随着矿产资源的开采利用，易选富矿石越来越少，现代矿山不得不面临“贫、细、杂”的现状，因此细颗粒矿物浮选成为矿物加工研究的主要方向之一.在浮选过程中，由于矿物的粉碎溶解、药剂的添加、回水的循环利用等原因，矿浆中难免会有一些金属离子，这些金属离子的存在往往会对矿物的浮选行为产生重要影响.国内外学者在矿浆中金属离子对硫化物矿物、氧化物矿物、硅酸盐矿物等浮选的影响方面已经做了大量研究工作.研究发现，矿浆中的金属离子对矿物浮选的影响机制主要是：矿浆中金属离子的浓度、pH调整剂的用量等改变了矿物表面的亲水性及电位，进而达到活化和抑制的作用.金属离子作用形式的不同主要是因为它们在矿物表面的吸附形式不同，主要有2种吸附形式：一种是以沉淀的形式存在于矿物表面，另一种则以一羟基络合物的形式吸附在矿物表面.文中在对相关文献的查阅和总结的基础上，概括了金属离子对氧化物矿物、硫化物矿物、硅酸盐矿物浮选和分离影响的研究进展，从离子溶解/吸附规律及其与矿物浮选行为的关系、离子影响矿物浮选时的交互作用、离子对捕收性能影响、不同金属离子对矿物浮选行为影响等方面进行了总结.

1 金属离子对氧化物矿物浮选的影响

氧化物矿物是一系列金属阳离子和某些非金属阳离子与O^2-形成的化合物.以下都是针对几种常见金属离子对氧化物矿物浮选影响的研究，尤其是金属离子对石英浮选的影响以及金属离子羟基络合物和氢氧化物沉淀对氧化物矿物浮选的影响^[1].

胡岳华等^[2]通过对金属离子在氧化物矿物/水界面的吸附及浮选活化机理的研究，结果表明，金属离子在氧化物矿物表面的吸附以及对浮选的活化作用不只是羟基络合物形成的结果, 其金属氢氧化物表面沉淀的生成应是更有效的作用方式, 组分分析表明，矿物表面生成沉淀的pH值，对应于金属离子在氧化物矿物表面吸附量迅速增大时的pH值，即为此活化浮选过程的最佳pH值.

Iwasaki^[3]通过钙镁离子对铁矿石中选择性脱泥和石英的浮选实验得出：钙镁离子沉淀对于石英悬浮液的絮凝和在碱性矿浆中对浮选硅有较强的抑制作用.李冬莲^[4]研究了Ca²⁺、Mg²⁺离子对胶磷矿浮选的影响得出：Ca²⁺离子不仅消耗油酸根，而且抑制矿物表面油酸钙的生成；在低浓度时Mg²⁺生成Mg₃（PO₄）₂沉淀，增加了胶磷矿表面的活性点，有利于浮选；当浓度增加时，在消耗油酸根的基础上，还会在胶磷矿表面形成Mg（OH）₂沉淀，不利于胶磷矿浮选.贺智明^[5]通过铅离子对水杨氧肟酸浮选金红石的实验得出：铅离子在金红石表面形成强烈化学吸附后，可以使金红石表面钛质点与水杨氧肟酸生成稳定的金属鳌合物，这对水杨氧肟酸浮选金红石具有很强的活化作用.

欧乐明等^[6]研究了硫化矿浮选体系中金属离子对石英浮选行为的影响，结果表明：金属离子Fe³⁺、Pb²⁺和Cu²⁺等均可在石英表面吸附，改变石英表面动电位，上述离子作用后的石英便可吸附戊基黄药，从而活化石英浮选；而Ca²⁺、Mg²⁺和Fe²⁺对其可浮性没有明显影响.吴宏海等^[7]通过石英对Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Ni²⁺等二价重金属离子的吸附等温线的研究，同时利用表面配位理论模式对实验结果进行拟合，结果表明：离子对石英表面的亲合力强度大小顺序是Cd >Pb> Zn > Ni > Cu；表观表面配位常数的大小主要由离子玻恩水化系数（ΔΩ_{r, v}）决定，但受离子水解常数的影响.刘星等^[8]针对浮选过程中难免离子对赤铁矿、石英和绿泥石的可浮性的影响进行研究，结果表明：Ca²⁺、Fe³⁺对石英和绿泥石起活化作用，A1³⁺对赤铁矿、石英都有较强的抑制作用，对绿泥石起到先活化后抑制的作用.银锐明等^[9]通过Mg²⁺离子对石英表面zeta电位和石英浮选回收率影响的实验研究，发现Mg（OH）⁺是Mg²⁺活化阴离子捕收剂浮选石英的主要形式，而且在pH值为11时，捕收剂浓度和Mg²⁺离子浓度相同，对石英的浮选活化效果最好.

