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磷矿资源在粮食生产和磷化工中占有重要地位和作用。我国磷矿以沉积型磷块岩为主,呈“贫、细、杂”的特点,主要为中低品位磷矿石,杂质SiO2和MgO等含量较高,有用矿物与脉石矿物共生紧密、嵌布粒度细,俗称“胶磷矿”,需要经过选矿富集才能满足后续磷化工的要求。浮选是主要选矿方法,它是基于矿物-水界面润湿性差异,以气泡为载体,实现矿物分离的一个涉及固、液、气三相的复杂物理化学过程。浮选效果与颗粒粒度密切相关,微细粒矿物（一般定义粒度<20μm）由于质量小和比表面积大的特点,浮选回收较困难。浮选过程的界面调控可以强化微细粒矿物浮选,包括浮选药剂对矿物-水界面润湿性的调控、矿物颗粒之间相互作用的调控以及矿物颗粒与气泡之间相互作用的调控。因此加强微细粒磷灰石浮选的界面调控研究,对强化微细粒磷灰石浮选,促进中低品位细粒嵌布磷资源高效利用和可持续发展具有重要意义。本研究以微细粒磷灰石、白云石和石英单矿物以及中低品位硅钙质和钙镁质磷矿石为研究对象,在查明矿石性质、微细粒矿物表面性质和浮选行为基础上,采用原子力显微镜、X射线光电子能谱、俘泡法接触角测定等表面分析测试手段结合分子动力学模拟,以及聚焦光束反射测量仪等聚团原位表征手段,研究了捕收剂油酸钠和抑制剂硫酸或磷酸对磷灰石界面润湿性的调控,分散剂和乳化煤油对微细粒磷灰石颗粒间分散和疏水聚团的调控,以及药剂添加方式对酸性条件下碳酸盐矿物与气泡粘附的调控,揭示了界面调控机理,研究成果能为强化微细粒磷灰石浮选奠定一定的理论基础。研究成果如下:（1）中低品位硅钙质和钙镁质磷矿石均呈条带状和块状构造,隐晶质结构。有用矿物均为胶磷矿,嵌布粒度较细,与脉石矿物嵌布关系紧密。硅钙质磷矿石的杂质SiO2、Al2O3、MgO和Fe2O3等含量较高,硅和铝元素主要赋存于石英、绢云母和粘土矿物中,镁元素主要赋存于白云石中,铁元素主要赋存于黄铁矿中,而钙镁质磷矿石的脉石矿物主要为白云石,其它杂质含量较低。（2）风化磷矿石中挑选的磷灰石单矿物比原生磷矿石的纯度和结晶度高、表面粗糙、比表面积大,但两者的表面电性和可浮性没有显著差异。与常规粒级（45-75μm）磷灰石相比,微细粒磷灰石质量小和比表面积大,导致其可浮性差,浮选速度慢,捕收剂用量大。油酸钠浮选体系中,微细粒磷灰石在中性和碱性条件下具有较好可浮性,而石英不可浮,两者适合正浮选分离;微细粒石英比常规粒级（45-75μm）石英浮选夹带率高;微细粒磷灰石在酸性条件下可浮性降低,而白云石仍然有较好可浮性,两者适合反浮选分离。（3）在碱性条件下油酸离子与磷灰石表面晶格钙离子发生化学吸附,同时存在油酸钙表面沉淀的物理吸附。当油酸钠平衡浓度较低时,检测到油酸钠吸附以单分子层为主,其非极性烃链形成一层疏水膜,使磷灰石界面疏水;当油酸钠平衡浓度达到其临界胶束浓度(1×10-3 mol/L)时,检测到油酸钠吸附以双分子层为主,其极性基与磷灰石表面钙原子和水分子均有强烈作用,使磷灰石界面亲水。酸性条件下微细粒磷灰石溶解速度较快,主要受化学反应控制,溶解离子浓度主要取决于初始氢离子浓度和溶解后矿浆pH值,与颗粒粒度无关。磷灰石自身溶解H2PO4-以及磷酸电离H2PO4-作为其定位离子,通过氢键发生水合作用,使磷灰石界面亲水。（4）在自然条件下微细粒磷灰石分散稳定性比石英差。为了避免异相凝聚,采用分散剂提高了微细粒磷灰石的分散稳定性,分散能力顺序:六偏磷酸钠>水玻璃=硅酸钠>碳酸钠。分散剂增大了磷灰石颗粒间的静电斥力和水化斥力,并且水化斥力的贡献更大。六偏磷酸钠尽管有较强的分散能力,但会使磷灰石亲水,不适用于磷矿石正浮选。（5）微细粒磷灰石的疏水聚团主要取决于颗粒的疏水性。在中性和碱性条件下,适量浓度的油酸钠使磷灰石颗粒疏水,颗粒间检测到疏水引力,且疏水引力大于静电斥力,从而形成疏水聚团,呈疏松的枝链结构。在酸性条件下或油酸钠浓度过量时,磷灰石颗粒亲水,颗粒间检测到水化斥力,导致聚团减弱甚至分散。微细粒磷灰石在搅拌速度较小时就能迅速形成疏水聚团,这是由于疏水引力占主导作用,动态监测到增大搅拌速度会使聚团有所破坏,而当搅拌速度再次减小时,聚团可以恢复,表明疏水聚团过程具有可逆性。磷灰石颗粒粒度越细,疏水聚团能力越强。另外,微米级煤油油滴（机械搅拌法制备）比纳米级油滴（超声波乳化法）更能强化微细粒磷灰石疏水聚团,油滴在油酸钠诱导疏水的磷灰石颗粒之间起桥连作用,进一步增大聚团尺寸和强度。随着煤油用量增大,聚团尺寸增大,呈紧密的球形结构。油酸钠乳化煤油不仅提高了微细粒磷灰石的浮选速度,而且在微细粒磷灰石和石英人工混合矿浮选中表现出良好的选择性。（6）存在捕收剂时碳酸盐矿物会与自身产生的CO2气泡发生稳定粘附并上浮,因此采用捕收剂GJBW之后添加硫酸或同时添加捕收剂GJBW与硫酸的加药方式,能提高中低品位钙镁质磷矿石中白云石和方解石的反浮选脱除率。采用磷酸抑制剂时,其电离出的H2PO4-具有抑制磷灰石和缓冲矿浆pH的能力,在低用量时就能获得与硫酸相似的浮选指标,适用于含方解石的磷矿石。此外,由于磷酸用量小,产生的CO2气泡少,磷酸与捕收剂的添加顺序对反浮选指标没有明显影响。