Desarrollo de un colector para la flotación de rutilo.

un estudio se llevó a cabo para encontrar un reemplazo para el ácido arsénico bencilo (BAA) que se utilizó en el circuito de flotación rutilo de una mina de roca dura rutilo en China. Existen varios tipos de colectores de óxido se probaron, incluyendo oleato de sodio, laurato de sodio, sulfato de dodecil sódico, aminoácidos, ácido diphosphonic y ácido fosfónico styryl. se encontró que el ácido fosfónico styryl (PEA) fue el más efectivo, y que un alcohol alifático (octanol, por ejemplo) se requiere para mantener la eficacia de la SPA.

Sin embargo, octanol era insoluble en agua. el colector compuesto que se mezcló con SPA y octanol tenía que estar bien emulsionada antes de la adición a la pulpa de flotación. Mal emulsionada colectores compuesta destruidos hace espuma de flotación. Tensioactivos de diversas intervenciones terapéuticas como emulsionantes y uno fue encontrado para tener los menores efectos adversos sobre la selectividad del colector compuesto. Al utilizar el colector compuesto que contenía SPA, octanol y el emulsionante, un concentrado de rutilo áspero ensayo 71,3% TIO2 fue lanzada en la recuperación de 81,6% de un alimento que contiene 8,78% de TiO2 en una salida a bolsa de una sola etapa más áspera.

INTRODUCCION

Rutilo minerales contenidos en los depósitos aluviales son convencionalmente se concentra por una combinación de la gravedad, las técnicas de separación magnética y electrostática. Sin embargo, para los minerales de roca dura rutilo, los circuitos de la concentración de flotación suelen incluir, además de las operaciones de separación por gravedad y magnéticos.

Muy poca información en la flotación rutilo está disponible en la literatura. Purcell y el Sol (1963) estudiaron la flotación de los cristales de rutilo por ácidos grasos insaturados (ácidos oleico, linoleico y linolénico). Ellos encontraron que los cristales de rutilo podría flotar en un amplio rango de pH 2-11, cuando la concentración de ácido oleico fue 3.10 mol / litro. el rango de pH de la flotabilidad se estrecha cuando las concentraciones fueron reducidas, o cuando se aumentó el grado de insaturación de los ácidos grasos. la flotabilidad rangos parecía converger a un pH de 4 a 5. Marabini y rinelli (1983) estudiaron la flotación de minerales rutilo con un agente quelante, N benzoil-N-fenil-hidroxilamina (N-BPHA). flotación Dios rutilo se observó entre el pH y 4. El reactivo fue selectiva en contra de hematita debajo de pH 2. Tanto de los estudios citados se realizaron con hallimond pruebas de flotación del tubo. bertini et al (1991) desarrolló un copolímero sintético, 3,4 (metilendioxi) acrilato de bencilo / ácido acrílico, como floculante selectivo para bien los minerales de titanio rutilo y otros.

Llewellyn y Sullivan (1980) informó de un proceso en el que rutilo se recuperó de una presa de relaves de flotación de pórfidos de cobre. Después de una flotación a granel que elimina los sulfuros y los carbonatos, el rutilo fue lanzada por un sulfonato de petróleo en un circuito de

ácido.

Ma (1989) estudiaron la flotación de un mineral de rutilo que contienen rutilo y el clorito. Observó que un pH 8-9, utilizando hidroxamato de sodio como un colector de rutilo, hexametafosfato de sodio y celulosa carboxymetyl como depresores ganga, un concentrado de rutilo áspero ensayo 42% TiO2 fue lanzada el 72% de recuperación. El concentrado más duro era entonces el ácido lixiviado y limpieza. El concentrado de limpieza fue tostado para eliminar el azufre. el concentrado final analizadas 80,4% TiO2 y la recuperación global fue del 57,4%.

cui et al (1986) desarrolló un sistema reactivo de flotación para el mineral rutilo de Zaoyang mina de rutilo, China. Usaron sodio flurosilicate (Na2SiF6) como un depresor ganga, el ácido arsénico bencilo (BAA), como un colector de rutilo. Mediante el uso de ácido sulfúrico para ajustar el pH a 4.5, que flotaba un concentrado de rutilo ensayo 84,5% TiO2 de un concentrado de presentación. la recuperación del proceso de flotación fue 86,4%. Ellos encontraron que los colectores ácidos grasos de tipo no eran eficaces. El procedimiento y el régimen de reactivos estaban empleados en la mina de rutilo Zaoyang.