矿浆中的金属离子以及其所形成的各组分对氧化物矿物浮选过程都会有一定的影响，一般是由于常见的难免离子Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Al³⁺等对脉石矿物有活化作用，从而使目的矿物与脉石矿物的可浮性差异变小，在浮选过程中使目的矿物和脉石一同浮起，继而影响了氧化物矿物浮选.矿浆pH可影响金属离子的存在状态及矿物的表面电性，进而影响矿物的浮选行为^[10].在不同pH条件下，金属离子主要以络合物和沉淀的形式吸附于矿物表面，一般络合物会增加矿物表面的活性质点，对氧化物矿物的浮选起活化作用，而沉淀一般起抑制作用，后者能通过消耗捕收剂，抑制捕收剂分解等作用，这对氧化物矿物的浮选起抑制作用.

2 金属离子对硫化物矿物浮选的影响

硫化物矿物作为大多数金属矿物最主要的存在形式，同时作为选矿中处理相对简单的矿石，硫化物矿物的浮选在选矿中一直占据重要的地位，文中通过研究金属离子对不同种硫化物矿物浮选影响的机理探究，得出一些规律.

魏明安等^[11]在研究矿浆中的难免离子Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Al³⁺等对黄铜矿和方铅矿浮选的影响中，利用去离子水浸泡实际矿石，然后分析浸泡前后去离子水的离子组成得出：在碎磨和浮选作业的过程中，由于矿石中的各类矿物发生不同程度的解离或微溶，使得矿浆中的离子大量增多.并且研究发现对方铅矿具有最主要的影响，这是由于离子浓度大时会消耗捕收剂，造成了一个假象的抑制效果，但其实阳离子对硫化铜矿的浮选影响不大.其中Cu²⁺起活化作用，Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Zn²⁺起抑制作用，因为在碱性溶液中，这些金属离子生成相应的氢氧化物沉淀，附着在方铅矿表面，使方铅矿表现出亲水性；而在酸性条件下，方铅矿电位值升高，不利于浮选.

闫朝阳^[12]在矿浆铜离子对铜锌分离浮选影响的研究中指出：硫化钠能有效的沉降Cu²⁺，从而降低矿浆中铜离子对闪锌矿等矿物的活化作用，当其用量在100~500 g/t时，能有效降低矿浆中Cu²⁺含量；并且在低碱度的条件下，能一定程度地抑制黄铁矿和闪锌矿的上浮，在实际操作过程中，其用量不能大于600 g/t，不然对铜金属的综合回收有较大影响.

刘爽等^[13]在探究Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-离子对会泽铅锌矿硫化矿浮游性的影响中，通过先探究Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-的浓度对方铅矿、闪锌矿和黄铁矿的浮游性的影响，再通过调节pH重复试验，探究不同pH下各离子对3种试验矿物的浮游性影响中得出：Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-离子的浓度变化对闪锌矿的浮选基本无影响；在离子用量实验中，只有Ca²⁺可以影响方铅矿的浮选效果，Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-对黄铁矿的浮选有显著的影响，Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-的浓度改变对闪锌矿的浮选效果基本无影响；而在碱性条件下，Mg²⁺、SO₄^2-对3种矿物的可浮性基本没有影响，但是Ca²⁺对3种矿物可浮性的影响明显增强.

袁致涛等^[14]在金属离子对辉钼矿浮选的影响及机理研究中得出：辉钼矿具有良好的天然可浮性，而在碱性条件下，Mo原子与氧和水反应生成HMoO₄^-和MoO₄^2-而降低了可浮性；Ca²⁺只改变辉钼矿的Zeta电位，而Cu²⁺，Pb^2-和Fe^3-不仅提高了辉钼矿的Zeta电位，还降低了辉钼矿的可浮性；原因是金属羟基络合离子会吸附在辉钼矿表面，从而使得辉钼矿Zeta电位升高；而氢氧化物沉淀是抑制辉钼矿浮选的有效组分.

