锰矿是我国紧缺的大宗战略性关键矿产。贵州松桃锰矿石具有“贫、细、杂”特点,微细粒菱锰矿的有效分离是锰矿石提质降杂的关键和难点,也是电解锰渣源头减量的根本途径。微细粒矿物质量小、比表面积大,导致其浮选分离效率低。通过选择性聚团增大颗粒粒径,将微细粒浮选转化为常规浮选是强化微细粒菱锰矿浮选分离的有效途径。目前关于微细粒菱锰矿-脉石矿物体系的分散、絮凝行为及药剂作用机理已进行了研究,但对微细粒菱锰矿的疏水聚团行为、调控及强化分离尚未开展深入研究,基于分子水平和微纳尺度的强化分离微观机制仍不明确。开展贵州松桃微细粒锰矿的矿物特性与强化分离机制研究,对完善微细粒锰矿石高效浮选分离基础理论、促进贵州低品位难选锰矿石的高效利用和电解锰渣源头减量有重要意义。本研究以贵州松桃微细粒锰矿石为研究对象,采用光学显微镜、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、矿物自动定量分析系统、电感耦合等离子体质谱仪、扫描电子显微镜和能谱仪等手段开展矿物特性研究,查明了贵州松桃微细粒锰矿石性质、微细粒菱锰矿与石英表面性质。采用激光粒度测定、单矿物浮选试验、接触角测定、原子力显微镜微纳成像及胶体探针-力谱测试技术、微量热测试等表征手段并结合EDLVO理论计算,研究了微细粒菱锰矿与石英的选择性聚团-浮选行为,以及药剂与流体剪切对菱锰矿聚团的协同诱导、菱锰矿表面原位CO2微纳米气泡和乳化煤油对菱锰矿聚团的促进作用、外磁场对菱锰矿表面药剂吸附和颗粒间作用力的影响,揭示了微细粒菱锰矿的疏水聚团调控机制及复合力场下微细粒菱锰矿的强化分离机制。获得以下主要研究结果:1.锰矿石主要呈块状、条带状和气泡状构造。矿石中主要有用矿物为菱锰矿,主要脉石矿物为石英、（锰）方解石和黏土矿物。矿石结构主要为它形粒状结构、显微鳞片结构、隐晶质结构和泥微晶结构。矿石中菱锰矿多为它形粒状产出,部分以泥晶和微晶结构聚集,单体粒度小于10μm,集合体粒度为5-60μm,多以显微鲕粒或显微球粒结构与石英等脉石矿物紧密连生或相互包裹。矿石中锰含量为10.70%,主要以独立矿物和类质同象形式赋存于菱锰矿和（锰）方解石中;杂质SiO2含量为37.55%,主要分布在石英和黏土矿物中;Al2O3含量为9.81%,主要分布在绢云母和绿泥石中;Ca O含量为9.78%,主要分布在（锰）方解石和菱锰矿中。菱锰矿的微细粒嵌布和连生包裹特征是菱锰矿与脉石矿物难以分离的主要原因。2.脂肪酸对微细粒菱锰矿-石英体系中菱锰矿具有选择性聚团效应,油酸的聚团效果优于亚油酸、亚麻酸、硬脂酸,且中等浓度10-3mol/L、弱酸性环境和中等剪切速率500 rpm下能形成较大粒径和结构紧密的菱锰矿团聚体。药剂作用顺序对团聚体特性影响较大,与预先调整p H相比,预先吸附油酸形成的团聚体在弱酸至弱碱范围内均能稳定存在。油酸与煤油质量比5:1、油酸与煤油乳化混合添加、微米级油滴可以强化菱锰矿聚团,且能削弱碱性环境对团聚体的解聚分散效应。脂肪酸诱导聚团能明显提高菱锰矿与石英浮选分离效率。低用量煤油与油酸协同作用能明显缩短浮选时间,提高菱锰矿浮选速率,聚团浮选精矿中锰含量和回收率比直接浮选分别高约5%和30%。3.菱锰矿聚团程度取决于其表面疏水性,受脂肪酸吸附和流体剪切影响显著。脂肪酸浓度介于预胶束浓度和半胶束浓度之间时,菱锰矿疏水性较强,但随着脂肪酸C=C键数目增加而减弱。油酸平衡浓度为10-4mol/L、弱酸性环境下菱锰矿颗粒间存在较强疏水引力诱导聚团,过量油酸和碱性环境下存在斥力诱导菱锰矿解聚分散。团聚体生长与破裂平衡、粒径与强度显著降低的临界剪切速率分别为500 rpm和800rpm,团聚体破裂受断裂机制主导。从较强剪切恢复至平衡剪切后,可实现以30-45μm粒级为生长核心、-30μm粒级为分支和涂层的二次聚团。脂肪酸吸附诱发形成的颗粒间疏水引力是菱锰矿聚团的根本驱动力,剪切为颗粒间碰撞和作用提供能量输入,保证颗粒间疏水引力的有效作用范围,脂肪酸与流体剪切共同诱导菱锰矿疏水聚团。4.预吸附油酸的菱锰矿表面,酸解CO2微纳米气泡的数量、稳定性和固-气接触线与菱锰矿表面疏水性呈正相关。微纳米气泡间通过毛细作用力桥接颗粒和黏附浮选载体气泡,促进菱锰矿聚团和快速浮选分离。油酸溶液中菱锰矿与煤油间存在较大引力,油酸在菱锰矿表面的吸附诱导煤油快速铺展。油酸与煤油乳化混合添加时菱锰矿疏水性强于单独添加时的疏水性。油酸乳化煤油诱导作用下,引入弱磁场可以增加菱锰矿团聚体中45-100μm粒级含量,提高菱锰矿与石英浮选分离效率,浮选精矿锰回收率比无外磁场时高约2%。外磁场中洛伦兹力和剪切作用使疏水菱锰矿颗粒间碰撞概率增加。外磁场促进油酸乳化煤油在菱锰矿表面的吸附与润湿,增强菱锰矿疏水性。菱锰矿颗粒间引力随着磁感应强度增大而显著增大。疏水引力与磁吸引力形成的复合力场共同驱动菱锰矿颗粒聚团,实现其强化分离。由油酸乳化煤油吸附产生的疏水引力对颗粒间作用力和菱锰矿疏水聚团的贡献大于弱磁场产生的磁吸引力。5.微细粒菱锰矿疏水聚团强化浮选过程中,脂肪酸在菱锰矿表面的预吸附提供疏水表面,煤油黏附与铺展进一步增强菱锰矿疏水性,弱酸性环境提供H+作用产生原位CO2微纳米气泡,疏水表面促进CO2微纳米气泡间气桥、煤油微滴间油桥的稳定建立,流体剪切赋予颗粒动能和碰撞机会,外磁场促进药剂吸附和颗粒碰撞,进一步促进气桥和油桥对颗粒的聚团。脂肪酸与流体剪切起主导作用,低用量乳化煤油、原位CO2微纳米气泡和较弱外磁场起强化作用。调控脂肪酸、煤油、微纳米气泡和流体剪切协同作用可实现菱锰矿的疏水聚团和高效浮选分离。