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萤石作为现代化工行业中氟元素的主要来源,已被列入我国战略性矿产资源储备。自然界除了无色萤石外,即便是在同一萤石矿床当中,还常见有多色萤石产出,萤石的多色性主要是由矿物晶格缺陷所引起。由于缺陷存在,不同颜色萤石矿物的表面性质各异,使其可浮性存在差异。而传统的萤石浮选过程忽略了这一特性,对多色萤石进行混合浮选,最终导致萤石精矿浮选回收率低、深色萤石跑尾严重;此外,混合浮选所得到的萤石精矿产品由于多色性而失去了在光学领域中的应用价值,这极大限制了萤石矿产资源综合高效的回收及其产品的高附加值应用。并且,目前有关不同缺陷萤石矿物的理化性质及其浮选行为研究的报道非常少。鉴于此,课题以内蒙古地区某萤石矿床产出的理想萤石（无色,CF）、钇杂质缺陷萤石（绿色,GF）和氟空位缺陷萤石（紫色,PF）为研究对象,以矿物的晶体化学特征为切入点,采用激光拉曼光谱、电子顺磁共振波谱、X射线光电子能谱以及量子化学计算等方法对其晶体结构、表面性质与浮选行为进行了系统研究。论文主要的研究发现及结果如下:（1）矿物特性研究结果表明,尽管三种缺陷萤石的化学组分和矿物组成相近,而它们的晶体结构差异显著。晶格缺陷是导致GF和PF显色的根本原因,且主要的缺陷类型分别为钇杂质取代缺陷和氟空位缺陷。同时,AFM和XPS分析表明缺陷类型还影响着三种缺陷萤石的表面性质:CF、GF和PF的表面粗糙度分别为5.13 nm、5.95 nm和9.15 nm;表面元素Ca/F比值分别为0.52、0.49和0.47。这些表面性质的差异为研究三种缺陷萤石的浮选行为差异提供了理论依据。（2）油酸钠作捕收剂时,三种缺陷萤石的浮选回收率大小顺序为:CF>GF>PF,且均在矿浆pH值为5～10的溶液环境中表现出良好可浮性。PF表面粗糙度大,矿物颗粒的比表面积大,对油酸钠的吸附量大,因此需要在较高的油酸钠浓度条件下才能达到单分子层吸附而上浮。油酸根阴离子是萤石浮选的活性组分,主要与萤石表面的钙活性位点发生作用。CF表面光滑且Ca/F比值大,具有更丰富的钙活性位点,因而油酸钠在低浓度环境下便可在矿物表面形成单分子层吸附而使其上浮,故CF在油酸钠体系中的可浮性要优于GF和PF。（3）烷基磺酸盐表面活性剂对萤石表现出良好的捕收性能。研究发现,烷基磺酸钠在萤石矿物表面的吸附作用随着疏水端烃链长度的增加而增强;而过长的烃链长度不利于捕收剂在水溶液中的溶解和分散,使其活性降低,导致十六烷基磺酸钠（C16）对萤石的实际浮选性能弱于十二烷基磺酸钠（C12）。疏水端中苯基的引入降低了十二烷基苯磺酸钠（C12B）分子前线轨道中HOMO与LUMO之间的能量差,增加了C12B的化学反应活性,使其对萤石的捕收性能增强。三种缺陷萤石在C12B体系中的浮选回收率大小次序为:CF>GF>PF,与药剂吸附量测试结果相吻合。此外,相比于油酸钠,C12B具有更强的抗温性能。（4）萤石在破碎、磨矿过程中,由于矿物晶体习性的存在会沿着表面能小的晶面方向优先解理或暴露,从而导致不同粒度的萤石矿物颗粒表面因暴露面的差异而表现出迥异的理化性质。萤石（111）面表面能小,为萤石的最佳解理面,在粗粒萤石表面最为常见和暴露,且晶胞表面具有100%的Ca┄F断键,对油酸钠表现出很强的亲和作用,故粗粒萤石可浮性好。细粒萤石矿物颗粒表面除了（111）面外,还有表面能较大的（110）面,萤石（110）晶胞表面由于50%的F┄Ca断键存在,对油酸钠的亲和作用远弱于萤石（111）面,故细粒萤石可浮性差。萤石矿物晶面的各向异性是造成不同粒度萤石可浮性差异的关键因素。（5）镜下分析发现三种缺陷萤石矿物晶体中均富含流体包裹体,且包裹体形态各异、分布不均。其中PF中包裹体普遍较大,GF次之,CF最小。包裹体在矿物破碎、磨矿过程中爆裂,所捕获的Ca2+、F-、Cl-、SO42-等离子组分释放至矿浆中,成为矿浆溶液中的难免离子。对比分析萤石矿物表面溶解试验结果可知,流体包裹体组分释放是萤石浮选矿浆溶液中难免钙离子的主要来源,并且浮选试验结果表明少量的Ca2+对萤石浮选起到活化作用,而过量的Ca2+则会优先消耗浮选药剂,对萤石浮选起抑制作用。（6）相比于矿物体相,晶格缺陷更容易在萤石矿物晶体表面形成,并直接影响着矿物的表面性质。其中氟空位的存在导致萤石表面原子的电子态密度整体向低能量方向移动,费米能级则向导带偏移,并降低了萤石表面钙原子的荷正电能力;钇杂质缺陷的形成导致萤石表面钙原子的失电子能力和氟原子的得电子能力均有所下降,并主导了对费米能级的贡献。就表面原子的电荷分布而言,表面氟空位和钇杂质缺陷的存在都将在一定程度上抑制阴离子型捕收剂在萤石矿物表面的作用强度。