Galena (Čeština)

Oxidované minerály Zn a Pb

Je dobře známo, že existuje rozdíl mezi sirnými a oxidovanými minerály, pokud jde o jejich separaci flotací. Je snadné získat Zn ze sfaleritu a Pb z galenity i za použití sběračů xanthátu, ale není to stejné pro Zn ze smithsonitu (Zn CO3) a Pb z cerussitu (PbCO3).

Flotace Zn a Pb oxidované minerály je obtížné, protože nejsou známy žádné přímo působící kolektory schopné produkovat koncentráty jednotlivých kovů. Potřeba nových specifických kolektorů je pociťována zejména v případě oxidovaných minerálů olova a zinku, protože jejich povrch – na rozdíl od povrchů sulfidové odrůdy – není snadno dosažitelný hydrofobizací obecně používaných kolektorů, aby se dosáhlo účinné flotace. Kromě toho je rozpustnost těchto oxidových minerálů vysoká. V důsledku toho kolektor také interaguje s kovovými kationty, které se dostaly do roztoku, čímž výrazně zvyšuje množství činidla potřebného pro flotaci. Je proto běžnou praxí tyto minerály před flotací sířit, aby se jejich povrch připravil na příjem xanthátů, což jsou kolektory obecně používané pro koncentrování sulfidů. Sběrače, které se běžně používají ve zpracovatelských zařízeních, obecně fungují pouze v případě, že ruda byla podrobena předběžné fázi sulfidace, která je mimořádně choulostivá a kritická. Sírování ve skutečnosti vyžaduje pečlivé dávkování, aby se zabránilo znehybnění minerálního povrchu.

Klasické kolektory tedy mají afinitu k daným mineralogickým třídám, zatímco chelatační činidla – jsou-li chemicky adsorbována na minerálním povrchu – mají specificitu vůči daným kationty, nezávisle na mineralogické formě pevné látky.

Tento přístup má však také dvě hlavní nevýhody, za prvé nadměrnou spotřebu (Marabini 1973, Marabini et al. 1983) a za druhé nedostatek alifatického řetězce díky čemuž je minerální povrch hydrofobní.

Ve skutečnosti komerčně dostupná chelatační činidla jsou téměř všechny aromatické molekuly bez dlouhého uhlovodíkového řetězce; i když je tedy chelátovaná minerální částice poměrně hydrofobní, není dostatečně aerofilní k zajištění flotace. Byly provedeny studie oxidovaných minerálů (Usoni et al. 1971, Rinelli et al. 1973, Marabini 1975, Rinelli et al. 1976), díky nimž byly částice hydrofobní tím, že byly k dispozici současné organické skupiny s dlouhým řetězcem (jako topný olej nebo olejová pěna) a chelatační činidla.

Na základě dosavadních bodů je zřejmé, že známé chelatační sloučeniny tvoří třídu činidel, která lze použít k flotaci kovových rud, čímž uměle vytvářejí dlouhý řetězec organická část zavedením neutrálního oleje (topný olej). Zavedení nové kapalné fáze do flotační buničiny však poškozuje systém jako celek a není k dispozici v průmyslovém měřítku.

Studie se proto zaměřily na syntézu nových organických molekul obsahujících jak selektivní funkční aromatické chelatační skupiny, tak hydrofobní části dlouhého alkylového řetězce. To se provádí úpravou známých chelatačních kolektorů.

Bylo provedeno mnoho výzkumů ohledně designu selektivních chelatačních kolektorů; to vedlo k tomu, že bylo navrženo a syntetizováno mnoho struktur pro laboratorní testování rud olova / zinku před provedením pilotních a rostlinných zkoušek.

