Galena (Norsk)

Oxidized Zn and Pb Minerals

Det er velkjent at det er en forskjell mellom sulfuriserte og oksyderte mineraler når det gjelder separasjon ved flotasjon. Det er lett å gjenopprette Zn fra sfaleritt og Pb fra galena selv ved bruk av xantatsamlere, men det er ikke det samme for Zn fra smithsonitt (Zn CO3) og Pb fra cerussitt (PbCO3).

Flotasjon av Zn og Pb oksyderte mineraler er vanskelig fordi det ikke er kjente direktevirkende samlere som kan produsere enkeltmetallkonsentrater. Behovet for nye spesifikke samlere oppleves spesielt når det gjelder oksyderte bly- og sinkmineraler, fordi overflaten – i motsetning til den for sulfidvarianten – ikke lett blir hydrofob av samlerne som vanligvis brukes for å oppnå effektiv flotasjon. Videre er løseligheten til disse oksydmineraler høy. Følgelig samler samleren også med metallkationer som har gått i løsning, og øker således mengden reagens som er nødvendig for flotasjon. Det er derfor vanlig praksis å sulfurisere slike mineraler før flotasjon for å forberede overflaten deres for å motta xantater, og samlerne blir vanligvis brukt for å konsentrere sulfider. Generelt virker samlerne som vanligvis brukes i fordelingsanlegg bare hvis malmen har blitt utsatt for en foreløpig sulfidiseringsfase som er ekstremt delikat og kritisk. Faktisk krever sulfurisering nøye dosering for å unngå å gjøre mineraloverflaten inert.

Dermed har klassiske samlere affinitet til gitte mineralogiske klasser, mens chelaterende reagenser – når de er kjemisk adsorbert på mineraloverflaten – har spesifisitet overfor gitt kationer, uavhengig av den mineralogiske formen av det faste stoffet.

Imidlertid har denne tilnærmingen også to hovedulemper, for det første overdreven forbruk (Marabini 1973, Marabini et al. 1983), og for det andre mangel på en alifatisk kjede som gjør mineraloverflaten hydrofob.

Faktisk er de chelaterende reagensene som er kommersielt tilgjengelige, nesten alle aromatiske molekyler uten en lang hydrokarbonkjede; Selv om den chelaterte mineralpartikkelen er ganske hydrofob, er den således ikke tilstrekkelig aerofil til å sikre flotasjon. Studier på oksyderte mineraler (Usoni et al. 1971, Rinelli et al. 1973, Marabini 1975, Rinelli et al. 1976) ble utført og gjorde partikler hydrofobe ved å gjøre moderne tilgjengelige langkjedede organiske grupper (som fyringsolje eller oljeaktig skum) og chelateringsmidler.

På grunnlag av de poeng som er gjort hittil er det åpenbart at kjente chelateringsforbindelser danner en klasse reagenser som kan brukes til flotering av metallmalmer, og gir kunstig langkjedet organisk porsjon ved å innføre en nøytral olje (fyringsolje). Men introduksjonen av en ny flytende fase i flotasjonsmasse er skadelig for systemet som helhet og er ikke tilgjengelig i industriell skala.

Studier har derfor vært orientert mot syntesen av nye organiske molekyler som inneholder både selektive funksjonelle aromatiske chelateringsgrupper og hydrofobe langalkjeldeler. Dette gjøres ved å modifisere kjente chelaterende samlere.

Det ble faktisk utført mye forskning på utformingen av selektive chelaterende samlere; dette resulterte i at flere strukturer ble foreslått og syntetisert for laboratorietest på bly / sinkmalmer før utførelsen av pilotskala- og planteskalaforsøk.