Sin embargo, pronto surgieron dos problemas. El ácido bencílico arsénico fue un reactivo tóxico y causa problemas del medio ambiente. En segundo lugar, las restricciones a la producción de bencilo ácido arsénico dio lugar a un costo de reactivos de alta y el proceso se convirtió en marginal económico.

se realizó un estudio nuestro, con el objetivo de encontrar un sustituto para reemplazar el ácido arsénico bencilo utilizados en la mina de rutilo Zaoyang.

Experimental.

El trabajo de pruebas experimentales de este estudio se realizó en el departamento de recursos e ingeniería ambiental en la universidad de la tecnología de Wuhan, China.

Materiales

El mineral de rutilo Zaoyang mina rutilo contenido TiO2 2,9%, principalmente como rutilo, con una pequeña cantidad de ilmenita y magnetita. Principales minerales de ganga se granate y diastatite, con menor cantidad de clorita, feldespato y mica, cuarzo. Después de chancado y molienda, el mineral se pre-concentrado con mesas de sacudidas, que actualiza el mineral de alrededor del 8% de TiO2. El concentrado de presentación fue la flotaban para producir un concentrado de flotación de rutilo que se secó y actualizado por la separación magnética para extraer ilmenita.

la muestra utilizada en este trabajo de pruebas fue la presentación de concentrarse tomado de la mina y que contenía 8,78% de TiO2. tabla 1 muestra los tamaños y distribuciones de TiO2 de la muestra. la muestra se utiliza directamente en las pruebas de flotación por lotes. En las pruebas

de flotación hallimond tubo que utiliza alta pureza minerales rutilo una porción de la muestra se ha actualizado a través de la presentación repetida y la separación magnética de alta tensión en el laboratorio para que el contenido de TiO2 se incrementó a 95%.

Tabla 1 Tamaño y distribución de TIO2.

Varios colectores de flotación fueron probados en este estudio.Oleato de sodio, laurato de sodio y sulfato de sodio dodecil (DDS) fueron adquiridos como reactivos de grado analítico. RX18aminoácidos se obtienen de la planta de Wuhan productos de química fina. difosfónico se obtuvo de Beijing instituto deinvestigación general de la minería y se utiliza directamente en las pruebas de flotación por lotes. Styryl ácido fosfónico (SPA) se obtuvo de Naxiang Minería planta de productos químicos, de Shangai. Varios otros tensioactivos que se utilizan comoemulsionantes, y el ácido sulfúrico e hidróxido de sodio que seutiliza como modificadores de pH, se compraron todos comoreactivos de grado analítico o químicos.

Métodos

Pruebas de flotación batch

Pruebas de lotes de flotación se realizaron en un modelo demáquina XFD 0,5 litros de flotación de una sola célula. En unaprueba típica, 200 gramos de muestra fueron acondicionadas en300 ml de agua corriente a 28-32 ° C. Tras el ajuste del pH y laadición de sodio fluorosilicato, la pulpa se agitó durante 8 minutos.después, una solución colector fue agregado y la pasta se acondicionarán durante 5 minutos, seguido por la flotación de 3 minutos. El aceite de pino se utiliza como un vaporizador

Hallimond pruebas de tubo de flotación

En una prueba típica, un gramo dos purificada -0,154 + 0,074 mm de muestra de mineral rutilo fue acondicionado en 50 ml desolución de colector durante 5 minutos

a un pH dado. la mezcla fuetrasladado a un tubo de hallimond modificado y flotando con un flujode aire constante de 15ml/minute. El peso acumulado de la partedel flotador se registraron en función del tiempo de flotación.

Superficie de las medidas de tensión

La tensión superficial de las soluciones de tensioactivo se midieronmediante el método de Du Nouy anillo con un modelo XYZ-200automática de medidores de tensión superficial.

De rayos X de fotoelectrones mediciones espectroscópicas

una lotes gramo de muestra de mineral rutilo fueron tratados con 50soluciones colector ml a 30 ° C y un pH de 4,8 durante 6 minutos.Las muestras se filtraron y se secó a vacío a 25 ° C. la muestraseca se analizó en un espectrómetro de electrones ESCALABMKII.

Emulsificación pruebas

Emulsificación de las soluciones colector se realiza ya sea con unasonda ultrasónica en la ausencia de un emulsionante, o con un agitador mecánico cuando un emulsifer se utilizó.

