بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش از روش انحلال برای بهبود قابلیت جذب کلکتورسدیم اولئات بر روی ایلمنیت و کاهش جذب آن بر روی کانی ترمولیت-کلینوکلر استفاده شده است. نتایج حاصل از آنالیزهای جذب کلکتور و آنالیز سطح ویژه این دو کانی بعد از انحلال سطحی نشان داد که بعد از انحلال سطحی قابلیت جذب کلکتور بر روی ایلمنیت و ترمولیت-کلینوکلر به ترتیب در حدود 17/3 درصد افزایش و 8/73 درصد کاهش یافته است.
در این پژوهش تاثیر پارامترهای زمان، pH و دما در جذب کلکتور بر سطح کانیهای نامبرده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج برازش داده ها بر روی ایزوترمهای لانگمویر، فروندلیچ و تمکین نشان داد که جذب کلکتور بر روی کانیهای مورد نظر تک لایه ای بوده و از ایزوترم لانگمویر پیروی می کند. زمان تعادل برای جذب کلکتور 45 دقیقه به دست آمد.
نتایج نشان داد که انرژی آزاد گیبس ایلمنیت و ترمولیت-کلینوکلر بعد از انحلال سطحی به ترتیب کاهش و افزایش یافته است که نشان دهنده مساعد تر شدن جذب کلکتور برای ایلمنیت و نامساعد تر شدن آن برای کانی گانگ بوده است. همچنین مقدار آنتالپی فرایند نیز مقدار مثبتی بود که نشان دهنده گرماگیر بودن فرایند جذب کلکتور بود.
همچنین با بررسی مقادیر آنتالپی و آنتروپی برای هردو کانی مشخص شد که جذب کلکتور به صورت شیمیایی انجام شده است. نتایج حاصل از جذب کلکتور قبل و بعد از انحلال سطحی نشان داد که این روش می تواند باعث افزایش جذب کلکتور بر روی ایلمنیت - کانی باارزش - وکاهش جذب کلکتور بر روی ترمولیت-کلینوکلر - کانی گانگ - شود که در نهایت قابلیت جذب انتخابی و جدایش انتخابی توسط فرایند فلوتاسیون بهبود می یابد.
-1 مقدمه
جذب مولکولها از داخل محلولها بر روی مواد جامد عامل بسیار مهمی در کنترل فرایندهای مختلفی نظیر فلوتاسیون کانیها، آبگیری، فلوکولاسیون-کواگولاسیون، لخته سازی خون و غیره می باشد .[1]موفقیت فرایند جذب بستگی به ویژگی های فازهای مختلف جامد - کانی - ، حلال - یون مخصوص - و محلول - فاز مایع - دارد که این سه فاز بایستی از نظر قابلیت واکنش پذیری با یکدیگر انرژی کافی داشته باشند .
بسیاری از تئوری های واکنش بین مواد جاذب و جذب شونده نظیر نیروی جاذبه الکترواستاتیکی، پیوند کووالانسی، پیوند هیدروژنی یا واکنشهای گروههای غیر قطبی شدداًی بستگی به شیمی محلول و شیمی سطح کانی دارند .[4] فرایند فلوتاسیون از سه فاز جامد، مایع و هوا تشکیل شده است.
خروجی سیستمی با این پیچیدگی بستگی به واکنشهای شیمیایی و فیزیکی انجام شده در سطح و فصلذمشترک این فازها دارد .[6 ,5] از طرف دیگر، جذب کلکتور بر روی کانیها مهمترین فاکتور در قابلیت انتخابی بودن جدایش کانیها در فرایند فلوتاسیون می باشد .بنابراین کمیت و کیفیت جذب کلکتور بر روی کانی پارامتر بسیار مهمی است که بایستی مورد توجه قرار گیرد .
مطالعات مختلفی بر روی مکانیزم جذب سدیم اولئات به عنوان کلکتور بر روی کانسنگ های فلزی در در فرایند فلوتاسیون صورت گرفته است .[9 ,8] به عنوان مثال آمانکوناح و سوماسونداران دریافتند که قابلیت انتخابیت یونهای اولئات برای جدایش کانیهای دولومیت و فرانکولیت بسیار پایین می باشد که این امر به دلیل واکنش کلکتور با یونهای حل شده از سطح این کانیها بوده است .