早在20世纪70年代就有人提出，矿物-水溶液界面上的金属氢氧化物沉淀溶度积比在溶液中更小^[15].因此，在矿物-水溶液界面上容易形成金属氢氧化物，进而影响矿物与药剂的作用.冯忠伟^[16]在高硫铅锌矿无碱浮选工艺的研究中指出：在富含硫酸锌、硫酸亚铁等可溶性盐的矿石中，用石灰抑制黄铁矿时会产生大量的Zn（OH）₂、Fe（OH）₂、Fe（OH）₃等沉淀，对铅锌矿物有很强的抑制作用，因此采用无碱工艺可以得到较好的回收.

朱申红^[17]在研究金属阳离子对含金黄铁矿物浮选的影响及消除方法时，发现在碱性条件下，重金属离子Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺生成Cu（OH）₂、Fe（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，覆盖在含金黄铁矿表面，增加捕收剂在矿物表面吸附的难度，从而抑制了含金黄铁矿的浮选，而腐植酸钠颗粒可以显著地消除这些重金属离子的影响.

刘谷山^[18]在研究金属离子对Cu₂S、Ni₃S₂纯矿物浮选行为的影响中发现，Fe³⁺对2种矿物有显著的抑制作用；Cu²⁺的存在对Ni₃S₂矿的浮选有活化作用；Ni²⁺的存在对Ni₃S₂浮选影响不大，但在用量较大情况下，可能由于消耗了黄药，而对Cu₂S矿浮选产生一定的影响.

V·基里亚维内等^[19]在探究Ca²⁺、（S₂O₃）^2-对Ni-Cu矿石浮选选择性的影响中得出：Ca²⁺、（S₂O₃）^2-在一定pH值下以及采用球磨机磨矿后，可以促进Ni-Cu矿石的浮选，由于磨矿机铁的电池效应，Ca²⁺可以提高黄药在硫化矿表面上的吸附效果，从而活化了硫化镍和硫化铜的浮选，而硫代硫酸根离子降低了黄药在硫化矿物表面上的吸附量，从而影响了有用矿物的可浮性.

张宝丽^[20]在含铜离子的铜硫矿石浮选工艺研究一文中提出：采用硫化钠预先沉淀铜离子，生成铜蓝，可以基本消除铜离子对浮选回路的影响，提高铜的回收率，同时确定矿浆pH值是铜硫矿石浮选分离的关键.蒋世鹏等^[21]在研究金属离子对硫化浮菱锌矿选影响中，通过菱锌矿的浮选试验、动电位测试、利用Na₂S硫化等方法，得出金属离子与矿浆中的HS-结合形成硫化物沉淀，对矿物浮选产生影响；Cu²⁺/Pb²⁺与氧化锌矿物表面生成的ZnS发生反应，生成CuS/PbS，对矿物浮选起到活化作用，且Cu²⁺、Pb²⁺对菱锌矿硫化作用强于Zn²⁺.

通过对上述研究发现：在硫化矿浮选过程中，金属离子对硫化矿的影响总归为以下3点：第1，金属离子通过改变矿物表面的Zeta电位，来改变矿物的可浮性；第2，在碱性条件下，金属离子生成氢氧化物沉淀，附着在矿物表面，改变矿物的亲水-亲气性质，改变矿物的可浮性；第3，通过改变捕收剂对矿物的表面吸附量，进而影响矿物的可浮性.

3 金属离子对硅酸盐矿物浮选的影响

硅酸盐矿物是地壳中存在最多的矿物，其矿物表面在较宽pH范围荷负电，金属离子荷正电，其吸附作用对浮选的影响较大.所以，研究金属离子在硅酸盐矿物表面的吸附，能更好地了解矿物浮选分离过程及金属离子对硅酸盐矿物的活化与抑制作用.文中总结了金属离子对硅酸盐矿物浮选的影响，希望发现一些规律，这利于对硅酸盐类矿物的浮选共性及特性的研究.

