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针对独居石与萤石因表面性质相近导致选择性分离困难的问题，研究人员开展羧甲基纤维素（CMC）抑制萤石、辛基异羟肟酸（OHA）浮选独居石的研究。结果显示优化条件下独居石回收率 95.40%、萤石仅 3.09%，为两者绿色分离提供思路。
稀土元素（Rare Earth Elements, REEs）作为现代科技的 “维生素”，广泛应用于能源、医疗、航空航天等关键领域。然而，稀土资源的高效提取一直面临难题，尤其是含有独居石 [Ce, La (PO4)] 的矿石中，伴生的萤石（CaF2）因与独居石表面性质相似，导致传统浮选工艺难以实现二者的高效分离。常用的捕收剂如油酸钠对两者均有吸附作用，而混合浮选工艺又存在流程复杂、成本高的问题，开发环境友好且高效的分离方法迫在眉睫。
为解决这一挑战，国内研究团队开展了以可生物降解捕收剂辛基异羟肟酸（Octyl Hydroxamic Acid, OHA）和天然高分子抑制剂羧甲基纤维素（Carboxymethyl Cellulose, CMC）为核心的浮选体系研究，相关成果发表在《Applied Surface Science》。该研究旨在揭示 CMC 对萤石的选择性抑制机制，为稀土矿石的绿色分离提供新策略。
研究人员采用的关键技术方法包括：单矿物微浮选试验测定矿物回收率，接触角测量和 Zeta 电位分析探究表面物理化学性质变化，X 射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS）和原子力显微镜（Atomic Force Microscopy, AFM）分析药剂与矿物表面的吸附行为，结合密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）计算从原子水平验证作用机制。
不同 pH 条件对矿物回收率的影响
通过调节矿浆 pH 值并测定回收率发现，当 OHA 浓度为 10 mg/L 时，独居石回收率随 pH 升高先增后稳，表明 OHA 在中性至碱性条件下对独居石吸附能力更强；而萤石回收率则先增后减，暗示其表面特性随 pH 变化存在差异，为后续药剂制度优化提供了 pH 范围依据。
优化条件下的浮选分离效果
在最佳工艺条件（OHA 32 mg/L、CMC 4 mg/L、pH 9）下，单矿物浮选结果显示独居石回收率达 95.40%，萤石仅为 3.09%，两者回收率差异高达 92.31%。人工混合矿物试验进一步验证了该体系的有效性，获得了稀土氧化物（Rare Earth Oxides, REO）品位 61.15%、回收率 87.69% 的独居石精矿，显著优于传统试剂体系（OHA 与 OP10 混合捕收剂 + EDTA 抑制剂）的分离效果。
药剂作用机制解析
接触角和 Zeta 电位测试表明，CMC 吸附使萤石表面亲水性增强、电位负移，而独居石表面性质未受显著影响。XPS 分析发现，CMC 通过 Ca-O 键优先吸附于萤石表面，阻碍了 OHA 的结合；AFM 成像直观显示萤石表面形成了 CMC 吸附层，而独居石表面吸附量极少。DFT 计算证实，CMC 与萤石表面 Ca2+的结合能显著高于独居石表面的稀土离子，从理论层面解释了选择性抑制机制。
研究结论与意义
本研究构建了 “OHA 捕收 + CMC 抑制” 的绿色浮选体系，成功实现了独居石与萤石的高效分离。实验与理论计算结合表明，CMC 通过 Ca-O 键选择性吸附于萤石表面，阻断 OHA 捕收作用，而独居石仍保持良好可浮性。该方法相比传统工艺，具有试剂可生物降解、分离效率高的优势，为稀土矿石中含钙脉石矿物的分离提供了新范式，对稀土资源的可持续开发及矿物加工领域的绿色化学实践具有重要指导意义。研究成果不仅深化了高分子抑制剂与矿物表面作用的理论认知，也为环保型浮选药剂的设计提供了新思路。
