本发明提供一种利用复合捕收剂分选独居石和金红石的选矿工艺及应用，所述选矿工艺包括以下步骤：(1)按重量份计，将塔尔油10～15份、氧化石蜡皂25～35份、棕榈油40～50份、脂肪酸甲酯磺酸钠10～15份混合，微波预活化5～10min；微波活化后加入8～12重量份氢氧化钠，在85～100℃的条件下皂化反应1.5～2.5h，得到目标捕收剂；(2)取金红石粗精矿原料，加入上述捕收剂、抑制剂、活化剂、起泡剂，进行第一次浮选，得到独居石粗精矿及尾矿；(3)将独居石粗精矿加入上述捕收剂、抑制剂、活化剂、起泡剂，进行第二次浮选，得到独居石精矿及尾矿，该尾矿为金红石精矿。本发明选矿工艺对金红石粗精矿进行有效分选，获得独居石精矿产品和金红石精矿产品品质高，而且对环境友好。