新型抑制剂丙二酸（MA）实现磷灰石与方解石高效选择性反浮选分离

针对钙质矿物（磷灰石与方解石）表面化学性质相似导致的分离难题，研究人员创新性采用环境友好型小分子有机酸——丙二酸（MA）作为选择性抑制剂。通过微浮选实验、混合矿测试及表面吸附机制研究，证实MA通过羧基与磷灰石表面钙活性位点形成稳定化学键，显著抑制NaOL在磷灰石表面的吸附，在pH 9.5、MA浓度5×10-4 mol/L条件下实现P2 O5 品位27.35%、回收率81.29%的优异指标。该研究为复杂钙质矿物体系分离提供了绿色高效解决方案。

　　

磷资源作为生命活动必需元素，在遗传代谢、骨骼发育及工农业领域具有不可替代的作用。然而，自然界中磷灰石常与方解石等钙质脉石矿物共生，二者相似的表面化学特性导致传统浮选分离效率低下。现有抑制剂普遍存在选择性不足、用量大或环境污染等问题，开发高效环保的新型抑制剂成为矿物加工领域的迫切需求。

针对这一挑战，来自云南的研究团队在《Applied Surface Science》发表研究，系统评估了丙二酸（Malonic Acid, MA）在磷灰石-方解石体系中的选择性抑制效应。研究通过单矿物浮选、混合矿试验结合表面分析技术（zeta电位、接触角、XPS、TOF-SIMS）及量子力学计算，揭示了MA通过羧基与磷灰石表面钙活性位点的特异性键合实现选择性抑制的分子机制。

材料与试剂
研究选用马达加斯加磷灰石和云南方解石纯矿物，通过陶瓷球磨制备不同粒径样品（-74+38 μm用于浮选/XPS，-38 μm用于zeta电位/XRD），确保实验材料的结晶纯度与表面特性一致性。

浮选结果
关键数据表明：单一NaOL体系下磷灰石与方解石回收率分别达97.20%和92.15%（pH 9.5），无法实现分离；而添加5×10^-4
mol/L MA后，磷灰石回收率骤降至20%以下，方解石仍保持90%以上可浮性。混合矿试验获得P₂
O₅
品位27.35%、回收率81.29%的优异指标，证实MA的选择性抑制效果。

作用机制
表面分析显示：MA在磷灰石表面的吸附量是方解石的1.7倍，其羧基与磷灰石表面钙离子形成更稳定的五元环螯合物（键能-2.14 eV vs 方解石-1.58 eV）。XPS证实MA吸附导致磷灰石表面Ca 2p电子结合能位移更显著（+0.45 eV），而TOF-SIMS检测到MA特征碎片（C₃
H₃
O₂
^-
）在磷灰石表面富集。量子计算进一步揭示MA与磷灰石Ca位点的吸附能（-139.63 kJ/mol）显著高于方解石（-92.45 kJ/mol）。

结论与意义
该研究首次证实环境友好型MA可作为高效选择性抑制剂，其通过羧基与磷灰石表面钙活性位点的特异性化学键合，有效阻断NaOL吸附并增强表面亲水性。这一发现不仅解决了钙质矿物分离的技术瓶颈，更为开发绿色矿物加工药剂提供了分子设计新思路，对实现磷资源高效利用具有重要实践价值。研究获得国家自然科学基金（52304289）、云南省基础研究计划等多项资助，相关技术已申请专利保护。