Galena (Deutsch)

Oxidierte Zn- und Pb-Mineralien

Es ist bekannt, dass es einen Unterschied zwischen geschwefelten und oxidierten Mineralien hinsichtlich ihrer Trennung durch Flotation gibt. Es ist leicht, Zn aus Sphalerit und Pb aus Bleiglanz zu gewinnen, selbst unter Verwendung von Xanthogenatkollektoren, aber es ist nicht dasselbe für Zn aus Smithsonit (Zn CO 3) und Pb aus Cerussit (PbCO 3).

Flotation von Zn und Pb oxidierte Mineralien sind schwierig, da keine direkt wirkenden Kollektoren bekannt sind, die einzelne Metallkonzentrate herstellen können. Der Bedarf an neuen spezifischen Kollektoren ist insbesondere bei oxidierten Blei- und Zinkmineralien zu spüren, da ihre Oberfläche – anders als die der Sulfidsorte – von den allgemein verwendeten Kollektoren nicht leicht hydrophob gemacht wird, um eine effiziente Flotation zu erreichen. Darüber hinaus ist die Löslichkeit dieser Oxidmineralien hoch. Folglich interagiert der Kollektor auch mit Metallkationen, die in Lösung gegangen sind, wodurch die für die Flotation erforderliche Menge an Reagenz stark erhöht wird. Es ist daher üblich, solche Mineralien vor der Flotation zu schwefeln, um ihre Oberfläche für die Aufnahme von Xanthogenaten vorzubereiten, die im Allgemeinen zur Konzentration von Sulfiden eingesetzt werden. Im Allgemeinen wirken die normalerweise in Aufbereitungsanlagen verwendeten Sammler nur, wenn das Erz einer vorläufigen Sulfidierungsphase unterzogen wurde, die äußerst empfindlich und kritisch ist. Tatsächlich erfordert die Schwefelung eine sorgfältige Dosierung, um zu vermeiden, dass die Mineraloberfläche inert wird.

Somit haben klassische Sammler eine Affinität zu bestimmten mineralogischen Klassen, während Chelatisierungsreagenzien – wenn sie chemisch an der Mineraloberfläche adsorbiert werden – eine Spezifität gegenüber einer bestimmten aufweisen Kationen, unabhängig von der mineralogischen Form des Feststoffs.

Dieser Ansatz hat jedoch auch zwei Hauptnachteile: erstens übermäßigen Verbrauch (Marabini 1973, Marabini et al. 1983) und zweitens das Fehlen einer aliphatischen Kette was die Mineraloberfläche hydrophob macht. Tatsächlich sind die im Handel erhältlichen Chelatbildner fast alle aromatischen Moleküle ohne lange Kohlenwasserstoffkette; Obwohl das chelatisierte Mineralpartikel ziemlich hydrophob ist, ist es nicht ausreichend aerophil, um eine Flotation sicherzustellen. Studien zu oxidierten Mineralien (Usoni et al. 1971, Rinelli et al. 1973, Marabini 1975, Rinelli et al. 1976) wurden durchgeführt, um Partikel hydrophob zu machen, indem zeitgemäße langkettige organische Gruppen (als Heizöl oder ölige Düse) verfügbar gemacht wurden Chelatbildner.

Aufgrund der bisher gemachten Angaben ist ersichtlich, dass bekannte Chelatverbindungen eine Klasse von Reagenzien bilden, die zur Flotation von Metallerzen verwendet werden können und künstlich die lange Kette bereitstellen organischer Anteil durch Einbringen eines neutralen Öls (Heizöl). Die Einführung einer neuen flüssigen Phase in Flotationszellstoff ist jedoch schädlich für das gesamte System und steht im industriellen Maßstab nicht zur Verfügung.

Studien haben sich daher auf die Synthese neuer organischer Moleküle konzentriert, die enthalten sowohl selektive funktionelle aromatische Chelatgruppen als auch hydrophobe lange Alkylkettenabschnitte. Dies erfolgt durch Modifizieren bekannter Chelatbildner.

In der Tat wurden zahlreiche Untersuchungen zum Design selektiver Chelatbildner durchgeführt. Dies führte dazu, dass zahlreiche Strukturen für Tests im Labormaßstab an Blei / Zink-Erzen vorgeschlagen und synthetisiert wurden, bevor Versuche im Pilotmaßstab und im Pflanzenmaßstab durchgeführt wurden.

