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氧化锌矿是我国重要的锌矿资源,硫化胺浮选法和硫化黄药浮选法是富集氧化锌矿的主要方法,但胺类捕收剂的选择性较差且对矿泥极其敏感,浮选泡沫极其稳定,消泡非常困难,生产难于控制。相比于硫化胺浮选法,硫化黄药浮选法受矿泥的影响较弱,因此,硫化黄药浮选法的深入研究有望实现低品位复杂氧化锌矿资源的高效回收。大量试验研究和生产实践表明,氧化锌矿物需经过硫化后才能通过黄药类捕收剂获得较好的浮选效果,但常规的表面硫化存在硫化效率低、硫化程度弱、硫化层不稳定等缺点,导致黄药在矿物表面难以稳定吸附,浮选指标较差。因此,氧化锌矿物表面强化硫化是实现硫化黄药浮选法高效回收氧化锌资源的重点和难点,针对表面硫化技术存在的问题,提出了“铜–铵协同强化硫化氧化锌矿物”的技术思路。本论文以典型的氧化锌矿物菱锌矿为研究对象,通过DFT模拟计算、动电位测定、XPS分析、ToF-SIMS表征以及浮选试验相结合,多角度、多尺度研究了菱锌矿与硫组分的相互作用构型、历程、产物等,揭示了硫化钠硫化体系菱锌矿表面的硫化特性及浮选机理。通过溶液化学计算查明铜离子和铜–铵协同体系活性组分的分布规律,为后续的菱锌矿表面活化提供理论依据;采用ICP-OES、动电位测定、XPS、ToF-SIMS等分析检测手段,对比研究了不同活化体系矿物表面铜组分的吸附特性以及活化产物的差异,从而揭示了菱锌矿表面活性组分的活化机制。通过考查菱锌矿在不同硫化体系的浮选行为、矿物表面动电位、元素组成及其化学态、硫化产物的分布等,查明了铜离子和铜–铵组分对菱锌矿表面硫化特性的影响,揭示了菱锌矿表面强化硫化机制。借助XPS、动电位测定、吸附量检测、FT-IR等对铜离子与硫化的菱锌矿表面间的相互作用机制,以及捕收剂在不同硫化体系的吸附特性进行了对比研究,揭示了菱锌矿表面强化硫化后铜离子和捕收剂的吸附机制。结合菱锌矿的表面活化、硫化行为、黄药吸附特性、浮选行为、以及表面活化产物和硫化产物解析,最终建立了基于铜–铵协同活化的菱锌矿强化硫化浮选理论体系。菱锌矿在破碎和磨细过程中易沿着Zn–O键结合力薄弱处发生断裂,导致新生的矿物表面暴露大量的Zn2+组分,这些暴露的Zn2+组分在矿浆溶液中会形成大量的锌–羟基络合物,导致矿物表面亲水性增强;当采用黄药对菱锌矿进行直接浮选时,黄药在矿物表面的吸附能力较弱,难以稳定存在,矿物的可浮性较差,即使加大黄药浓度也不能明显提高其浮选回收率;经过硫化钠处理后,菱锌矿的浮选回收率得到增加,但仍有超过45%的菱锌矿损失于尾矿中;铜离子和铜–铵组分的添加能够极大地提高菱锌矿的浮选回收率,在硫化钠和黄药浓度相同的条件下,菱锌矿在铜离子活化体系的浮选回收率最高增加19个百分点,在铜–铵组分协同活化体系的浮选回收率最高增加32个百分点。菱锌矿表面活化过程中,铜离子在矿浆溶液中主要以Cu2+和Cu（OH）+的形式存在,而铜氨络合物主要以Cu（NH3）22（10）和Cu（NH3）3（17）（10）的形式存在,因此矿浆溶液中的Cu2+会与矿物表面的O位点结合,形成–O–Cu组分,同时矿浆溶液中的Cu（OH）+与矿物表面的Zn（OH）mn+组分发生脱水反应,在矿物表面生成–Zn–O–Cu组分;在铜–铵协同活化体系,矿浆溶液中的活性组分Cu（NH3）22（10）和Cu（NH3）3（17）（10）与菱锌矿作用后,在矿物表面生成Cu（II）组分和–Cu–OH/Cu（NH3）n2+组分,实现了菱锌矿表面活化。与铜离子活化相比,菱锌矿在铜–铵协同体系的活化效果更佳,矿物表面生成铜组分的含量更高、反应活性更强,且矿浆溶液中的铜组分在矿物表面的吸附效率更高,有利于后续硫离子的吸附。硫化钠能够吸附在菱锌矿表面,生成由硫化锌（Zn S）和多硫化锌（Zn Sn）共同组成的硫化产物;DFT模拟计算表明,HS–离子能够在菱锌矿（101）面的Top位、Bottom位吸附以及Bridge位发生吸附,并形成稳定的Zn–S化学键,吸附稳定性依次为:Top位<Bottom位<Bridge位。此外,硫化钠也能吸附在铜离子和铜–铵组分协同活化的菱锌矿表面,并在矿物表面生成由Cu（I）–S和Cu（II）–S组成的硫化铜组分,即矿物表面的硫化产物由硫化锌和硫化铜组分组成;菱锌矿在不同硫化体系的硫化效果由强到弱依次为:铜–铵协同活化体系、铜离子活化体系、单一的硫化钠体系,相比于铜离子活化体系,菱锌矿在铜–铵协同活化体系矿物表面硫化产物的含量更高、活性更强。铜离子能够在硫化钠体系、铜离子活化体系、铜–铵协同活化体系硫化的菱锌矿表面吸附,并生成由Cu（I）–S和Cu（II）–S组成的活化产物;与铜离子活化体系相比,菱锌矿在铜–铵协同活化体系强化硫化后铜离子的活化效果更好,矿物表面生成的硫化铜组分含量更高、反应活性更强,有利于矿物表面吸附更多的黄原酸盐;在黄药初始浓度相同的条件下,黄药在不同硫化体系硫化的菱锌矿表面的吸附程度由强到弱的顺序为:铜–铵组分强化硫化体系、铜离子强化硫化体系、硫化钠硫化体系。因此,菱锌矿经铜–铵协同活化后,不仅实现了矿物表面强化硫化,还增强了矿物表面的疏水性,从而极大地促进了菱锌矿的可浮性,为实现氧化锌矿的高效硫化浮选回收提供理论支撑。