Galena (Svenska)

Oxiderade Zn- och Pb-mineraler

Det är välkänt att det finns en skillnad mellan svavlade och oxiderade mineraler när det gäller separering genom flotation. Det är lätt att utvinna Zn från sfalerit och Pb från galena även med xantatsamlare men det är inte detsamma för Zn från smithsonit (Zn CO3) och Pb från cerussit (PbCO3).

Flotation av Zn och Pb oxiderade mineraler är svårt eftersom det inte finns några kända direktverkande samlare som kan producera enskilda metallkoncentrat. Behovet av nya specifika samlare känns särskilt när det gäller oxiderat bly och zinkmineraler, eftersom deras yta – till skillnad från den för sulfidsorten – inte lätt görs hydrofob av de samlare som vanligtvis används för att uppnå effektiv flotation. Dessutom är lösligheten för dessa oxidmineraler hög. Följaktligen samverkar kollektorn också med metallkatjoner som har gått i lösning, vilket därigenom kraftigt ökar mängden reagens som krävs för flotation. Det är därför vanlig praxis att svavla sådana mineraler före flotation för att förbereda deras yta för att ta emot xantater, vilka samlare vanligtvis används för att koncentrera sulfider. I allmänhet verkar de samlare som normalt används i förökningsanläggningar endast om malmen har utsatts för en preliminär sulfideringsfas som är extremt känslig och kritisk. Faktum är att sulfurisering kräver noggrann dosering för att undvika att mineralytan blir inert.

Klassiska samlare har alltså en affinitet mot givna mineralogiska klasser, medan kelatreagens – när de kemiskt adsorberas på mineralytan – har specificitet gentemot givet katjoner, oberoende av den fasta mineralogiska formen.

Men detta tillvägagångssätt har också två huvudsakliga nackdelar, för det första överdriven konsumtion (Marabini 1973, Marabini et al. 1983), och för det andra bristen på en alifatisk kedja vilket gör mineralytan hydrofob. sålunda, även om den kelaterade mineralpartikeln är ganska hydrofob, är den inte tillräckligt aerofil för att säkerställa flotation. Studier av oxiderade mineraler (Usoni et al. 1971, Rinelli et al. 1973, Marabini 1975, Rinelli et al. 1976) utfördes och gjorde partiklar hydrofoba genom att göra samtida tillgängliga långkedjiga organiska grupper (som bränsleolja eller oljig skummare) och kelateringsmedel.

På grundval av de poäng som hittills gjorts är det uppenbart att kända kelaterande föreningar bildar en klass av reagens som kan användas för flytning av metallmalmer, vilket på ett artificiellt sätt ger långkedjan organisk del genom att införa en neutral olja (eldningsolja). Men införandet av en ny flytande fas i flytmassa skadar systemet som helhet och är inte tillgängligt i industriell skala.

Studier har därför inriktats på syntes av nya organiska molekyler som innehåller både selektiva funktionella aromatiska kelaterande grupper och hydrofoba långa alkylkedjepartier. Detta görs genom att modifiera kända chelaterande samlare.

Faktiskt utfördes mycket forskning om utformningen av selektiva chelaterande samlare; detta resulterade i att många strukturer föreslogs och syntetiserades för laboratorietestning på bly / zinkmalm före genomförandet av pilotskala- och växtskalaförsök.

Baserat på en termodynamisk beräkning för urvalet av komplexbildande samlare som teoretiskt är selektiva mot en katjon (Marabini et al. 1983) har två klasser av reagens föreslagits av Marabini et al. (Marabini et al. 1988 och 1989, Nowak et al. 1991) för flytning av oxiderat Zn och Pb i en pilotanläggning. Mycket har skrivits om den alifatiska kedjans roll i konventionella samlare (Fall 1968, Predali 1968, Somasundaran 1964) men arbetet avser nya reagens av kelat-typ, av merkaptobensotiazol (MBT) och aminotiofenol (ATP) som har en blandad aromatisk –Alifatisk struktur. Den aromatiska delen innehåller specifika funktionella kelaterande grupper som är selektiva mot zink eller bly av oxiderade mineraler (MBT är selektiv mot bly och ATP mot zink) medan den alifatiska delen består av en kolvätekedja som gör ytkomplexet hydrofobt.

Uppsamlingsverkan av MBT beror således på bildandet av en ytfilm som selektivt kemiseras på mineralytan som görs hydrofob av den alifatiska kedjan.

I själva verket i fallet med hydrofil oxidation mineraler, räcker inte den aromatiska-heterocykliska delen av MBT för att göra ytan tillräckligt hydrofob för att säkerställa flotation. Därför måste en alifatisk kedja införas i molekylstrukturen. Den alifatiska kedjan är nödvändig för att säkerställa ett hydrofobt tillstånd och därmed samla kraft för det aromatiska chelaterande (MBT eller ATP) reagenset.

Det har visats att tre kolatomer är den minsta kedjelängd som krävs för att säkerställa uppsamlingskraft som förbättras med alifatisk kedjelängd. Prestanda förbättras något av närvaron av en etersyreatom.

Bildningen av en kemiserad ytfilm är tillräckligt stabil för att ta hänsyn till uppsamlingsverkan. Selektiviteten hos molekyler som innehåller ATP och olika alifatiska kedjor har studerats genom flotationstest.

I detta fall är rollen för den alifatiska kedjan och etersyret av avgörande betydelse än för MBT för att säkerställa stabiliteten av den adsorberade fasen och därmed flytbarhet. Selektiviteten ökar med antalet kolatomer i kedjan.

I synnerhet ökar närvaron av syret i kedjan selektiviteten, medan endast MBT-klassreagens är effektiva. Denna skillnad kan förklaras av de olika kemiska strukturerna för de två reagenserna. I fallet med MBT beror effekten av den alifatiska substituenten huvudsakligen på dess hydrofobiserande effekt och därmed på dess längd som gynnar ömsesidig attraktion av kedjorna i det adsorberade skiktet.

Däremot i fallet av ATP beror effekten av den alifatiska substituenten inte bara på dess hydrofobiserande effekt utan också på dess effekt på reaktiviteten hos molekylens aromatiska polära huvud. I själva verket har den ATP-kelaterande funktionella gruppen en svagare reaktivitet jämfört med MBT, och är därför mer känslig för effekten av substituenten på dess unika bensinring (medan MBT har två aromatiska strukturer). Av detta skäl är det i fallet ATP möjligt att observera att närvaron av syre i kedjan kraftigt förbättrar selektiviteten. Den positiva effekten av RO-gruppen i parapositionen gentemot kvävet i ATP kan förklaras med den elektronfrisättande effekten på grund av syrons resonans med bensenringen, vilket ökar reaktiviteten med kvävegruppen (Morrison 1973

I fallet med ATP, som bildar en mindre stabil bindning med mineralkatjonen och som består av en enda bensenring, är den konjugativa effekten av etersyret och den hyperkonjugativa effekten av alkylgrupperna. tydligare än för MBT. Selektiviteten förbättras genom införing av syre i kedjan och också genom en ökning av kedjelängden. Här är effekten av alkylkedjan på den aromatiska funktionella gruppen mer markerad, vilket möjliggör modulering av selektivitet.

Denna forskning baserad på design och syntes av nya flotationsreagens öppnar nya möjligheter inom metalliskt Pb och Zn mineralåtervinning genom flytning.