بررسی قابلیت فلوتاسیون کانیهای اکسیده روی بکمک اکسین

دسته کانه آرایی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و نهمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده عبدالمطلب حاجتی۱ ، احمد خدادادی۲، محمود عبدالهی۳
تاريخ برگزاری ۲۸ آبان ۱۳۸۴

چکیده :
         امروزه در کنار اکثر معادن سرب و روى دنیا دپوهاى باطله اکسیده روى به وفور یافت میشود که بدلیل غیراقتصادى بودن روشهاى فرآورى آنها، درکنار معادن بصورت ذخایر عظیمى باقى‌مانده‌اند. وجود چنین دپوهایى درکنار معادن در دراز مدت علاوه بر ایجاد معضلاتى در توسعه وگسترش معدن، باعث آلودگیهاى زیست محیطى بیشترى نیز میشود. در این تحقیق سعى شده است که به روش طراحى آزمایش تاگوچى عوامل مؤثر بر قابلیت فلوتاسیون کانى اکسیده روى(اسمیت زونیت) به کمک کلکتور اکسین ( ۸- هیدروکسى کینولین) بتوسط سلول هالیموند مورد بررسى قرار بگیرد. پارامترهاى مورد استفاده در این مقاله شامل pH ، غلظت کلکتور، نشاسته، تیوسولفات سدیم، سیترات سدیم، سیلیکات سدیم و زمان آماده سازى مى‌باشند. بر اساس مطالعات انجام شده مقادیر بهینه در۱۰= pH ، غلظت کلکتور در۱۵۰۰ گرم‌برتن ، غلظت نشاسته در ۱۰۰۰ گرم برتن، غلظت تیوسولفات سدیم، سیترات سدیم و سیلیکات سدیم در ۶۰ گرم برتن و زمان آماده سازى قبل از اضافه کردن کلکتور۵ دقیقه و زمان بعد از اضافه کردن کلکتور۱۰ دقیقه بدست آمد. در این شرایط نمونه اولیه با مقادیر ۵/۷ % روى و تقریباً ۱۳% آهن به ۲/۱۵ % روى و ۵/۶ % آهن تغییر داده شد.
لغات کلیدى : فلوتاسیون، کانى اکسیده روى، اکسین، تاگوچى

Floatability Study of Zinc Oxide Minerals With Oxine
Using DOE of taguchi Method
 Abstract:
Cause of uneconomical methods for mineral processing of waste zinc oxides, today in vicinity of most lead and zinc mines we are watching a huge damp of them. Existence of these damps beside of producing difficulties in developments of mines cause extra environmental pollutions. In this research it has been tried by using DOE of taguchi methods to fined the most effective parameters for making zinc oxide minerals floatable whit using oxine collector in tube Hallimond. The decision variables in this method are pH, concentration of oxine, starch, tio sulfate-Na, citrat-Na, silicat-Na and time of preparation of pulp (before and after adding collector) according of this research best results  has been obtained in pH=۱۰ and concentrate of oxine, starch, tio sulfate-Na, citrate-Na, silicate-Na are ۱۵۰۰,۱۰۰۰,۶۰,۶۰,۶۰ g/ton and the first and secondary times is ۵ and ۱۰ minute respectively. Whit this condition the amount of zinc and iron has changed from ۷.۵% and ۱۳% to ۱۵.۲% and ۶.۵% respectively.
Key Words: Flotation, Zinc Oxide Minerals, Oxine, taguchi

