引言
石墨是一种重要的非金属矿产资源，广泛应用于储能材料 (Zhang et al., 2022, Chen et al., 2023)、导电材料 (Luo et al., 2022)、润滑材料 (Zhu et al., 2024) 和高端碳材料等领域。石墨通常被认为具有优异的自然可浮性，其高效净化通常依赖于多段磨矿浮选工艺 (Jara et al., 2019, Chelgani et al., 2016, Gao et al., 2025)。然而，在复杂的矿石体系中，细粒嵌布、脉石矿物共生和表面氧化会削弱石墨颗粒与气泡之间的粘附效率，使得难以将石墨的自然疏水性完全转化为稳定的浮选回收率 (Kim et al., 2026)。特别是在细粒和隐晶质石墨矿中，比表面积较大、试剂消耗增加以及夹带加剧等问题更为突出 (Jin et al., 2018, Vasumathi et al., 2023)。近年来，超声预处理和纳米气泡强化等浮选环境调控方法已被用于改善细鳞片石墨的浮选行为 (Zhou et al., 2023)，这表明石墨的浮选效率本质上受矿物表面性质和油滴分散状态的调控 (Tong et al., 2024, Tang et al., 2023, Ma and Tao, 2022)。这些发现表明，石墨浮选的关键不仅在于利用其自然疏水性，还在于实现石墨颗粒、油性捕收剂和气泡在矿浆中的高效界面相互作用。因此，改善矿浆体系中油性捕收剂的分散、界面传输和表面铺展已成为提高石墨浮选性能的重要研究方向。
在石墨浮选中，通常使用煤油、柴油和液体石蜡等非极性烃类油作为捕收剂。这些油性捕收剂主要通过疏水相互作用吸附或铺展在石墨表面，从而增强石墨颗粒与气泡之间的附着概率 (An et al., 2022, Qiu et al., 2022)。然而，由于它们在水中的溶解度极低，油性捕收剂进入矿浆体系后通常以大油滴形式存在。这导致矿浆内部空间分布不均匀，与细粒石墨颗粒的碰撞机会不足，最终导致捕收剂利用效率低和浮选选择性差 (Pugh, 2000, Lu and Forssberg, 2001)。对于细粒石墨颗粒，单纯增加油捕收剂的用量并不能显著提高回收率。相反，过量的捕收剂添加可能会加剧疏水颗粒的聚集和泡沫夹带，从而促进脉石矿物夹带进入精矿，降低石墨精矿的固定碳含量 (Lu et al., 2026)。因此，油性捕收剂的关键限制因素不是疏水性不足，而是缺乏对其在水体系中分散尺度、界面稳定性和在石墨表面铺展行为的有效调控。
乳化已被广泛认为是改善石墨浮选中油性捕收剂分散和利用效率的有效策略 (Kang et al., 2026:, Zhou et al., 2026)。以往的研究表明，提高柴油乳液的稳定性可以增强油滴在水中的分散，从而提高石墨浮选回收率 (Shi et al., 2015)。纳米级乳化煤油滴可以增加与石墨颗粒碰撞的概率，并在一定程度上减少脉石夹带 (Zhou et al., 2020)。此外，在细粒矿物浮选过程中应用水包油或油包水乳液可以有效减少煤油用量，同时保持浮选指标 (Sun et al., 2022)。这些研究表明，油滴大小、乳液稳定性和油滴与矿物之间的相互作用对石墨浮选有重要影响 (Hu et al., 2022, Chen and Peng, 2022)。
表 1 进一步总结了关于石墨浮选乳化油性捕收剂的代表性研究。可以看出，以往的研究主要集中在常规烃类油，如煤油和柴油，同时采用表面活性剂、聚合物稳定剂或 Pickering 颗粒结合超声或高速剪切来改善油滴分散和乳液稳定性。总体而言，这些研究表明乳化是提高捕收剂利用效率和细粒石墨浮选性能的有效策略。然而，新油相的开发仍然有限。特别是，针对不同组成、粘度和界面性质的复杂石油衍生烃类油的乳化行为，以及其乳化后与石墨的相互作用，鲜有系统研究。因此，扩大油性捕收剂的种类并阐明乳化调控与浮选增强之间的关系，对于开发高效石墨浮选捕收剂具有重要意义。
在此背景下，本研究选择了一种不同于常规煤油和柴油的复杂石油衍生烃类油——变压器油 (TO)，作为石墨浮选的替代油性捕收剂。TO 主要由直链烷烃、环烷烃、芳香烃及其衍生物组成，具有优异的疏水性和对石墨表面的强亲和力 (Kaanagbara et al., 2010, Kaplan et al., 2010, Zhang et al., 2021)。然而，其相对较高的粘度和在水中的较差分散性容易导致大油滴的形成，从而限制了其与细粒石墨颗粒的有效接触 (Cao et al., 2021)。因此，通过乳化改善 TO 的分散对于增强其捕收性能至关重要。在本研究中，选择石油磺酸钠 (SPS) 作为乳化剂，因为其疏水烷基链和亲水磺酸基团能够在油水界面优先吸附，从而降低界面张力并促进油滴细化 (Djerdjev and Beattie, 2008, de Aguiar et al., 2011, Zhang and Liu, 2019)。因此，开发了一种 SPTO 乳化变压器油 (SPTO) 捕收剂体系，并通过微浮选实验系统地评估了其浮选性能。进一步采用接触角测量、TOC 吸附分析、FTIR、XPS 和 AFM 来阐明乳化对捕收剂吸附行为、石墨表面性质及相关浮选增强机制的影响。
