Galena (Română)

Minerale oxidate de Zn și Pb

Este bine cunoscut faptul că există o diferență între mineralele sulfurate și oxidate în ceea ce privește separarea lor prin flotație. Este ușor de recuperat Zn din sfalerită și Pb din galenă chiar și folosind colectoare de xantat, dar nu este același lucru pentru Zn din smithsonite (Zn CO3) și Pb din cerusită (PbCO3).

Flotația Zn și Pb mineralele oxidate sunt dificile deoarece nu există colectoare cu acțiune directă cunoscute capabile să producă concentrate metalice unice. Nevoia de noi colectoare specifice este resimțită în special în cazul mineralelor oxidate de plumb și zinc, deoarece suprafața lor – spre deosebire de cea a soiului de sulfuri – nu este ușor de redus hidrofobă de colectoarele utilizate în general, pentru a obține o flotație eficientă. Mai mult, solubilitatea acestor minerale oxidice este ridicată. În consecință, colectorul interacționează și cu cationii metalici care au intrat în soluție, crescând astfel cantitatea de reactiv necesară pentru flotație. Prin urmare, este o practică obișnuită să sulfureze astfel de minerale înainte de flotație, astfel încât să se pregătească suprafața lor pentru a primi xantanți, colectoarele adoptate în general pentru concentrarea sulfurilor. În general, colectoarele utilizate în mod normal în instalațiile de beneficiari acționează numai dacă minereul a fost supus unei faze preliminare de sulfidizare, care este extrem de delicată și critică. De fapt, sulfurarea necesită o dozare atentă pentru a evita inertizarea suprafeței minerale.

Astfel, colectorii clasici au o afinitate față de clasele mineralogice date, în timp ce reactivii chelatori – atunci când sunt absorbiți chimic pe suprafața minerală – au specificitate față de cationi, independent de forma mineralogică a solidului.

Cu toate acestea, această abordare are și două dezavantaje principale, în primul rând, consumul excesiv (Marabini 1973, Marabini și colab. 1983) și, în al doilea rând, lipsa unui lanț alifatic. ceea ce face ca suprafața minerală să fie hidrofobă.

De fapt, reactivii chelatori disponibili comercial sunt aproape toate moleculele aromatice fără un lanț lung de hidrocarburi; astfel, deși particula minerală chelată este destul de hidrofobă, nu este suficient de aerofilă pentru a asigura flotația. Studiile asupra mineralelor oxidate (Usoni și colab. 1971, Rinelli și colab. 1973, Marabini 1975, Rinelli și colab. 1976) au fost efectuate făcând particulele hidrofobe prin punerea la dispoziție a unor grupuri organice cu lanț lung, disponibile contemporan (sub formă de păcură sau spumă uleioasă) și agenți de chelare.

Pe baza punctelor prezentate până acum, este evident că compușii chelatori cunoscuți formează o clasă de reactivi care pot fi utilizați pentru flotarea minereurilor metalice, asigurând în mod artificial lanțul lung porție organică prin introducerea unui ulei neutru (păcură). Dar introducerea unei noi faze lichide în pulpa de flotație dăunează sistemului în ansamblu și nu este disponibilă la scară industrială.

Prin urmare, studiile au fost orientate către sinteza de noi molecule organice care conțin atât grupări de chelare aromatice funcționale selective, cât și porțiuni de lanț alchil lung hidrofob. Acest lucru se realizează prin modificarea colectorilor de chelare cunoscuți.

Într-adevăr, s-au efectuat multe cercetări privind proiectarea colectoarelor de chelare selective; acest lucru a condus la numeroase structuri propuse și sintetizate pentru testarea la scară de laborator pe minereuri de plumb / zinc înainte de efectuarea testelor la scară pilot și la scară plantă.