1- مقدمه:
اکثر کانسنگهای اکسیدی انواع فلزات، حاصل تشکیل یکی از زونهای مختلف ذخایر معدنی که اکثراً در مجاورت با سطح زمین قرار میگیرند، می باشند. بسیاری از ذخایری که بدین طریق اکسیده می شوند و از نظر فلوتاسیون با مشکل مواجه اند، مهمترین ذخایر فلزات مختلف در سطح جهان را تشکیل میدهند و عمدتاً کانیهای اکسیده سرب، روی، مس، قلع از جمله این فلزات هستند. بدلیل شباهتهای بسیار نزدیک خواص شیمی- فیزیکی سطح کانسنگهای زون اکسیده و اکسیداسیون شدید آنها، باعث آبپذیر شدن سطح کانسنگها طی واکنشهایی در سطح آنها میگردد. وجود آب و ترکیبات حاوی اکسیژن بر سطح کانیها قابلیت هیدروفوب شوندگی آنها را کاهش داده و خواص هیدروفیلی(آبپذیری) آنها را افزایش می دهد. بدین جهت در کنار اکثر معادن روباز، دپوهای باطله بزرگی، محتوی کانیهای اکسیده فلزی1 وجود دارند که غیر قابل استفاده مانده و در انتظار تکنولوژی های فرآوری جدید و اقتصادی برای پر عیار سازی آنها می باشد]1[
 بررسی فلوتاسیون اکسیدها و سیلیکاتها از جنبه اقتصادی و نیز وجود این دو دسته کانیها به عنوان گانگ مواد معدنی اهمیت ویژه ای دارد. برای فلوتاسیون این کانیها از نظر تشابه نسبی خواص شیمی- فیزیکی فصل مشترک کانی و مایع، تاثیر مواد شیمیایی و مکانیزمهای جذب در سطح این کانیها با همدیگر، مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعه مکانیزم فلوتاسیون اکسیدها و سیلیکاتها نشان می دهد که این کانیها به کمک کلکتورهای کاتیونی (آمینها)، آنیونی (گزنتاتها و اسیدهای چرب) وچلات کننده ها (اکسین) قابل فلوتاسیون می باشند.]2[
در سالهای اخیر تحقیقات بسیار زیادی در زمینه پر عیار سازی کانیها بدون استفاده از عمل سولفیداسیون در حال انجام می باشد که در برخی موارد مواد شیمیایی چلاته کننده به عنوان کلکتور، انتخابی‌تر از گزنتاتها بر سطح کانیها عمل کردند. در این راستا، تحقیقات بسیار زیادی برای طراحی کلکتورهای چلات کننده انتخابی بصورت ساختارهای سنتزی در مقیاس آزمایشگاهی برای کانسنگهای مورد نظر ساخته شده‌اند.]2و3[ تحقیقات زیادی بر روی کانیهای اکسیده روی با توجه به وسعت پراکندگی آن در ایتالیا،ژاپن،کانادا و آمریکا انجام شده است. در این مقاله تلاش شده است که از اکسین(8-هیدروکسی کینولین)  به عنوان کلکتور از خانواده مواد شیمیایی چلاته کننده در پر عیار سازی کانیهای اکسیده روی بکمک سلول هالیموند و طراحی آزمایش تاگوچی  استفاده  بشود.]3و4[
2- مواد و روشها:
اکسین یک ترکیب کریستالی سفید رنگی با وزن مولکولی 16/145 گرم بر مول و با فرمول مولکولیC9H7NO می باشد. این ماده غیر قابل حل در آب بوده ولی در اکثر حلالهای ارگانیکی مثل اترها، الکلها، هیدروکربنهای آروماتیک، استن، اسید استیک، اتیل الکل، بنزن و کلروفرم قابل حل می باشد. استن یکی از انواع حلالهایی است که بخاطر قطبیت اندک و حلالیت آن در آب و حلال چلات کننده در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. حلالیت اکسین در استن در درجه حرارت اتاق در حدود 20% می باشد.در این تحقیق بخاطر حل شدن استن در آب و حذف شدن ماده چلات کننده  بهمراه آب سعی شده است که غلظت اکسین در استن از 2% افزایش پیدا نکند. در زیر نحوه عملکرد چلات اکسین آورده شده است. شکل(1) ]5[