Discusiones y resultados

Proyección de los colectores

Varios coleccionistas óxido típicos fueron evaluados en los experimentos por lotes de flotación. estos incluyen ácidos grasos insaturados jabón como oleato de sodio, de ácidos grasos saturados de jabón como el sodio laurato ácido, diphosphonic,surfactante anfótero como RX18 de aminoácidos, dodecil sulfato de sodio y ácidofosfónico styryl. Se observó que los jabones de ácidos grasos y dodecil sulfato de sodio había un fuerte poder de recogida para el rutilo. Sin embargo, no eran selectivos, incluso cuando la cantidad excesiva de depresivos se utilizó.

RX18 aminoácido generado gran cantidad de espumejea pero el

poder recopilar era débil. Las recuperaciones de flotación de ambos el rutilo y los minerales de ganga son bajas

Mediante el uso de ácido diphosphonic, un concentrado de rutilocon buena calidad y la recuperación podría flotar. Sin embargo,esto sólo se logró en un rango estrecho de pH de 3 a 3.5. Fuera de este rango de pH de la recuperación de flotación se redujoconsiderablemente. el rango de pH era demasiado estrecho paratener importancia práctica.

Styryl ácido fosfónico (SPA) fue el único coleccionista que produjobuenos resultados de flotación. Como puede verse en el gráfico 1,a una dosis SPA de 800 g / ta rutilo concentrado analizando más de 70% de TiO2 en una recuperación de alrededor del 80% podríaestar flotando en el rango de pH de alrededor de 4-6,5

El uso de colectores de compuestos 

A pesar de SPA se encontró que era un coleccionista goof rutilo, una

dosificación de 800 g / tonelada era alta. En dosis como el costo del reactivo es mayor que cuando BAA se utilizó. Trabajo de pruebas indica que cuando la dosis SPA fue reducido a 400 g / t de concentrado de grado no ha cambiado significativamente, pero el recevery rutilo se redujo de 80% a 60%. 

Cuando la reducción directa de la dosis de SPA no se geasible, la alternativa era utilizar un colector compuesta en la que SPA se mezcló con otros surfactantes. Si los tensioactivos son más baratos, el costo total de los reactivos se reduciría. 

De hecho, se observó que, aunque el rutilo flotaba bien en las pruebas de flotación por lotes, en las pruebas de flotación hallimond tubo, las partículas de rutilo pura no puede estar flotando por la SPA. Dado que la diferencia entre un vaporizador de flotación por lotes (aceite de pino) debe haber jugado un papel importante. espumantes de flotación son generalmente el tipo de alcohol de los compuestos orgánicos. Por lo tanto, diferentes moléculas de alcohol se mezcla con SPA en la prueba de flotación Hallimond tubo. Como se observa en el gráfico 2, sin moléculas de alcohol, la recuperación de flotación rutilo fue bajo, llegando a menos del 10% después de flotación de 10 minutos. Sin embargo, cuando un alcohol que se mezcla con SPA, la recuperación de flotación aumentado significativamente. La Figura 3 muestra los resultados de flotación del mineral rutilo mediante colectores compuestos (mezclas de SPA y octanol) que contenían diferentes porcentajes de SPA. 

Como puede verse en el gráfico 3, el uso combinado de octanol con SPA aumentó el poder de recogida de SPA y mantuvo su selectividad. recuperación de Rutilo aumentó de 80% a cerca del 100% y el concentrado de grado sólo disminuyó ligeramente de 75% a alrededor del 72% TIO2. El aumento en la recuperación de rutilo fue más significativo cuando el colector compuesto contenía 50% a 90% SPA, y la óptima parece ser alrededor del 70% SPA. Elegimos una relación de mezcla de 1:1 en las pruebas posteriores, principalmente debido a consideraciones económicas. Por lo tanto, el colector compuesto fue una mezcla de 50% en peso. SPA% y 50% en peso. % Octanol. A una dosis total de 800 g / t, el consumo de SPA se redujo a 400 g / t. Desde octanol era mucho más barato, el colector compuesto fue económicamente aceptables.

Figura 4.

Muestra el efecto de la dosis del compuesto de colector en la flotación de mineral derutilo. Los resultados indicaron que la dosis total del colector compuesto podría reducirse aún más a 500-600 g / t, sin afectar negativamente a los resultados de flotación rutilo. Esto corresponde a un consumo total de la SPA de 250-300 g / t

Temperatura de la pulpa había una gran influencia en las respuestas de flotación.Como puede verse en la figura 5, para todos los tres colectores, es decir, SPA, BAA yel colector compuesto, la recuperación de flotación rutilo aumenta con la temperatura de la pulpa cada vez mayor, máximo alcanzado en alrededor de 30-35 ° C, y se dejó caer con mayor aumento en pulpa de la temperatura. Esta figura también muestra quea pesar de SPA fue ligeramente inferior a BAA, cuando se mezcla con octanol, el colector compuesto resultante era más fuerte que BAA.

