶石等具有相似的表面性质,再加上矿物溶解等导致矿浆中难免金属离子浓度升高,恶化了浮选矿浆环境,严重制约了氟碳铈矿的高效浮选回收。本文以氟碳铈矿及主要脉石矿物萤石和重晶石为研究对象,采用密度泛函理论、浮选试验、矿物溶解试验、吸附量试验、FT-IR分析和XPS分析的方法,在矿物晶体化学特性的基础上,重点考察了不同绿色抑制剂条件下三种矿物的浮选行为规律和人工混合矿浮选分离效果,研究了浮选药剂分子与矿物表面的相互作用机理。针对矿物溶解产生的难免金属离子,论文考察了不同抑制剂条件下碱土金属离子Ca2+和Ba2+对氟碳铈矿浮选的影响和稀土离子Ce3+和La3+对萤石和重晶石浮选的影响,并讨论了难免金属离子在矿物表面的吸附机理。在此基础上,论文采用“螯合屏蔽”的方法消除了碱土金属离子存在时抑制剂对氟碳铈矿浮选的不利影响,强化了混合矿物体系中抑制剂对萤石和重晶石的选择性抑制作用。氟碳铈矿包含C–O共价键和Ce–F、Ce–O离子键,晶体中Ce原子反应活性最强。氟碳镧矿包含C–O共价键和La–F、La–O离子键,晶体中O原子反应活性最强。萤石中仅包含Ca–F离子键,晶体中F原子反应活性最强。重晶石中包含S–O共价键和Ba–O离子键,晶体中O原子反应活性最强。碱土金属原子杂质使氟碳铈矿费米能级降低,有利于氟碳铈矿的阴离子浮选,而稀土原子杂质使萤石和重晶石的费米能级升高,不利于其阴离子浮选。结构优化后,三种矿物的最稳定解理面氟碳铈矿（100）面、萤石（111）面和重晶石（001）面仅发生了微弱的表面驰豫。在所研究的抑制剂中,三聚磷酸钠和六偏磷酸钠对萤石和重晶石具有一定的选择性抑制作用,但高浓度的磷酸盐也会对氟碳铈矿产生明显的抑制效果。腐植酸钠、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、羧甲基纤维素能够对萤石和重晶石产生强烈的抑制作用,而对氟碳铈矿的浮选影响较小,在矿浆p H为9左右时,当萤石和重晶石回收率低于10%时,相同条件下氟碳铈矿的浮选回收率仍超过90%,表现出良好的选择性。然而,在混合矿物体系中,腐植酸钠、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、羧甲基纤维素对氟碳铈矿也产生了不同程度的抑制作用。以聚环氧琥珀酸为抑制剂时,氟碳铈矿与萤石的分离系数最高,为5.72,而以羧甲基纤维素为抑制剂时氟碳铈矿与重晶石的分离系数最高,为9.57。磷酸盐对矿物的抑制机理包括两个方面,磷酸盐能够促进矿物表面金属离子的溶解,降低了捕收剂吸附的活性位点密度,它们还能够与溶出的金属离子反应,生成亲水性不溶络合物,吸附在矿物表面。其它抑制剂主要通过化学吸附的方式在萤石和重晶石表面发生吸附,阻碍了捕收剂与矿物表面的相互作用,而在氟碳铈矿表面仅发生微弱的物理吸附,从而实现选择性抑制作用。矿物溶解产生的难免金属离子会对矿物的浮选行为产生不同程度的影响,在使用抑制剂的条件下,碱土金属离子Ca2+和Ba2+会对氟碳铈矿的浮选产生明显的抑制作用,稀土离子Ce3+会活化萤石和重晶石的浮选,而La3+对萤石和重晶石的浮选行为影响较小。Ca2+和Ba2+会在氟碳铈矿表面发生化学吸附,氟碳铈矿（100）面的O原子穴位是它们吸附的热力学最稳定位点,Ca2+和Ba2+的d轨道电子转移到氟碳铈矿表面O原子的p轨道上,形成了d-p反馈键。Ce3+和La3+会在萤石表面发生化学吸附,它们主要以[Ce（OH）2]+和[La（OH）]2+的形式吸附在萤石（111）面的F原子穴位上,形成了配位键。Ce3+和La3+在重晶石表面仅发生了微弱的物理吸附。传统螯合剂EDTA和绿色螯合剂IDS都能够消除碱土金属离子和抑制剂组合对氟碳铈矿的抑制作用,提高混合矿物浮选体系中抑制剂的选择性,获得更好的浮选分离指标。在添加螯合剂的条件下,氟碳铈矿与萤石的分离系数最高可达44.47,氟碳铈矿与重晶石的分离系数最高可达35.31。螯合剂不仅能够去除吸附在氟碳铈矿表面的碱土金属离子,对矿物表面产生清洗作用,还可以与矿浆中游离的碱土金属离子反应生成可溶性络合物,阻止它们与抑制剂的进一步反应,从而实现消除碱土金属离子对氟碳铈矿浮选的不利影响,强化氟碳铈矿浮选中抑制剂对萤石和重晶石的选择性抑制作用。论文共包含168幅图、109个表和220篇参考文献。