Galena (Suomi)

Hapetetut Zn- ja Pb-mineraalit

On hyvin tiedossa, että rikittyneiden ja hapettuneiden mineraalien välillä on ero niiden vaahdotuksella erottamisen suhteen. Zn on helppo ottaa talteen sfaliitista ja Pb galeenasta jopa ksantaattikeräimillä, mutta se ei ole sama smitssoniitista (Zn CO3) ja serbatiitista (PbCO3) Pn.

Zn: n ja Pb: n vaahdotus Hapetetut mineraalit ovat vaikeita, koska ei ole tunnettuja suoravaikutteisia keräilijöitä, jotka kykenisivät tuottamaan yksittäisiä metallirikasteita. Uusien spesifisten keräilijöiden tarve tuntuu erityisesti hapettuneiden lyijy- ja sinkkimineraalien tapauksessa, koska niiden pinnasta – toisin kuin sulfidilajikkeesta – ei ole helppo tehdä hydrofobista yleisesti käytettyjen kerääjien avulla tehokkaan vaahdotuksen aikaansaamiseksi. Lisäksi näiden oksidimineraalien liukoisuus on korkea. Näin ollen kerääjä on myös vuorovaikutuksessa liuokseen menneiden metallikationien kanssa, mikä lisää huomattavasti vaahdotukseen tarvittavan reagenssin määrää. Siksi on yleistä käytäntöä sellaisten mineraalien rikkihapottaminen ennen vaahdotusta niiden pinnan valmistelemiseksi ksantaattien vastaanottamiseksi. Kerääjät ovat yleensä käyttäneet sulfidien konsentrointia. Yleensä rikastuslaitoksissa normaalisti käytetyt kerääjät toimivat vain, jos malmille on tehty alustava sulfidointivaihe, joka on erittäin herkkä ja kriittinen. Rikkipitoisuus vaatii tarkkaa annostelua mineraalipinnan inertiksi tekemisen välttämiseksi.

Siten klassisilla keräilijöillä on affiniteetti annettuihin mineralogisiin luokkiin, kun taas kelatoivilla reagensseilla – kun ne kemiallisesti adsorboituvat mineraalipinnalle – on spesifisyyttä annettuun kationeista riippumatta kiinteän aineen mineralogisesta muodosta. mikä tekee mineraalipinnasta hydrofobisen.

Itse asiassa kaupallisesti saatavissa olevat kelatoivat reagenssit ovat melkein kaikki aromaattiset molekyylit ilman pitkää hiilivetyketjua; joten vaikka kelatoitu mineraalipartikkeli on melko hydrofobinen, se ei ole riittävän aerofiilinen vaahdotuksen varmistamiseksi. Tutkimukset hapettuneista mineraaleista (Usoni et ai. 1971, Rinelli et ai. 1973, Marabini 1975, Rinelli et ai. 1976) tekivät partikkelit hydrofobisiksi tekemällä nykyajan saatavilla olevia pitkäketjuisia orgaanisia ryhmiä (polttoöljynä tai öljyisenä vaahdottimena) ja kelaatinmuodostajat.

Tähän mennessä esitettyjen seikkojen perusteella on ilmeistä, että tunnetut kelatoivat yhdisteet muodostavat luokan reagensseja, joita voidaan käyttää metallimalmien vaahdotukseen tarjoten keinotekoisesti pitkän ketjun orgaaninen osa lisäämällä neutraali öljy (polttoöljy). Uuden nestefaasin lisääminen vaahdotusmassaan on kuitenkin vahingollista koko järjestelmälle, eikä sitä ole saatavilla teollisessa mittakaavassa.

Tutkimukset ovat siis suuntautuneet uusien orgaanisten molekyylien synteesiin. sekä selektiiviset funktionaaliset aromaattiset kelatoivat ryhmät että hydrofobiset pitkät alkyyliketjuosat. Tämä tapahtuu muuttamalla tunnettuja kelatoivia keräilijöitä.

Selektiivisten kelaattikollektorien suunnittelua on todellakin tutkittu paljon; tämä johti siihen, että lyijy- / sinkkimalmien laboratoriotutkimuksia varten ehdotettiin ja syntetisoitiin lukuisia rakenteita ennen pilotti- ja laitoskokeen kokeiden suorittamista.