Temperatura de la pulpa había una gran influencia en las respuestas de flotación.Como puede verse en la figura 5, para todos los tres colectores, es decir, SPA, BAA yel colector compuesto, la recuperación de flotación rutilo aumenta con la temperatura de la pulpa cada vez mayor, máximo alcanzado en alrededor de 30-35 ° C, y se dejó caer con mayor aumento en pulpa de la temperatura. Esta figura también muestra quea pesar de SPA fue ligeramente inferior a BAA, cuando se mezcla con octanol, el colector compuesto resultante era más fuerte que BAA.

De hecho, en un conjunto de ensayos controlados para comparar el rendimiento de BAA con el del colectorcompuesto, se observó que el uso de BAA en el colector, el concentrado de flotación analizadas 79,8% TiO2 y rutilola recuperación fue de 79,1%. Cuando se utiliza el colectorcompuesto, el colector, el grado de concentración fuemenor en TIO2 71,9% y la recuperación de rutilo fue mayoren 89,7%. El colector compuesto fue lo más fuerte queBAA, pero ligeramente menos selectivas.

Mecanismo de acción del colector compuesto

Los resultados observados sugieren que la flotación habíauna sinergia entre la SPA y octanol durante la flotación de rutilo. Algunos trabajos de prueba preliminar se realizó el estudio de la sinergia.

En primer lugar, se observó que las estructuras de BAA y SPA son

muy similares, como se muestra en la figura 6.Esta similitud estructural fue probablemente la razón por la cual entre todos los colectores de flotación diferentespruebas, SPA fue la única que produjo resultadossimilares de flotación como BAA.

En segundo lugar, se sabía que los hidrocarburos aromáticos como el benceno enambos grupos de SPA y BAA no eran tan hidrofónico como los hidrocarburosalifáticos, tales como los de octanol. De hecho, la SPA no tenía ninguna capacidad deespuma, lo que indica una actividad superficial baja. la figura 7 se muestra la tensiónsuperficial medido de soluciones acuosas SPA, junto con los de las soluciones octanoly las soluciones colector compuesto. Los resultados mostraron que la actividad superficial del SPA fue mucho menor que octanol. Esto confirmó que las colas de hidrocarburos aromáticos SPA no eran tan hidrofóbicas como los de octanol.

Los resultados se muestran en la figura 2 indican que los alcoholes como hexanol,octanol y alcoholes dodecil fueron ingredientes indispensables en el colectorcompuesto. En la salida a bolsa de lote de minerales rutilo, aunque SPA se utiliza solo,el vaporizador de

flotación (aceite de pino), probablemente siempre la cola de hidrocarburos alifáticos más hidrofóbico para efectuar la salida a bolsa. En un tubo dehallimond, sin vaporizador se utilizó, y SPA no podría flotar el rutilo.

Los resultados parecen indicar que alcochol alifáticos aumento de la hidrofobicidad de los minerales rutilo inducida por la SPA. Debido a la baja hidrofobicidad de los hidrocarburos aromáticos, cuando las moléculas SPA adsorbida en superficies derutilo, que no fueron capaces de impartir hidrofobicidad suficiente para que el rutilo aflotar menos que gran cantidad de SPA se utilizó. Cuando las moléculas de alcoholalifático estuvieron presentes, probablemente asociados con las moléculas de SPA, de tal forma que la cola de hidrocarburos alifáticos extendió hacia la solución a granel, lo que aumenta el hydrophobibity superficie de los minerales y hacerlas flotantes.

Esta explicación fue apoyada por los resultados de medición XPS. Dos muestras de minerales rutilo, uno tratado por la SPA solo y uno por el colector compuesto, seexaminaron en el espectrómetro de electrones ESCA. En estas mediciones, la técnicade espectroscopia de fotoelectrones ángulo de resolución de rayos X (ARXPS) fueempleado. Los ángulos de incidencia de los rayos X fueron variadas y los fotoelectrones emitidos se detectaron en diferentes "despegar" ángulos de modo quelas concentraciones de elementos en diferentes profundidades de la superficie seobtuvieron. la concentración de fósforo en un despegue ángulo de 50 ° se utiliza comoreferencia. las concentraciones de C y O se expresaron en relación con la concentración de referencia. La tabla muestra los resultados

aunque los datos eran dispersos, la tendencia general delos datos fue que después de la reacción con el colectorcompuesto, el C / P en las superficies de aumento o disminución de la O / P en las superficies. Estoprobablemente indica que después del tratamiento con elcolector de compuestos, las moléculas se octanolcoadsorbed en la superficie de rutilo con las moléculas deSPA, lo que aumenta la concentración de

carbono en lasuperficie. El co-adsorción de la octanol mayorhidrofobicidad superficial de rutilo, para que menosmoléculas de agua se condensa sobre la superficie, disminuyendo la relación O / P.