همین فرایند ممکن است در فلوتاسیون کانی ایلمنیت در حضور کانیهای گانگ رخ دهد. کانیها می توانند در محلول فلوتاسیون حل شده و یونهای حل شده تشکیل هیدروکسیل فلزی نظیر هدروکسیدهای آهن، کلسیم و منیزم بدهند که این ترکیبات با یونهای اولئات واکنش داده و باعث افزایش قابلیت لوتاسیون گانگها می شود .
ایلمنیت کانی است که حتی با وجود استفاده همزمان از مواد شیمیایی مختلف دارای قابلیت فلوتاسیون پایینی است .[16-14] بنابراین در صورتیکه بتوان واکنش یونهای سطحی موجود در سطح کانیهای ایلمنیت و گانگ همراه با یونهای کلکتور را کنترل کرد، می توان به فرایند فلوتاسیون با انتخابیت بالاتری دست پیدا کرد. انحلال سطحی فرایندی است با انحلال یونهای سطحی از سطح کانیها می تواند باعث جذب انتخابی کلکتور بر روی کانیها شده و قابلیت فلوتاسیون انتخابی را بهبود ببخشد . بنابراین هدف از این تحقیق بررسی تاثیر قابلیت انحلال سطحی بر روی مکانیزم، ایزوترم و ترمودینامیک جذب کلکتور سدیم اولئات بر روی کانیهای ایلمنیت و ترمولیت-کلینوکلر می باشد.
-2 مواد و روشها
-1-2 مواد
در این تحقیق از نمونهی نسبتاً خالص ایلمنیت، الیوین-پیروکسن و ترمولیت-کلینوکلر تهیه شده از کانسنگ ایلمنیت قرهآغاج ارومیه استفاده شد. برای تهیه این نمونهها ابتدا نمونه کانسنگ طی مراحل مختلف سنگ شکنی و آسیاکنی تا ابعاد100 مش خرد شده و محدوده ابعادی -100 +325 مش برای خالصسازی آماده گردید. خالصسازی نمونهها طی مراحل متعدد جدایش ثقلی، مغناطیسی شدت پائین و شدت بالا انجام شد.
از سدیم اولئات - ساخت شرکت سیگما آلدریچ - با خلوص 95 درصد به عنوان کلکتور در آزمایش های شناورسازی استفاده شد. اسید سولفوریک و هیدروکسید سدیم آزمایشگاهی - شرکت مرک - نیز برای تنظیم pH مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از اسید اگزالیک آزمایشگاهی - شرکت مرک - به عنوان عامل انحلال سطحی استفاده شد. در تمامی آزمایشها از آب مقطر استفاده شده است.
-2-2 روشها
-1-2-2 شناسایی نمونه
پراش اشعه ایکس نمونه توسط دستگاه XRD مدل XPert MPD شرکت فیلیپس و با استفاده از آند مس انجام شد - شکل . - 1 تجزیه شیمیایی نمونه نیز با استفاده از دستگاه XRF مدل X ' Unique II شرکت فیلیپس انجام شد
شکل 1 الگوی پراش اشعه ایکس نمونه های مورد مطالعه الف - ترمولیت-کلینوکلر ب - ایلمنیت جدول 1
-2-2-2 انحلال سطحی با اسید اگزالیک
برای انحلال سطحی کانیها، 6 گرم از نمونه های خالص در حجم 50 میلی لیتر در محلول اسید اگزالیک با غلظت 10 درصد و زمان 10 دقیقه توسط همزن مکانیکی آماده شدند. پس از پیش عمل آوری و جداکردن فاز مایع، این سوسپانسیون به مدت 4 دقیقه همزده شد تا فاز جامد به صورت کامل شسته شود و اثری از اسید و یونهای حل شده بر روی نمونه ها باقی نماند. سپس با تخلیه ی فاز مایع، جامد باقی مانده فیلتر شده و در دمای اتاق خشک شد
-3-2-2 آنالیز UV-vis
آنالیز UV با استفاده از دستگاه بجینگ بیفن-رولی - Beijing Beifen-Ruili - ساخت چین انجام شد. به منظور بررسی تغییرات جذب کلکتور بر روی کانی های خالص ایلمنیت، الیوین-پیروکسن و ترمولیت- کلینوکلر قبل و بعد از انحلال سطحی از طول موج 285/5 نانومتر استفاده شد. به منظور تعیین میزان جذب یک گرم از کانی مورد نظر درون 50 میلی لیتر از محلول با غلظتهای مختلف کلکتور در pH های مختلف به مدت 8 دقیقه تحت آماده سازی قرار گرفت.