张国范等^[22]研究了Ca²⁺对钛铁矿与钛辉石浮选行为的影响，表明Ca²⁺在碱性条件下以羧基络合物和氢氧化物沉淀形式存在，吸附在钛辉石表面，增加了钛辉石表面油酸根离子的吸附活性质点，从而活化了钛辉石的浮选.卢佳等^[23]通过单矿物浮选试验，测得在3≤pH≤7的区间时，Ca²⁺离子对红柱石具有较强的抑制作用.孙大翔等^[24]研究了Ca²⁺离子对一水硬铝石、高岭石、伊利石和叶腊石单矿物分散性能的影响规律，结果表明：在碱性条件下，Ca²⁺离子主要以一羟基钙络合物和氢氧化钙沉淀的形式吸附在矿物表面，造成了矿物颗粒间的凝聚，影响了矿物的分散性.

曹钊等^[25]在研究Cu²⁺和Ni²⁺离子对蛇纹石的活化机理中，发现在pH < 6.5时，Cu²⁺对蛇纹石的Zeta电位无影响，当pH>6.5时，Cu²⁺增大蛇纹石表面Zeta电位，且主要组分为氢氧化铜沉淀，覆盖在蛇纹石表面使其活化.当溶液pH < 8时，Ni²⁺对蛇纹石Zeta电位无影响，在溶液pH>8时，主要组分为氢氧化镍沉淀覆盖在蛇纹石表面，活化蛇纹石，当pH=9时，优势组分氢氧化铜沉淀会与丁黄药反应，与黄原酸根生成黄原酸铜，活化蛇纹石.在酸性条件下，铜镍在水溶液中以离子形式存在，对蛇纹石没有活化作用.

冯博等^[26]研究了Cu²⁺和Ni²⁺对绿泥石浮选的影响，通过浮选实验表明绿泥石的天然可浮性较好，仅用起泡剂MIBC就能使其上浮.在一定pH值条件下，Cu²⁺和Ni²⁺能够水解生成氢氧化物沉淀，通过静电作用吸附在绿泥石表面，使其亲水性增加，从而抑制绿泥石的浮选；但是pH过高，抑制效果会减弱，这是因为此时氢氧化物沉淀与绿泥石表面电性相同，吸附作用大大降低.滑石和绿泥石都是硫化铜镍矿的脉石矿物，其天然疏水性都比较好.刘谷山等^[27]研究了Cu²⁺和Ni²⁺对石浮选的影响及作用机理，实验结果和冯博等^[26]的研究相似，在产生氢氧化物沉淀之前，滑石的天然可浮性不变.在一定pH下氢氧化物沉淀在滑石的极性和非极性表面并产生多相凝聚，滑石失去天然疏水性变得亲水，导致其浮选受到抑制.冯其明等^[28]同样对滑石进行了研究，探究Fe³⁺和Fe²⁺对滑石浮选的影响，实验结果与Cu²⁺和Ni²⁺对滑石浮选的影响及作用机理一样.

张晋霞等^[29]研究了蓝晶石矿物浮选中金属离子的作用，发现二价金属离子Ca²⁺和Mg²⁺对蓝晶石的浮选有显著活化作用，这是因为Ca²⁺和Mg²⁺的羟基络合物存在使蓝晶石的零电点向低pH方向发生漂移，降低了矿物表面电性，使十二胺的静电吸附力增强，起到了活化浮选的作用.同时发现三价金属离子Al³⁺及Fe³⁺对蓝晶石及石英表现很强的抑制作用，由于Fe³⁺、Al³⁺可以在矿物表面生成亲水的Fe（OH）₃和Al（OH）₃，沉淀附着在矿物表面使矿物浮选受到强烈的抑制，而且在相同的药剂浓度下，Al³⁺比Fe³⁺对矿物的抑制作用要强.