نمونه مورد آزمایش در این تحقیق از دپوی باطله اکسید معدن گوشفیل شرکت باما انتخاب شده است. این نمونه دارای عیار روی5/7 % و عیار آهن 13% می باشد. در این مقاله  پرعیار سازی کانی اسمیت زونیت و بازداشت کانیهای اکسیده آهن( هماتیت و گوتیت) مد نظر می باشد. در ابعاد زیر 90 میکرون (90-80) درصد کانی اسمیت زونیت بصورت آزاد در می آیند.]4 [بنابراین برای انجام تستهای فلوتاسیون با توجه به  درجه آزادی کانی اسمیت زونیت، محدوده دانه بندی مورد نظر در رنج دانه بندی (90-38) میکرون در نظر گرفته شده است. باحذف ذرات زیر 38 میکرون و محدود کردن دانه‌بندی، مشکل نرمه حذف شده و با اطمینان بیشتری به عملکرد کلکتور، تستهای فلوتاسیون را دنبال می کنیم. پارامترهای مورد استفاده و رنج مقادیر آنها با توجه به آرایه طراحی آزمایش تاگوچی در این آزمایشها به قرار زیر می باشد. جدول (1و2 )
کف ساز مورد استفاده در این تستها Armofloat 64 و مقدار مصرف آن تقریباً 120 گرم بر تن  و زمان کف گیری نیز (4-3) دقیقه ثابت بوده است. بر اساس طراحی آزمایش تاگوچی آرایه L32 پیشنهاد می گردد، که پس از بررسی آنالیز بتوسط نرم افزار Qualitek جداول و نمودارهای مورد نظر در زیر آورده شده است. بر اساس اطلاعات جداول بالا آنالیزهای انجام شده بتوسط نرم افزار آورده شده است. جدول (3و4)
در زیرنمودار اثرات اصلی پارامترها نسبت به همدیگر آورده شده است. از روی این نمودارها می توان تا حدودی نحوه تاثیر پارامترها بر همدیگر را مورد بررسی و تحلیل قرار داد. با توجه به جدول(3) در بخش درصد مشارکت پارامترها، مشخص است که pH و غلظت اکسین بیشتر از بقیه پارامترها مؤثر بوده اند و بنابراین برای بقیه پارامترها سطح بهینه پیشنهاد شده از طریق نرم افزار در نظر گرفته می شود. نمودار تغییرات pH و غلظت اکسین نسبت به تغییرات درصد عیار و بازیابی برای روی و آهن آورده شده است شکل(2و3 ). ]4[
با توجه به نمودار(2) مشخص می شود که شرایط بهینه pH=10 بجای 9 که از طریق نرم افزار پیشنهاد شده بود بدست آمده است. در نمودار شکل (3) مقدار اکسین مصرف شده کم می باشد و بنابراین با در نظر گرفتن این شرایط بهینه مقادیر مختلف غلظت کلکتور رانسبت به تغییرات عیار مورد بررسی مجدد قرار می دهیم که شکل آن در زیر آورده شده است. شکل (4و5)
 
3- بحث و نتیجه گیری:
با توجه به شکلهای (4) و (5) مشخص می شود که  بیشترین مقدار عیار روی 1500 گرم بر تن می باشد. در این شرایط مقدار عیار روی از 5/7 % به 2/15 % افزایش و عیار آهن از 13% به 5/6% کاهش یافته است. پس بهترین شرایط مصرف مواد عبارتست از: جدول(5) شرایطی را که در این آزمایش ثابت درنظر گرفته شده است عبارتست از:کف ساز مورد استفاده Armoflot 64 با مقدار مصرف 120 گرم بر تن ، زمان کف گیری 4-3 دقیقه و مقدار هوای دمیده شده به سیستم نیز ثابت بوده است.

کلید واژه ها: کانسنگ فلوتاسیون هیدروکربن آنالیز کانه آرایی سایر موارد