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细粒锡石的高效回收一直是选矿界的难题,我国损失的锡金属80%从矿泥中流失,浮选是回收微细粒锡石最有效的方法之一,针对微细粒锡石浮选开展新型高效捕收剂研究具有理论和实际意义。本文设计了 7种膦酸型锡石捕收剂,通过密度泛函理论（DFT）模拟和试验检测分析了捕收剂结构与性能之间的关系,筛选出了新型锡石捕收剂2-羧乙基苯基次膦酸（CEPPA）。以CEPPA为捕收剂,苯乙烯膦酸（SPA）和油酸钠（NaOL）两种经典捕收剂为参照,通过单矿物浮选试验研究了三种捕收剂对锡石、石英、萤石的浮选性能;考察了金属离子Ca2+、Cu2+、Mg2+、Pb2+、A13+、Fe3+对三种捕收剂体系下三种矿物可浮性的影响和硅酸钠、柠檬酸、六偏磷酸钠对三种捕收剂体系中锡石、萤石可浮性的影响;通过人工混合矿浮选试验研究了三种捕收剂的分选性能。并采用吸附量、接触角、动电位、红外光谱、X射线光电子能谱等检测以及浮选溶液化学、DFT模拟等方法分析了浮选药剂在矿物表面的作用机理。研究结果表明,锡石（110）面、石英（101）面和萤石（111）面三种表面上的Sn、Si、Ca位点是可以与亲核试剂发生反应的活性位点。三种矿物表面能大小:石英（101）面>锡石（110）面>萤石（111）面,三种矿物表面上的水化作用和羟基化作用强度为:石英（101）面>锡石（110）面>萤石（111）面,相应的矿物亲水性强弱为:石英>锡石>萤石。由于石英表面的羟基化作用强于锡石表面,所以石英表面更容易带负电。锡石、石英和萤石的零电点分别是4.8、2.1和9.9。在锡石捕收剂亲固基和疏水基的结构-性质关系分析的基础上,根据捕收剂分子结构设计原理,设计出了四种烷烃基膦酸捕收剂:己基膦酸（HPA）、辛基膦酸（OPA）、癸基膦酸（DPA）、十二烷基膦酸（DDPA）;以及三种芳香基（次）膦酸捕收剂:苯基次膦酸（PPIA）、苯基膦酸（PPOA）、2-羧乙基苯基次膦酸（CEPPA）。通过DFT模拟与试验检测分析七种捕收剂的结构性能关系发现,CEPPA具有成为优良的锡石捕收剂的基本特性。在pH值为7.0条件下,CEPPA浮选锡石的回收率可达95.5%;在pH值为10.5的条件下,NaOL浮选锡石的回收率可达98.8%;在pH值为4.0时,SPA浮选锡石的回收率可达88.6%。CEPPA、NaOL、SPA三种捕收剂浮选萤石的最高回收率分别为96.8%、98.8%、93.9%。CEPPA、NaOL、SPA对未经活化的石英均没有捕收能力。三种捕收剂浮选锡石、萤石、石英过程中,CEPPA抗金属离子干扰的能力最强,SPA次之,NaOL最易受金属离子干扰。CEPPA体系中,Cu2+可以强烈地抑制萤石,不会影响锡石的可浮性,且不会活化石英。CEPPA和SPA体系中,硅酸钠对萤石表现出较好的选择性抑制作用;NaOL体系中,柠檬酸对萤石表现出较好的选择性抑制作用;三种捕收剂体系中,六偏磷酸钠均同时对锡石和萤石表现出强烈的抑制作用。采用CEPPA为捕收剂,在pH值为7.0时,分选锡石-石英二元人工混合矿可以得到Sn品位71%、Sn回收率94.5%的锡精矿。以CEPPA为捕收剂,CuCl2为调整剂,在pH值为4.0时,分选锡石-萤石二元人工混合矿可以得到Sn品位71.2%、Sn回收率91.9%的锡精矿;在pH值为4.4时,分选锡石-石英-萤石三元人工混合矿可以获得Sn品位70.7%、Sn回收率90.5%的锡精矿。以CEPPA为捕收剂,硅酸钠为萤石抑制剂,在pH值为7.0时,分选锡石-萤石二元人工混合矿可以得到Sn品位71.2%、Sn回收率92.3%的锡精矿,分选锡石-石英-萤石三元人工混合矿可以获得Sn品位68.5%、Sn回收率85.5%的锡精矿。由zeta电位检测和浮选溶液化学计算分析,证明SPA一价阴离子是捕收锡石的有效成分。DFT模拟表明SPA一价阴离子可以取代锡石（110）表面上吸附的OH-形成单点吸附,随后H2质子解离,失去H2质子的O2原子与Sn2原子键合进一步成环,最终SPA在锡石（110）表面上形成稳定的“Sn-O-P-O-Sn”五元环吸附形态。吸附量与接触角检测表明,7.1～8.0的pH值范围最有利于CEPPA在锡石表面的吸附,CEPPA使锡石表面的疏水性增强。zeta电位、红外光谱和XPS分析表明,CEPPA在锡石表面的吸附涉及到化学吸附和氢键作用,通过其分子内的四个O原子与锡石表面上的Sn原子结合生成了类似于Sn-CEPPA沉淀的络合物。DFT模拟结果证明,CEPPA分子通过其两个-OH基团与锡石（110）表面上的两个O原子之间形成-OH…O的氢键作用,CEPPA一价阴离子通过O1、O2原子与锡石（110）表面上两个Sn原子键合形成“Sn-O-P-O-Sn”五元环。解离形成二价阴离子后,CEPPA次膦酸基中的O1、O2原子具有相同的化学性质,羧基中的O3、O4原子具有相同的化学性质。CEPPA二价阴离子既可以通过O1、O2原子与锡石（110）表面上两个Sn原子键合形成“Sn-O-P-O-Sn”五元环,也可以通过O3、O4原子与锡石（110）表面上两个Sn原子键合形成“Sn-O-C-O-Sn”五元环,还可以通过次膦酸基、羧基中各一个O原子与锡石（110）表面上两个Sn原子键合形成螯合吸附。吸附过程中,锡石（110）表面上的Sn原子与CEPPA分子中的O1、O2、O3、O4原子之间发生了电子得失,形成了一系列的Sn-O键。分析Sn-O键的布居值发现该系列的Sn-O键具有一定的共价键属性,且CEPPA二价阴离子通过O1、O2原子在锡石（110）表面上的吸附比通过O3、O4原子的吸附更为牢固。在pH值为4.0时,CuCl2溶液中的主要成分是Cu2+,CEPPA溶液的主要成分是其一价阴离子。XPS检测证明溶液中的Cu2+可以通过形成Cu-O键作用在锡石表面,DFT模拟证明Cu2+在锡石（110）表面上的吸附作用和取代作用都可以发生。CEPPA一价阴离子可以通过次膦酸基中失去H质子的O原子吸附在含Cu的锡石表面,使其在锡石表面的吸附不受影响。但溶液中的Cu2+不能作用在萤石表面,并且溶液中的CEPPA一价阴离子会优先与Cu2+结合。因此,Cu2+的存在会降低CEPPA在萤石表面的吸附量,从而降低甚至消除CEPPA对萤石表面疏水性的改善作用,使CEPPA浮选体系中的萤石受到Cu2+的选择性抑制。本文的研究成果丰富了锡石浮选捕收剂的种类,发展了锡石捕收剂的构效关系,对微细粒锡石浮选具有一定的指导意义。