Galena (한국어)
산화 Zn 및 Pb 광물
부상에 의한 분리와 관련하여 황화 광물과 산화 광물 사이에 차이가 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 잔 테이트 수집기를 사용하여도 sphalerite에서 Zn을, galena에서 Pb를 쉽게 회수 할 수 있지만 smithsonite (Zn CO3)의 Zn과 cerussite (PbCO3)의 Pb는 동일하지 않습니다.
Zn 및 Pb의 부양 산화 된 광물은 단일 금속 농축 물을 생산할 수있는 알려진 직접 작용 수집기가 없기 때문에 어렵습니다. 새로운 특정 수집기의 필요성은 특히 산화 납 및 아연 광물의 경우에 느껴집니다. 황화물 종류와는 달리 표면이 일반적으로 사용되는 수집기에 의해 쉽게 소수성이되어 효율적인 부양을 달성하지 못하기 때문입니다. 또한 이러한 산화물 광물의 용해도가 높습니다. 결과적으로 수집기는 용액에 들어간 금속 양이온과 상호 작용하여 부유에 필요한 시약의 양을 크게 증가시킵니다. 따라서 표면에 잔 테이트를 수용하기 위해 부유하기 전에 이러한 광물을 황화시키는 것이 일반적이며, 수집기는 일반적으로 황화물을 농축하는 데 사용됩니다. 일반적으로 선광 공장에서 일반적으로 사용되는 수집기는 광석이 극도로 섬세하고 중요한 예비 황화 단계를 거친 경우에만 작동합니다. 사실, 황화는 미네랄 표면을 불 활성화하지 않도록 조심스럽게 투여해야합니다.
따라서 고전적인 수집기는 주어진 광물 등급에 대한 친 화성을 가지고있는 반면, 킬레이트 시약은 – 미네랄 표면에 화학적으로 흡착되었을 때 – 주어진 것에 대한 특이성을 가지고 있습니다. 양이온은 고체의 광물 학적 형태와는 별개로 존재합니다.
그러나이 접근법은 두 가지 주요 단점, 첫째, 과도한 소비 (Marabini 1973, Marabini et al. 1983), 둘째, 지방족 사슬 부족입니다. 이는 미네랄 표면을 소수성으로 만듭니다.
사실 시중에서 판매되는 킬레이트 시약은 긴 탄화수소 사슬이없는 거의 모든 방향족 분자입니다. 따라서 킬레이트 미네랄 입자는 상당히 소수성이지만 부유를 보장하기에는 호기성이 충분하지 않습니다. 산화 된 광물에 대한 연구 (Usoni et al. 1971, Rinelli et al. 1973, Marabini 1975, Rinelli et al. 1976)는 현재 이용 가능한 장쇄 유기 그룹 (연료-오일 또는 유성 거품)을 만들어 입자를 소수성으로 만들었습니다. 킬레이트 제.
이 개념의 첫 번째 적용은 1973 년부터입니다. 연료 유와 함께 킬레이트 시약, 즉 8- 하이드 록시 퀴놀린 (그림 1)을 사용하여 Zn 및 Pb (Rinelli et al. 1973). 7.3 % Zn (스팔 라이트 1.4 % 포함) 및 0.9 % Pb (방연석 1.4 % 포함)에서 우수한 회수율을 달성했습니다.
그림 1. MBT-Pb 킬레이트의 구조
지금까지의 요점을 바탕으로 알려진 킬레이트 화합물이 금속 광석의 부유에 사용할 수있는 시약 클래스를 형성하여 인위적으로 긴 사슬을 제공한다는 것이 분명합니다. 중성 유 (연료 유)를 도입하여 유기 부분. 그러나 부양 펄프에 새로운 액상을 도입하면 시스템 전체가 손상되고 산업적 규모로 사용할 수 없습니다.
따라서 연구는 다음을 포함하는 새로운 유기 분자의 합성을 지향합니다. 선택적 기능성 방향족 킬레이트 기 및 소수성 긴 알킬 사슬 부분 모두. 이것은 알려진 킬레이트 수집기를 수정함으로써 이루어집니다.
사실, 선택적 킬레이트 수집기의 설계에 대한 많은 연구가 수행되었습니다. 이로 인해 파일럿 규모 및 공장 규모 실험을 수행하기 전에 납 / 아연 광석에 대한 실험실 규모 테스트를 위해 수많은 구조가 제안되고 합성되었습니다.
