Galena

Geoxideerde Zn- en Pb-mineralen

Het is algemeen bekend dat er een verschil is tussen gezwavelde en geoxideerde mineralen wat betreft hun scheiding door flotatie. Het is gemakkelijk om Zn uit sfaleriet en Pb uit galena terug te winnen, zelfs met xanthaatcollectoren, maar het is niet hetzelfde voor Zn uit smithsoniet (Zn CO3) en Pb uit cerussiet (PbCO3).

Flotatie van Zn en Pb geoxideerde mineralen is moeilijk omdat er geen bekende direct werkende collectoren zijn die enkelvoudige metaalconcentraten kunnen produceren. De behoefte aan nieuwe specifieke collectoren wordt vooral gevoeld in het geval van geoxideerde lood- en zinkmineralen omdat hun oppervlak – in tegenstelling tot dat van de sulfidevariëteit – niet gemakkelijk hydrofoob wordt gemaakt door de algemeen gebruikte collectoren om een efficiënte flotatie te bereiken. Bovendien is de oplosbaarheid van deze oxidemineralen hoog. Dientengevolge werkt de collector ook samen met metaalkationen die in oplossing zijn gegaan, waardoor de hoeveelheid reagens die nodig is voor flotatie aanzienlijk toeneemt. Het is daarom gebruikelijk om dergelijke mineralen voorafgaand aan de flotatie te verzwavelen om hun oppervlak voor te bereiden om xanthaten op te nemen, de collectoren die over het algemeen worden gebruikt voor het concentreren van sulfiden. Over het algemeen werken de collectoren die normaal in heilzame planten worden gebruikt, alleen als het erts is onderworpen aan een voorbereidende sulfidiseringsfase die uiterst delicaat en kritisch is. In feite vereist sulfurisatie een zorgvuldige dosering om te voorkomen dat het mineraaloppervlak inert wordt.

Klassieke verzamelaars hebben dus affiniteit met bepaalde mineralogische klassen, terwijl chelerende reagentia – wanneer ze chemisch worden geadsorbeerd op het minerale oppervlak – specificiteit hebben voor bepaalde kationen, onafhankelijk van de mineralogische vorm van de vaste stof.

Deze benadering heeft echter ook twee belangrijke nadelen: ten eerste overmatige consumptie (Marabini 1973, Marabini et al. 1983), en ten tweede, het ontbreken van een alifatische keten waardoor het mineraaloppervlak hydrofoob wordt.

In feite zijn de chelerende reagentia die commercieel verkrijgbaar zijn bijna alle aromatische moleculen zonder een lange koolwaterstofketen; dus, hoewel het gechelateerde mineraaldeeltje tamelijk hydrofoob is, is het niet aerofiel genoeg om flotatie te verzekeren. Studies naar geoxideerde mineralen (Usoni et al. 1971, Rinelli et al. 1973, Marabini 1975, Rinelli et al. 1976) werden uitgevoerd om deeltjes hydrofoob te maken door moderne organische groepen met lange ketens beschikbaar te maken (als stookolie of olieachtige schuimer) en chelaatvormers.

Op basis van de punten die tot nu toe zijn gemaakt, is het duidelijk dat bekende chelaatvormers een klasse reagentia vormen die kunnen worden gebruikt voor de flotatie van metaalertsen, waardoor ze kunstmatig de lange keten vormen. organisch deel door een neutrale olie (stookolie) in te brengen. Maar de introductie van een nieuwe vloeistoffase in flotatiepulp is schadelijk voor het systeem als geheel en is niet beschikbaar op industriële schaal.

Studies zijn daarom gericht op de synthese van nieuwe organische moleculen die zowel selectieve functionele aromatische chelerende groepen als hydrofobe delen met een lange alkylketen. Dit wordt gedaan door bekende chelaatvormers te modificeren.

Er is inderdaad veel onderzoek gedaan naar het ontwerp van selectieve chelaatvormers; dit resulteerde in het voorstellen en synthetiseren van talrijke structuren voor testen op laboratoriumschaal op lood / zinkertsen voorafgaand aan de uitvoering van proeven op proef- en plantschaal.