Pe baza unui calcul termodinamic pentru selecție a colectoarelor complexate teoretic selective spre un cation (Marabini și colab. 1983), două clase de reactivi au fost propuse de Marabini și colab. (Marabini și colab. 1988 și 1989, Nowak și colab. 1991) pentru flotarea Zn și Pb oxidate într-o instalație pilot. S-a scris mult despre rolul lanțului alifatic în colectoarele convenționale (Cazuri 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964), dar lucrarea privește noi reactivi de tip chelat, ai tipurilor de mercaptobenzotiazol (MBT) și aminotiofenol (ATP) având un amestec aromatic –Structură alifatică. Partea aromatică conține grupuri de chelare funcționale specifice, care sunt selective spre zinc sau plumbul mineralelor oxidate (MBT este selectiv către plumb și ATP spre zinc) în timp ce partea alifatică constă dintr-un lanț de hidrocarburi care face hidrofobul complexului de suprafață.

Acțiunea de colectare a MBT este astfel atribuită formării unei pelicule de suprafață chimisorbită selectiv pe suprafața minerală redată hidrofobă de lanțul alifatic.

De fapt, în cazul hidrofilului oxidat minerale, porțiunea aromatic-heterociclică a MBT singură nu este suficientă pentru a face suprafața suficient de hidrofobă pentru a asigura flotația. Prin urmare, un lanț alifatic trebuie introdus în structura moleculară. Lanțul alifatic este necesar pentru a asigura o stare hidrofobă și, prin urmare, puterea de colectare pentru reactivul de chelare aromatică (MBT sau ATP). care se îmbunătățește odată cu lungimea lanțului alifatic. Performanța este îmbunătățită ușor de prezența unui atom de eter de oxigen.

Formarea unui film de suprafață chimisorbit este suficient de stabilă pentru a explica acțiunea de colectare. Selectivitatea moleculelor care conțin ATP și diferite lanțuri alifatice a fost studiată prin teste de flotație.

În acest caz, rolul lanțului alifatic și al oxigenului eteric are o importanță mai decisivă decât pentru MBT în asigurarea stabilității. a fazei adsorbite și, astfel, de plutire. Selectivitatea crește odată cu numărul de atomi de carbon din lanț.

În special, prezența oxigenului în lanț îmbunătățește selectivitatea, în timp ce în reactivii din clasa MBT numai lungimea lanțului este eficientă. Această diferență poate fi explicată prin structura chimică diferită a celor doi reactivi. În cazul MBT, efectul substituentului alifatic se datorează în principal efectului său hidrofobizant și, prin urmare, lungimii sale care favorizează atracția reciprocă a lanțurilor stratului adsorbit.

Prin contrast, în cazul de ATP, efectul substituentului alifatic se datorează nu numai efectului său de hidrofobizare, ci și efectului său asupra reactivității capului polar aromatic al moleculei. De fapt, grupul funcțional de chelare a ATP are o reactivitate mai slabă în comparație cu MBT și, prin urmare, este mai sensibil la efectul substituentului asupra inelului său benzenic unic (în timp ce MBT are două structuri aromatice). Din acest motiv, în cazul ATP este posibil să observăm că prezența oxigenului în lanț sporește foarte mult selectivitatea. Efectul pozitiv al grupului RO în poziția para față de azotul ATP poate fi explicat prin efectul de eliberare a electronilor datorat rezonanței oxigenului cu inelul benzenic, care crește reactivitatea cu grupul azotat (Morrison 1973 ).

În cazul ATP, care formează o legătură mai puțin stabilă cu cationul mineral și care constă dintr-un singur inel benzenic, efectul conjugativ al oxigenului eteric și efectul hiperconjugativ al grupărilor alchil sunt mai evident decât pentru MBT. Selectivitatea este îmbunătățită prin introducerea oxigenului în lanț și, de asemenea, printr-o creștere a lungimii lanțului. Aici efectul lanțului alchil asupra grupului funcțional aromatic este mai accentuat, permițând modularea selectivității.

Această cercetare bazată pe proiectarea și sinteza noilor reactivi de flotație deschide noi posibilități în domeniul Pb metalic și Recuperarea mineralelor Zn prin flotație.