På grunnlag av en termodynamisk beregning for utvalget av kompleksdannende samlere teoretisk selektive mot et kation (Marabini et al. 1983), har to klasser av reagenser blitt foreslått av Marabini et al. (Marabini et al. 1988 og 1989, Nowak et al. 1991) for flotasjon av oksidert Zn og Pb i et pilotanlegg. Mye har blitt skrevet om rollen til den alifatiske kjeden i konvensjonelle samlere (tilfeller 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964), men arbeidet gjelder nye reagenser av chelat-typen, av merkaptobenzotiazol (MBT) og aminotiofenol (ATP) -typer som har en blandet aromatisk –Alifatisk struktur. Den aromatiske delen inneholder spesifikke funksjonelle chelateringsgrupper som er selektive mot sink eller bly av oksyderte mineraler (MBT er selektivt mot bly og ATP mot sink) mens den alifatiske delen består av en hydrokarbonkjede som gjør overflatekomplekset hydrofobt.

Oppsamlingsvirkningen av MBT kan således tilskrives dannelsen av en overflatefilm som selektivt er kjemisorbert på mineraloverflaten som blir hydrofob av den alifatiske kjeden.

Faktisk når det gjelder hydrofil oksidert mineraler, er den aromatiske-heterosykliske delen av MBT alene ikke tilstrekkelig til å gjøre overflaten tilstrekkelig hydrofob til å sikre flotasjon. Derfor må en alifatisk kjede innføres i molekylstrukturen. Den alifatiske kjeden er nødvendig for å sikre en hydrofob tilstand og dermed samle kraft for det aromatiske chelaterende (MBT eller ATP) reagenset.

Det er vist at tre karbonatomer er den minste kjedelengden som er nødvendig for å sikre oppsamlingskraft som forbedrer seg med alifatisk kjedelengde. Ytelsen forbedres litt av tilstedeværelsen av et eter-oksygenatom.

Dannelsen av en kjemisorbert overflatefilm er tilstrekkelig stabil til å gjøre rede for samlevirkningen. Selektiviteten til molekyler som inneholder ATP og forskjellige alifatiske kjeder har blitt studert ved flotasjonstester.

I dette tilfellet er rollen til den alifatiske kjeden og eteroksygen av avgjørende betydning enn for MBT for å sikre stabiliteten av den adsorberte fasen og dermed flytbarhet. Selektiviteten øker med antall karbonatomer i kjeden.

Spesielt øker tilstedeværelsen av oksygen i kjeden selektiviteten, mens bare kjedelengden er effektiv i MBT-klasse reagenser. Denne forskjellen kan forklares med den forskjellige kjemiske strukturen til de to reagensene. Når det gjelder MBT, skyldes effekten av den alifatiske substituenten hovedsakelig dens hydrofobiserende effekt, og dermed dens lengde som favoriserer gjensidig tiltrekning av kjedene til det adsorberte laget.

Derimot i tilfelle av ATP, skyldes effekten av den alifatiske substituenten ikke bare dens hydrofobiserende effekt, men også dens effekt på reaktiviteten til det aromatiske polære hodet til molekylet. Faktisk har den ATP-chelaterende funksjonelle gruppen en svakere reaktivitet sammenlignet med MBT, og er derfor mer følsom for effekten av substituenten på dens unike benzenring (mens MBT har to aromatiske strukturer). Av denne grunn er det i tilfelle av ATP mulig å observere at tilstedeværelsen av oksygen i kjeden i betydelig grad forbedrer selektiviteten. Den positive effekten av RO-gruppen i paraposisjonen overfor nitrogenet til ATP kan forklares med den elektronfrigivende effekten på grunn av resonans av oksygenet med benzenringen, noe som øker reaktiviteten med nitrogengruppen (Morrison 1973 ).

I tilfelle av ATP, som danner en mindre stabil binding med mineralkationen og som består av en enkelt benzenring, er den konjugative effekten av eter-oksygenet og den hyperkonjugative effekten av alkylgruppene. mer tydelig enn for MBT. Selektiviteten forbedres ved innsetting av oksygen i kjeden og også ved en økning i kjedelengden. Her er effekten av alkylkjeden på den aromatiske funksjonelle gruppen mer markert, noe som tillater modulering av selektivitet.

Denne undersøkelsen basert på design og syntese av nye flotasjonsreagenser åpner nye muligheter innen metallisk Pb og Zn mineral utvinning ved flotasjon.