Auf der Grundlage thermodynamischer Berechnungen für die Auswahl von komplexierenden Kollektoren, die theoretisch selektiv gegenüber einem Kation sind (Marabini et al. 1983), wurden von Marabini et al. (Marabini et al. 1988 und 1989, Nowak et al. 1991) zur Flotation von oxidiertem Zn und Pb in einer Pilotanlage. Es wurde viel über die Rolle der aliphatischen Kette in konventionellen Sammlern geschrieben (Fälle 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964), aber die Arbeit betrifft neue Reagenzien vom Chelat-Typ, vom Mercaptobenzothiazol (MBT) – und Aminothiophenol (ATP) -Typ mit einem gemischten Aromaten –Aliphatische Struktur. Der aromatische Teil enthält spezifische funktionelle Chelatgruppen, die gegenüber Zink oder Blei oxidierter Mineralien selektiv sind (MBT ist gegenüber Blei und ATP gegenüber Zink selektiv), während der aliphatische Teil aus einer Kohlenwasserstoffkette besteht, die den Oberflächenkomplex hydrophob macht.Die Sammelwirkung von MBT ist somit auf die Bildung eines Oberflächenfilms zurückzuführen, der selektiv auf der Mineraloberfläche chemisorbiert wird, die durch die aliphatische Kette hydrophob gemacht wird. Tatsächlich im Fall von hydrophil oxidiertem Mineralien, der aromatisch-heterocyclische Teil des MBT allein reicht nicht aus, um die Oberfläche ausreichend hydrophob zu machen, um eine Flotation sicherzustellen. Daher muss eine aliphatische Kette in die Molekülstruktur eingeführt werden. Die aliphatische Kette ist notwendig, um einen hydrophoben Zustand und damit eine Sammelkraft für das Reagenz für aromatische Chelatbildung (MBT oder ATP) sicherzustellen. Es wurde gezeigt, dass drei Kohlenstoffatome die minimale Kettenlänge sind, die zur Gewährleistung der Sammelleistung erforderlich ist das verbessert sich mit der aliphatischen Kettenlänge. Die Leistung wird durch die Anwesenheit eines Ethersauerstoffatoms geringfügig verbessert.

Die Bildung eines chemisorbierten Oberflächenfilms ist ausreichend stabil, um die Sammelwirkung zu berücksichtigen. Die Selektivität von Molekülen, die ATP und verschiedene aliphatische Ketten enthalten, wurde durch Flotationstests untersucht. In diesem Fall ist die Rolle der aliphatischen Kette und des Ethersauerstoffs für die Gewährleistung der Stabilität von entscheidenderer Bedeutung als für MBT der adsorbierten Phase und damit der Fließfähigkeit. Die Selektivität nimmt mit der Anzahl der Kohlenstoffatome in der Kette zu. Insbesondere die Anwesenheit des Sauerstoffs in der Kette erhöht die Selektivität, während in Reagenzien der MBT-Klasse nur die Kettenlänge wirksam ist. Dieser Unterschied kann durch die unterschiedliche chemische Struktur der beiden Reagenzien erklärt werden. Im Fall von MBT beruht die Wirkung des aliphatischen Substituenten hauptsächlich auf seiner hydrophoben Wirkung und damit auf seiner Länge, die die gegenseitige Anziehung der Ketten der adsorbierten Schicht begünstigt. Im Gegensatz dazu ist dies der Fall von ATP beruht die Wirkung des aliphatischen Substituenten nicht nur auf seiner hydrophoben Wirkung, sondern auch auf seiner Wirkung auf die Reaktivität des aromatischen polaren Kopfes des Moleküls. Tatsächlich weist die funktionelle ATP-Chelatgruppe im Vergleich zu MBT eine schwächere Reaktivität auf und reagiert daher empfindlicher auf die Wirkung des Substituenten auf seinen einzigartigen Benzolring (während MBT zwei aromatische Strukturen aufweist). Aus diesem Grund kann im Fall von ATP beobachtet werden, dass das Vorhandensein des Sauerstoffs in der Kette die Selektivität stark erhöht. Der positive Effekt der RO-Gruppe in para-Position gegenüber dem Stickstoff von ATP kann mit dem elektronenfreisetzenden Effekt aufgrund der Resonanz des Sauerstoffs mit dem Benzolring erklärt werden, der die Reaktivität mit der Stickstoffgruppe erhöht (Morrison 1973) ).

Im Fall von ATP, das eine weniger stabile Bindung mit dem Mineralkation bildet und aus einem einzelnen Benzolring besteht, sind die konjugative Wirkung des Ethersauerstoffs und die hyperkonjugative Wirkung der Alkylgruppen offensichtlicher als für MBT. Die Selektivität wird durch die Einführung von Sauerstoff in die Kette und auch durch eine Erhöhung der Kettenlänge verbessert. Hier ist die Wirkung der Alkylkette auf die aromatische funktionelle Gruppe stärker ausgeprägt, was eine Modulation der Selektivität ermöglicht.

Diese Forschung, die auf dem Design und der Synthese neuer Flotationsreagenzien basiert, eröffnet neue Möglichkeiten auf dem Gebiet der metallischen Pb- und Rückgewinnung von Zn-Mineralien durch Flotation