Na základě termodynamických výpočtů pro výběr komplexních kolektorů teoreticky selektivních vůči kationtu (Marabini et al. 1983), Marabini et al. navrhli dvě třídy reagencií. (Marabini a kol. 1988 a 1989, Nowak a kol. 1991) pro flotaci oxidovaného Zn a Pb v poloprovozním zařízení. O úloze alifatického řetězce v konvenčních kolektorech bylo hodně napsáno (Případy 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964), ale práce se týká nových činidel chelátového typu, typů merkaptobenzothiazolu (MBT) a aminothiofenolu (ATP), které mají smíšené aromatické látky. –Alifatická struktura. Aromatická část obsahuje specifické funkční chelatační skupiny, které jsou selektivní vůči zinku nebo olovu oxidovaných minerálů (MBT je selektivní vůči olovu a ATP vůči zinku), zatímco alifatická část sestává z uhlovodíkového řetězce, který činí povrchový komplex hydrofobním.

Sběrací účinek MBT lze tedy přičíst tvorbě povrchového filmu selektivně chemisorbovaného na minerálním povrchu, který je hydrofobní alifatickým řetězcem.

Ve skutečnosti v případě hydrofilní oxidace minerály, samotná aromaticko-heterocyklická část MBT nestačí k tomu, aby byl povrch dostatečně hydrofobní pro zajištění flotace. Proto musí být do molekulární struktury zaveden alifatický řetězec. Alifatický řetězec je nezbytný k zajištění hydrofobních podmínek, a tedy sběru energie pro aromatické chelatační činidlo (MBT nebo ATP).

Bylo prokázáno, že minimální délka řetězce potřebná k zajištění sbírání energie je tři atomy uhlíku. který se zlepšuje s délkou alifatického řetězce. Výkon je mírně zvýšen přítomností etherového atomu kyslíku.

Tvorba chemisorbovaného povrchového filmu je dostatečně stabilní, aby zohledňovala sběrací účinek. Selektivita molekul obsahujících ATP a různé alifatické řetězce byla studována flotačními testy.

V tomto případě má při zajišťování stability rozhodující význam role alifatického řetězce a etherového kyslíku než pro MBT. adsorbované fáze, a tedy floatability. Selektivita se zvyšuje s počtem atomů uhlíku v řetězci.

Zejména přítomnost kyslíku v řetězci zvyšuje selektivitu, zatímco u reagencií třídy MBT je účinná pouze délka řetězce. Tento rozdíl lze vysvětlit odlišnou chemickou strukturou obou reagencií. V případě MBT je účinek alifatického substituentu způsoben hlavně jeho hydrofobizačním účinkem, a tedy jeho délkou, která upřednostňuje vzájemnou přitažlivost řetězců adsorbované vrstvy.

Naproti tomu v případě ATP je účinek alifatického substituentu způsoben nejen jeho hydrofobizačním účinkem, ale také jeho účinkem na reaktivitu aromatické polární hlavy molekuly. Ve skutečnosti má chelatační funkční skupina ATP slabší reaktivitu ve srovnání s MBT, a proto je citlivější na účinek substituentu na svůj jedinečný benzenový kruh (zatímco MBT má dvě aromatické struktury). Z tohoto důvodu je v případě ATP možné pozorovat, že přítomnost kyslíku v řetězci výrazně zvyšuje selektivitu. Pozitivní účinek skupiny RO v para poloze vůči dusíku ATP lze vysvětlit účinkem uvolňujícím elektrony v důsledku rezonance kyslíku s benzenovým kruhem, což zvyšuje reaktivitu se skupinou dusíku (Morrison 1973 ).

V případě ATP, který tvoří méně stabilní vazbu s minerálním kationtem a který se skládá z jediného benzenového kruhu, je konjugační účinek etherového kyslíku a hyperkonjugativní účinek alkylových skupin více evidentní než pro MBT. Selektivita se zlepšuje vložením kyslíku do řetězce a také zvětšením délky řetězce. Zde je účinek alkylového řetězce na aromatickou funkční skupinu výraznější, což umožňuje modulaci selektivity.

Tento výzkum založený na konstrukci a syntéze nových flotačních činidel otevírá nové možnosti v oblasti kovových Pb a Zn získání minerálů flotací.