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砷是黄铁矿精矿中最常见的有害元素之一,在浮选过程中,需尽可能地将黄铁矿精矿中的砷除去,以避免影响后续冶金作业,污染周围环境。砷硫常规浮选分离的关键在于抑制剂的选择,然而,由于毒砂和黄铁矿表面性质接近、黄药吸附特性相似,不管采用何种药剂,在抑制毒砂的同时也会降低黄铁矿的可浮性,使得砷硫分离十分困难。低温等离子体已被证明是实现硫化矿物浮选分离的有效预处理手段,然而,目前等离子体在矿物表面的改性均在低气压/近真空环境下进行,且尚未有人研究过低温等离子体改性对砷硫浮选分离的影响。针对以上问题,本论文以毒砂和黄铁矿为研究对象,主要开展了以下工作:1、搭建了大气压介质阻挡放电低温等离子体矿物表面改性试验平台。系统研究了不同放电气体（氧气、空气、氮气、氨气）及放电参数下等离子体预处理对砷硫分离的影响规律,揭示了等离子体改性具时效性的客观存在。同时,采用一维数值模拟研究了放电参数对等离子体放电特性的影响,揭示了折合电场强度、电子密度、电子温度和平均电子能量等物理量的空间分布规律。2、系统分析了低温等离子体改性对毒砂和黄铁矿矿物表面性质的影响。采用热力学计算,从溶液化学等方面研究了等离子体改性后毒砂和黄铁矿水溶液体系下的表面性质的差异。同时,采用XPS分析了改性前后毒砂和黄铁矿表面化学组成的变化及差异,揭示了低温等离子体通过向矿物表面引入[O]活性粒子和“晶格损伤诱导化学反应”,从而实现毒砂和黄铁矿的选择性改性的双重机制,以及SO42-浓度的增加是无氧等离子体改性后毒砂表面亲水性提高的关键。3、深入研究了低温等离子体改性对药剂吸附行为的影响。加药后XPS分析、红外光谱分析、ICP-MS分析及Zeta电位分析等结果表明:等离子体改性后,黄原酸盐只能在强酸性介质中吸附在毒砂表面上,而在中强碱性环境下黄铁矿表面上的捕收剂吸附影响不大,进而揭示了等离子体改性后毒砂和黄铁矿表面捕收剂差异性吸附规律。4、系统分析了低温等离子体改性对矿物晶体结构及表面形貌的影响。采用XRD和XPS深度剖析分析了改性前后矿物晶体结构,表明等离子体改性不会导致矿物新晶相的生成。同时,基于AFM图像分析了改性后矿物表面的粗糙度变化,结合SEM-EDS分析和XPS深度剖析,研究了等离子体刻蚀对毒砂和黄铁矿表面亲水性的影响机理,提出了不同等离子体的表面刻蚀机制,揭示了矿物可浮性的变化同时受表面粗糙度及缺陷区域表面氧化程度的影响,进而建立了等离子体刻蚀诱导矿物表面选择性改性的机制。论文的研究是对毒砂和黄铁矿浮选分离进行的新探索,从表面性质、药剂吸附行为及选择性刻蚀角度建立了等离子体的表面改性机制,丰富了现有的等离子体矿物表面改性理论,对实现砷硫的高效浮选分离具有较大的理论意义和实际意义。