Emulsificación del colector compuesto

Octanol era poco soluble en agua. Cuando se añade en gran cantidad, las moléculasinsolubles octanol flotaban en la parte superior de la pulpa y destruyó el espumejeaflotación. Este era un problema que experimentamos en la prueba a escala piloto, donde se prepararon gran cantidad de colectores compuesta por un agitadormecánico. El problema no ocurrió en un banco de pruebas ya que la cantidad decolector compuesto era pequeño y que podría ser eficaz emulsionado por una sondade ultrasonidos.

Para el coleccionista compuesta para ser útil, debe ser eficaz emulsionado conagitadores mecánicos ordinarios. Obviamente, un emulsionante se requería y elemulsionante no debe afectar gravemente el rendimiento de flotación del colectorcompuesto.

Tres agentes tensioactivos, designado como E-1, E-2 y E-3, fueron probados en esteestudio. La absorbancia de las soluciones colector compuesto a 465 nm utiliza comouna indicación del grado de emulsificación. Se encontró que la emulsificaciónsatisfactoria se obtuvo cuando la absorbancia fue de más de 3. La figura 8 muestra laabsorbancia de las soluciones de colector que contiene diversos cantidad de los emulsionantes. Como puede observarse, cuando las soluciones contenidas colector de0,1% a 1% (porcentajes en peso) de los emulsionantes probados, emulsifications goofse observó.

Los colectores compuesta por lo tanto emulsionada por los emulsionantes se utilizaron para flotar minerales rutilo pura y los resultados se presentan en la figura 9. La línea de puntos en esta figurase muestra la recuperación de rutilo cuando flotaba con el colectorcompuesto que se emulsiona con una sonda ultrasónica sin ningún tipo de emulsionante. Los resultados indicaron que mediante el uso de cerca de 0.6% E-1 o 1% E-2 o E-3, La recuperación de flotación del rutilopodría llegar a la obtenida por la emulsificación por ultrasonido. A continuación y por encima de esta cantidad la recuperación de flotaciónse redujo considerablemente.

  Los datos en la figura 9 sugirió que los colectores compuesta eran apropiados coleccionistas rutilo si contenían 0,6% E-1, o 1% E-2, o 1%E-3. Coleccionistas compuesto que contiene esta cantidad especificadade emulsionante fueron analizadas en la flotación de mineral de rutilo. Los resultados indicaron que los altos cobros de rutilo, en el orden del 90%,se obtuvieron con las tres emulsionantes. Sin embargo, la adición de E-2afectado gravemente a la selectividad del colector y causó disminución significativa de la ley de concentrado (figura 10) E-3 era el mejor entre

los tres emulsionantes desde el grado de concentración no se vio afectada de manera significativa (figura 11). El rendimiento deemulsionante E-1 estaba en algún lugar entre las de E-2 y E-3. como la figura 11 muestra, a un pH de 4.5 y una dosis de sodio fluorosilicato de500 g / t, utilizando 800 g / t colector compuesto (mezcla 1:1 de SPA yoctanol), que contenía un emulsionante% E-3, un concentrado de rutiloensayo TIO2 71% fue lanzada en una recuperación del 82%. Los resultados fueron obtenidos a través de una sola de flotación más rugosa en el concentrado de presentación.

Conclusiones

Un cobrador de compuestos combinados con una relación de 1:1 en peso de ácido fosfónico styryl y octanol se encontró que era un coleccionista de efectivo para la flotación de un mineral de roca durarutilo. Octanol era un ingrediente indespensable en el colectorcompuesto. aunque no es un mismo colector, el octanol co-adsorbida ensuperficies rutilo, el aumento de la hydrophobivity de rutilo y representa el mineral flotantes. Un tercer ingrediente, un emulsionante que se ha añadido en el 1% del peso total del colector compuesto, se encontró para ayudar a la emulsificación del colector compuesto sin afectar negativamente a su rendimiento.