何小民等^[30]研究了十二胺浮选红柱石和绢云母过程中，Al³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺及其组合离子对浮选的影响作用，发现Al³⁺、Fe³⁺在酸性条件下明显抑制绢云母和红柱石的浮选，且抑制作用随着离子用量的增加而增强；Ca²⁺、Mg²⁺单独作用时，对红柱石和绢云母基本没有抑制作用，但其与Al³⁺、Fe³⁺组合时，在整个pH范围都能够抑制红柱石和绢云母的浮选，酸性较弱时抑制效果更明显. Al³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺及其组合离子生成对应的氢氧化物沉淀吸附在矿物表面，使得矿物表面ζ电位正移，十二胺在矿物表面的静电吸附作用减弱，极大地抑制了红柱石和绢云母的浮选.董宏军等^[31]同样对Al³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺4种金属离子对十二烷基磺酸钠浮选体系的影响和其在红柱石上的吸附行为做了研究，发现在酸性介质中Fe³⁺对红柱石/十二烷基磺酸钠体系有一定的活化作用，而Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺对红柱石有抑制作用，这种活化或抑制的前提是金属离子在矿物表面的吸附，所以可以用吸附沉淀百分数（PAP）来表示其活化能力的大小.

李晔等^[32]系统研究了Fe³⁺和Al³⁺等金属离子对硅线石和石英可浮性的影响结果发现：采用油酸钠采为捕收剂时，Fe³⁺对硅线石浮选有不同程度的抑制作用，Al³⁺在一定pH范围内能活化硅线石的浮选，而Fe³⁺和Al³⁺在中性或弱碱性介质中对石英浮选有很强活化作用.柠檬酸能够选择性抑制Fe³⁺和Al³⁺离子对石英的活化，是因为酸性物质溶解了吸附在石英表面的氢氧化物，从而抑制了石英的浮选，但对硅线石抑制作用比较弱.张琪等^[33]考察了金属离子在浮选硅线石和微斜长石过程中的作用，发现Al³⁺对微斜长石的浮选有很强的活化作用，干扰了两种矿物的浮选分离，而Fe³⁺能一定程度抑制Al³⁺对微斜长石的活化.并且张琪等^[34]详细论述了Fe³⁺对Al³⁺活化微斜长石产生屏蔽的机理，研究发现Fe³⁺在增加硅线石表面ζ电位的同时又降低了微斜长石表面ζ电位，使Al³⁺对微斜长石的活化受到抑制，其根本原因在于Fe³⁺能够降低微斜长石的表面活性，捕收剂不易与矿物结合，使浮选受到抑制.

周瑜林等^[35]研究发现Ca²⁺和Mg²⁺在碱性范围内能显著活化高岭石的浮选，而Al³⁺对高岭石抑制作用受pH的影响较大.王毓华等^[36]研究了Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、A1³⁺和Fe³⁺等金属离子在碳酸钠和六偏磷酸钠分散体系中对细粒硅酸盐矿物分散行为影响，发现这几种单矿物的分散行为主要受阳离子价数影响，而与阳离子种类关系不大，并且高价比低价的影响大，且浓度越高分散性越差.

硅酸盐矿物的浮选受金属离子的影响很大，一般是由于常见的难免离子Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺等对脉石矿物有活化作用，促进硅酸盐矿物的浮选.金属离子一般以一羟基络合物的形式或者以表面沉淀的形式吸附在矿物表面，在一定pH值条件下，矿浆中存在的金属离子或者添加进去的金属离子，会生成氢氧化物沉淀，吸附在矿物表面，使矿物表面变得亲水，从而抑制这些硅酸盐矿物的浮选.

4 结语

1）在不同pH条件下，矿浆中金属离子主要以络合物和沉淀的形式吸附于矿物表面，络合物会增加矿物表面的活性质点，对矿物的浮选起活化作用，而沉淀能通过消耗捕收剂，抑制捕收剂分解等作用，对矿物的浮选起抑制作用.

2）矿浆中离子浓度增大到一定程度会抑制浮选（主要是消耗捕收剂），可以调节pH或者是加调整剂来络合离子，从而消除离子对浮选的影响；在一定离子浓度范围内，通过调节离子浓度来控制电位，以达到较优的浮选指标.

3）矿浆中同种金属离子的不同存在方式，对同种矿物的浮选也有不同的影响；金属离子能降低亲水化合物对硫化矿的影响；金属离子能影响捕收剂的吸附量；金属离子对矿物的表面亲和力不相等.

4）离子的存在影响矿物分离.在矿浆中某种金属离子能够增加这种矿物的ζ电位，而降低另一种矿物的ζ电位，从而屏蔽离子对矿物的作用，抑制浮选.所以可以加入降低矿物的ζ电位的离子，从而减少了静电排斥作用能，继而实现分离.