선택을위한 열역학적 계산을 기반으로합니다. 이론적으로 양이온에 대해 선택적인 착물 수집기의 경우 (Marabini et al. 1983), Marabini et al.에 의해 두 가지 종류의 시약이 제안되었습니다. (Marabini et al. 1988 및 1989, Nowak et al. 1991)은 파일럿 플랜트에서 산화 된 Zn 및 Pb의 부유 선광에 대해 설명합니다. 기존 수집기 (Cases 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964)에서 지방족 사슬의 역할에 대해 많은 글이 작성되었지만이 연구는 혼합 방향족을 갖는 메르 캅토 벤조 티아 졸 (MBT) 및 아미노 티오 페놀 (ATP) 유형의 새로운 킬레이트 형 시약에 관한 것입니다. – 지방족 구조. 방향족 부분은 아연 또는 산화 된 광물의 납에 대해 선택적인 특정 기능성 킬레이트 그룹 (MBT는 납에 대해 선택적이고 아연에 대해 ATP)을 포함하는 반면 지방족 부분은 표면-복합체를 소수성으로 만드는 탄화수소 사슬로 구성됩니다.
MBT의 포집 작용은 지방족 사슬에 의해 소수성이되는 광물 표면에 선택적으로 화학 흡착 된 표면 막의 형성에 기인합니다.
사실 친수성 산화의 경우 광물, MBT의 방향족-헤테로 사이 클릭 부분만으로는 부유를 보장하기 위해 표면을 충분히 소수성으로 만드는 데 충분하지 않습니다. 따라서 분자 구조에 지방족 사슬이 도입되어야합니다. 지방족 사슬은 소수성 상태를 보장하고 따라서 방향족 킬레이트 (MBT 또는 ATP) 시약에 대한 수집력을 확보하는 데 필요합니다.
3 개의 탄소 원자가 수집력을 보장하는 데 필요한 최소 사슬 길이라는 것이 입증되었습니다. 지방족 사슬 길이로 개선됩니다. 에테르 산소 원자의 존재에 의해 성능이 약간 향상됩니다.
ATP 유형의 시약과 관련하여 이들은 (그로부터 파생 된 Schiff 염기로서) Zn에 대해 킬레이트 작용을 발휘합니다 (Barbaro et al . 1997). 킬레이트 화는 그림 2와 같이 질소 및 –SH와의 약한 결합을 통해 발생합니다 (그림 2).
그림 2. ATP-Zn 킬레이트 구조
화학 흡착 표면 필름의 형성은 수집 작용을 설명하기에 충분히 안정적입니다. ATP와 다른 지방족 사슬을 포함하는 분자의 선택성은 부유 테스트를 통해 연구되었습니다.
이 경우 지방족 사슬과 에테르 산소의 역할은 안정성을 보장하는 데 MBT보다 더 결정적으로 중요합니다. 흡착 된상의 부 유성. 선택성은 사슬에있는 탄소 원자의 수에 따라 증가합니다.
특히 사슬에 산소가 있으면 선택성이 향상되는 반면 MBT 등급 시약에서는 사슬 길이 만 효과적입니다. 이 차이는 두 시약의 다른 화학 구조로 설명 할 수 있습니다. MBT의 경우 지방족 치환체의 효과는 주로 소수화 효과에 기인하며, 따라서 흡착 층 사슬의 상호 인력에 유리한 길이 때문입니다.
반대로, 경우에 따라 ATP의 경우, 지방족 치환체의 효과는 소수화 효과뿐만 아니라 분자의 방향족 극성 헤드의 반응성에 대한 효과 때문입니다. 실제로 ATP 킬레이트 작용기는 MBT에 비해 반응성이 약하기 때문에 고유 한 벤젠 고리에 대한 치환체의 영향에 더 민감합니다 (MBT는 두 개의 방향족 구조를 가짐). 이러한 이유로 ATP의 경우 사슬에 산소가 존재하면 선택성이 크게 향상된다는 것을 관찰 할 수 있습니다. ATP의 질소에 대한 파라 위치에서 RO 그룹의 긍정적 인 효과는 질소 그룹과의 반응성을 증가시키는 벤젠 고리와 산소의 공명으로 인한 전자 방출 효과로 설명 할 수 있습니다 (Morrison 1973). ).
미네랄 양이온과 덜 안정한 결합을 형성하고 단일 벤젠 고리로 구성된 ATP의 경우, 에테르 산소의 공액 효과와 알킬 기의과 접합 효과는 다음과 같습니다. MBT보다 더 분명합니다. 체인에 산소를 삽입하고 체인 길이를 늘림으로써 선택성이 향상됩니다. 여기에서 방향족 작용기에 대한 알킬 사슬의 효과가 더욱 두드러져 선택성의 조절이 가능합니다.
새로운 부유 시약의 설계 및 합성에 기반한이 연구는 금속 Pb 및 금속 분야에서 새로운 가능성을 열어줍니다. 부양에 의한 Zn 미네랄 회수