Op basis van thermodynamische berekeningen voor de selectie van complexvormende collectoren die theoretisch selectief zijn voor een kation (Marabini et al. 1983), zijn twee klassen reagentia voorgesteld door Marabini et al. (Marabini et al. 1988 en 1989, Nowak et al. 1991) voor de flotatie van geoxideerd Zn en Pb in een proeffabriek. Er is veel geschreven over de rol van de alifatische keten in conventionele verzamelaars (Cases 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964) maar het werk betreft nieuwe reagentia van het chelaattype, van de typen mercaptobenzothiazool (MBT) en aminothiofenol (ATP) met een gemengd aromatisch -Alifatische structuur. Het aromatische deel bevat specifieke functionele chelerende groepen die selectief zijn voor het zink of het lood van geoxideerde mineralen (MBT is selectief voor lood en ATP voor zink), terwijl het alifatische deel bestaat uit een koolwaterstofketen die het oppervlakte-complex hydrofoob maakt.

De verzamelende werking van MBT is dus toe te schrijven aan de vorming van een oppervlaktefilm die selectief chemisch geabsorbeerd is op het minerale oppervlak, die door de alifatische keten hydrofoob wordt gemaakt.

In feite in het geval van hydrofiel geoxideerd mineralen, is het aromatisch-heterocyclische deel van de MBT alleen niet voldoende om het oppervlak voldoende hydrofoob te maken om flotatie te garanderen. Daarom moet een alifatische keten in de moleculaire structuur worden geïntroduceerd. De alifatische keten is nodig om een hydrofobe toestand te garanderen en dus om het vermogen te verzamelen voor het aromatische chelaatvormende (MBT of ATP) reagens.

Het is aangetoond dat drie koolstofatomen de minimale ketenlengte is die nodig is om het verzamelingsvermogen te verzekeren dat verbetert met alifatische ketenlengte. De prestaties worden enigszins verbeterd door de aanwezigheid van een etherzuurstofatoom.

De vorming van een chemisch geadsorbeerde oppervlaktefilm is voldoende stabiel om rekening te houden met de verzamelwerking. De selectiviteit van moleculen die ATP en verschillende alifatische ketens bevatten, is bestudeerd door middel van flotatietesten.

In dit geval is de rol van de alifatische keten en van de etherzuurstof van meer doorslaggevend belang dan voor MBT bij het verzekeren van de stabiliteit. van de geadsorbeerde fase en dus drijfvermogen. De selectiviteit neemt toe met het aantal koolstofatomen in de keten.

Met name de aanwezigheid van zuurstof in de keten verhoogt de selectiviteit, terwijl in MBT-klasse reagentia alleen de ketenlengte effectief is. Dit verschil kan worden verklaard door de verschillende chemische structuur van de twee reagentia. In het geval van MBT is het effect van de alifatische substituent voornamelijk te danken aan zijn hydrofoob makend effect, en dus aan zijn lengte die de wederzijdse aantrekking van de ketens van de geadsorbeerde laag bevordert.

In tegenstelling tot het geval in het geval van ATP is het effect van de alifatische substituent niet alleen te danken aan zijn hydrofoob makend effect, maar ook aan zijn effect op de reactiviteit van de aromatische polaire kop van het molecuul. In feite heeft de ATP-chelerende functionele groep een zwakkere reactiviteit in vergelijking met MBT, en daarom gevoeliger voor het effect van de substituent op zijn unieke benzeenring (terwijl MBT twee aromatische structuren heeft). Om deze reden is het in het geval van ATP mogelijk waar te nemen dat de aanwezigheid van zuurstof in de keten de selectiviteit aanzienlijk verhoogt. Het positieve effect van de RO-groep in de parapositie ten opzichte van de stikstof van ATP kan worden verklaard met het elektronenafgevende effect als gevolg van resonantie van de zuurstof met de benzeenring, waardoor de reactiviteit met de stikstofgroep toeneemt (Morrison 1973 ).

In het geval van ATP, dat een minder stabiele binding vormt met het minerale kation en dat uit een enkele benzeenring bestaat, zijn het conjugatieve effect van de etherzuurstof en het hyperconjugatieve effect van de alkylgroepen duidelijker dan voor MBT. De selectiviteit wordt verbeterd door het inbrengen van zuurstof in de keten en ook door een toename van de ketenlengte. Hier is het effect van de alkylketen op de aromatische functionele groep duidelijker, wat modulatie van selectiviteit mogelijk maakt.

Dit onderzoek gebaseerd op het ontwerp en de synthese van nieuwe flotatiereagentia opent nieuwe mogelijkheden op het gebied van metallisch Pb en Zinkmineraalterugwinning door flotatie.