黄铜矿是硫化铜矿的重要代表,黄铜矿的浮选理论研究一直是国内外研究的热点,已经形成了完整的理论体系,成为指导黄铜矿浮选的重要理论依据。但由于矿物表面和浮选溶液体系的复杂性,常规检测手段和分析计算方法的局限性,关于黄铜矿矿浆溶液中组成复杂的离子来源、表面原子构型、铜离子及捕收剂分子在表面的吸附等方面的研究还存在很多不足。因此,基于量子化学原理和先进的现代分析检测手段,从地球化学的角度和原子尺度,研究黄铜矿流体包裹体组分释放及其与弛豫表面的相互作用,对深入理解黄铜矿的浮选机理具有重要理论价值。论文在广泛查阅和分析文献资料的基础上,以黄铜矿及其连生矿物为主要研究对象,应用IR-UV显微成像、SEM-EDS表面分析、HRXMT 3D扫描、ICP-MS和IC等检测分析方法,研究了流体包裹体的形貌、尺寸及其组分在矿浆溶液中的释放。应用分子力学、AFM原子相表征和密度泛函理论(DFT)计算等方法,研究了黄铜矿晶体的化学键结构和表面弛豫。通过测定矿浆溶液中铜离子浓度随时间的变化、矿物表面电位的实时检测、密度泛函计算,研究了流体包裹体释放的铜离子在弛豫表面的吸附作用及其对表面电性的影响。同时,基于密度泛函理论计算,研究了矿浆溶液中铜、铁离子与捕收剂黄原酸盐的相互作用,水分子、氧分子、黄原酸盐在黄铜矿弛豫表面的吸附行为。通过浮选试验探索了流体包裹体组分对黄铜矿浮选的影响,建立了黄铜矿流体包裹体组分自活化浮选模型。试验结果表明：黄铜矿晶体内部存在着数量很大的流体包裹体,流体包裹体具有多种形态,呈现孤立或成群分布,形状多为长条状、椭圆状和不规则形状。包裹体个体线性尺寸在3～60μm之间。流体包裹体中存在着大量的Cun+、Fen+、Cl-、SO42-等组分,矿物晶体破碎时,这些组分释放进入矿浆溶液中,成为矿浆溶液中难免离子的来源之一。同时,与黄铜矿共生的斑铜矿、闪锌矿、石英、方解石等矿物中也存在着大量尺寸不同、形状各异、分布不均的流体包裹体,这些流体包裹体破碎时,其组分也在矿浆溶液中释放。对比矿物溶解的试验结果,得出流体包裹体组分释放是矿浆中难免铜离子的主要来源的结论。理论计算结果表明：黄铜矿晶体中存在共价键和离子键,是一种混合键型半导体。Fe和S之间的相互作用较大,S中心最容易发生电子转移和氧化反应。黄铜矿解离表面的原子纵向和横向排列相比晶体内部发生了较大变化,硫原子层向外突出,铜—硫和铁—硫键的键长增加,表面弛豫形成表面富硫的原子构型。分子力学定性分析、原子相表征和XPS分析证实了黄铜矿表面富硫的结论。试验结果表明：流体包裹体释放的铜离子和人为添加的铜离子都会在黄铜矿弛豫表面发生吸附,随着铜离子吸附的进行,矿物表面电位持续增加,吸附平衡与电位平衡一致对应。铜离子在黄铜矿弛豫表面的吸附,使黄原酸盐阴离子的吸附活性点增加,从而在一定条件下有利于黄铜矿自身的浮选。密度泛函理论计算结果也表明：流体包裹体组分中铜离子、矿浆中分水子、氧分子在黄铜矿弛豫表面均发生吸附作用,这从理论上证明了包裹体组分中铜离子能在黄铜矿弛豫表面发生吸附的试验结果。此外,水分子以氧位吸附为主,孤对电子具有优先与铁原子形成共价键的特性。氧分子桥位吸附具有最大的吸附能,与表面的金属原子和硫原子之间都存在着电子交换。理论计算结果还表明：黄原酸根离子与流体包裹体释放的铜离子、矿物表面本身的铜、铁离子将发生反应,不同价态和自旋态下的金属-黄原酸配合物具有不同的性质,反应的结果主要有两种金属-乙基黄原酸配合物结构。自旋量子数对铁离子与乙基黄原酸盐之间的相互作用及其配合物的几何结构具有重要影响,Fe2+与乙基黄原酸盐的相互作用能随着自旋量子数的增加而增加,自旋量子数为V的铁-乙基黄原酸盐高自旋结构最稳定。对于Fe3+,自旋态为IV时,存在最稳定的配合物结构。Fe3+-乙基黄原酸盐配合物比Fe2+-乙基黄原酸盐配合物具有更高的稳定性。乙基黄原酸根离子与Cu+作用后,自旋极化与非极化的能量一样,乙基黄原酸根离子与Cu+离子键作用相对较强。黄原酸盐在黄铜矿表面吸附时,单桥结构乙基黄原酸盐在表面双硫桥位的吸附结构最稳定,吸附造成了黄铜矿表面原子的位置畸变,硫原子进一步向外突出,有利于形成对疏水有利的硫聚体,吸附造成了铜、铁原子的配位增加,电荷转移发生在表面金属原子和黄原酸盐分子之间,显示出共价性,同时EX-Cu-S三元吸附结构具有较大的吸附能。论文通过黄铜矿流体包裹体组分释放、晶体体相结构、表面原子弛豫、铜离子在弛豫表面的吸附与表面电位的实时检测、黄原酸盐在黄铜矿表面吸附的理论计算等深入的研究,得出了黄铜矿矿浆中“难免”铜离子的优势来源为流体包裹体组分的释放、铜离子在“富硫”表面的吸附改变矿物表面电位,并有利于捕收剂黄原酸盐吸附的新观点,从而提出了流体包裹体组分自活化浮选理论模型,丰富了和发展了黄铜矿浮选的基础理论,对黄铜矿的浮选具有重要的理论价值。