Valinnan termodynaamisten laskelmien perusteella kompleksoituvista keräilijöistä, jotka ovat teoreettisesti selektiivisiä kationia kohti (Marabini et ai. 1983), Marabini et ai. ovat ehdottaneet kahta reagenssiluokkaa. (Marabini et ai. 1988 ja 1989, Nowak et ai. 1991) hapettuneiden Zn: n ja Pb: n vaahdotukseen koelaitoksessa. Paljon on kirjoitettu alifaattisen ketjun roolista tavanomaisissa keräilijöissä (Cases 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964), mutta työ koskee uusia kelaattityyppisiä reagensseja, merkaptobentsotiatsoli (MBT) ja aminotiofenoli (ATP), joissa on sekoitettu aromaattisia aineita. –Alifaattinen rakenne. Aromaattinen osa sisältää spesifisiä funktionaalisia kelatoivia ryhmiä, jotka ovat selektiivisiä sinkkiä tai hapettujen mineraalien lyijyä kohti (MBT on selektiivinen lyijyä ja ATP kohti sinkkiä), kun taas alifaattinen osa koostuu hiilivetyketjusta, joka tekee pintakompleksista hydrofobisen.

MBT: n keräystoimenpide johtuu siis selektiivisesti kemisorboituneen pinnan kalvon muodostumisesta mineraalipinnalle, jonka alifaattinen ketju on tehnyt hydrofobiseksi.

Itse asiassa hydrofiilisen hapettumisen tapauksessa mineraalit, MBT: n aromaattinen-heterosyklinen osa ei yksin riitä tekemään pinnasta riittävän hydrofobista vaahdotuksen varmistamiseksi. Siksi molekyylirakenteeseen on lisättävä alifaattinen ketju. Alifaattinen ketju on välttämätön hydrofobisen tilan ja siten keräämisvoiman varmistamiseksi aromaattisia kelatoivia (MBT tai ATP) reagensseja varten.

On osoitettu, että kolme hiiliatomia on vähimmäisketjun pituus, joka tarvitaan keräystehon varmistamiseen. joka paranee alifaattisen ketjun pituuden kanssa. Eetterihappiatomin läsnäolo parantaa suorituskykyä hieman.

Kemisorboituneen pintakalvon muodostuminen on riittävän vakaa keräystoiminnan huomioon ottamiseksi. ATP: tä ja erilaisia alifaattisia ketjuja sisältävien molekyylien selektiivisyyttä on tutkittu vaahdotuskokeilla.

Tässä tapauksessa alifaattisen ketjun ja eetterihapen roolilla on ratkaisevampi merkitys kuin MBT: lle vakauden varmistamisessa. adsorboidun vaiheen ja siten kelluvuuden. Selektiivisyys kasvaa hiiliatomien määrän kanssa ketjussa.

Erityisesti hapen läsnäolo ketjussa parantaa selektiivisyyttä, kun taas MBT-luokan reagensseissa vain ketjun pituus on tehokas. Tämä ero voidaan selittää kahden reagenssin erilaisella kemiallisella rakenteella. MBT: n tapauksessa alifaattisen substituentin vaikutus johtuu pääasiassa sen hydrofobisoivasta vaikutuksesta ja siten sen pituudesta, joka suosii adsorboidun kerroksen ketjujen vastavuoroista vetovoimaa.

Sitä vastoin tapauksessa ATP: n alifaattisen substituentin vaikutus johtuu paitsi sen hydrofobisoivasta vaikutuksesta myös vaikutuksesta molekyylin aromaattisen polaarisen pään reaktiivisuuteen. Itse asiassa ATP-kelatoivalla funktionaalisella ryhmällä on heikompi reaktiivisuus kuin MBT: llä, ja siksi se on herkempi substituentin vaikutukselle sen ainutlaatuiseen bentseenirenkaaseen (kun taas MBT: llä on kaksi aromaattista rakennetta). Tästä syystä ATP: n tapauksessa on mahdollista havaita, että hapen läsnäolo ketjussa parantaa suuresti selektiivisyyttä. RO-ryhmän positiivinen vaikutus para-asemassa ATP: n typpeä vastaan voidaan selittää elektronia vapauttavalla vaikutuksella, joka johtuu hapen resonanssista bentseenirenkaan kanssa, mikä lisää reaktiivisuutta typpiryhmän kanssa (Morrison 1973 ).

ATP: n tapauksessa, joka muodostaa vähemmän stabiilin sidoksen mineraalikationiin ja joka koostuu yhdestä bentseenirenkaasta, eetterihapen konjugatiivinen vaikutus ja alkyyliryhmien hyperkonjugatiivinen vaikutus ovat selvempi kuin MBT. Selektiivisyyttä parantaa hapen lisääminen ketjuun ja myös ketjun pituuden kasvu. Tässä alkyyliketjun vaikutus aromaattiseen funktionaaliseen ryhmään on selvempi, mikä sallii selektiivisyyden moduloinnin.

Tämä uusien vaahdotusreagenssien suunnitteluun ja synteesiin perustuva tutkimus avaa uusia mahdollisuuksia metallisen Pb: n ja Zn-mineraalien talteenotto vaahdotuksella.