我国钛铁矿资源丰富,但由于其品位低,有用矿物与脉石矿物表面化学性质相近,活性质点相似,导致传统捕收剂在两种矿物表面作用的选择性差。本文依托钛铁矿浮选分离体系,以钛铁矿和其伴生脉石矿物表面组成差异为切入点,同时开展阴、阳离子组合捕收剂和铅基多配体络合捕收剂强化浮选分离钛铁矿研究,利用Zeta电位、X射线光电子能谱（XPS）、原位红外（ATR–FTIR）结合2D相关光谱（2D–COS）以及飞行时间二次离子质谱（To F–SIMS）等前沿分析测试工具,从药剂与矿物表面的选择性作用以及药剂之间在矿物/水接触面间的界面组装行为两方面,系统揭示了新型组合捕收剂强化浮选分离钛铁矿的界面作用。基于理论研究结果,针对攀西地区钛铁矿开发了新型高效组合捕收剂强化浮选分离工艺。本研究对解决我国攀西地区钛铁矿的浮选分离难题,进一步提高我国钛铁矿资源的高效开发利用技术具有重要的理论意义和实际指导价值。重要研究发现及结论如下:1、纯矿物浮选行为研究表明:单一脂肪酸类、羟肟酸类以及胺类捕收剂均不能有效地实现钛铁矿与钛辉石的浮选分离;在适宜条件下,阴、阳离子组合捕收剂和铅基多配体络合捕收剂均能实现钛铁矿和钛辉石的高效浮选分离,并具有药剂用量少,可浮p H广泛的特点。组合捕收剂摩尔比和矿浆p H是影响钛铁矿和钛辉石浮选行为的重要因素。2、组合捕收剂在钛铁矿和钛辉石表面的选择性作用机制研究表明:钛铁矿与钛辉石的表面元素组成差异,是导致组合捕收剂与矿物表面发生选择性吸附的主要原因,具体来说,组合捕收剂更易与钛铁矿表面铁活性位点作用,而较难与钛辉石表面大量钙、镁活性位点作用。3、组合捕收剂在矿物/水接触面的界面组装机制研究表明:在阴、阳离子组合捕收剂体系下,阳离子捕收剂十二胺（DDA）优先吸附到矿物表面,阴、阳离子捕收剂之间通过氢键相连。将铅离子与苯甲羟肟酸（BHA）和油酸钠（Na OL）复配形成的铅基多配体络合捕收剂（Pb–BHA–Na OL）内部存在两种组装方式,一是BHA与Na OL同时键合铅离子,形成的络合物再吸附到矿物表面;二是Pb–BHA预先以五元环结构螯合,通过BHA与Na OL之间的氢键作用共吸附到矿物表面。铅基多配体络合捕收剂在钛铁矿和钛辉石表面有不同的吸附顺序。4、使用铅基多配体络合捕收剂Pb–BHA–NaOL,采用“一粗四精一扫”的浮选流程,可以获得TiO2品位为44.80%、回收率为78.11%的钛铁矿精矿。