فلوتاسیون حبابی روش مناسبی برای تهیه کنسانتره مواد معدنی است
برای حفظ خاصیت آب‌رانی مواد معدنی و یا ایجاد آن بر روی سطوح این مواد در فرآیند فلوتاسیون از مواد شیمیایی خاصی با ساختار غیرقطبی و یا غیرهمگون که به آنها کلکتور (معرف شیمیایی) گفته می‌شود استفاده می‌کنند...
فلوتاسیون به‌ویژه فلوتاسیون‌های حبابی، یک روش فیزیکی شیمیایی برای تهیه کنسانتره مواد معدنی از طریق گزینش و جداسازی مواد مختلف معدنی است که در آن از اختلاف خاصیت آب‌رانی(آب گریزی) طبیعی و یا مصنوعی مواد معدنی استفاده می‌شود.
برای حفظ خاصیت آب‌رانی مواد معدنی و یا ایجاد آن بر روی سطوح این مواد در فرآیند فلوتاسیون از مواد شیمیایی خاصی با ساختار غیرقطبی و یا غیرهمگون که به آنها کلکتور (معرف شیمیایی) گفته می‌شود استفاده می‌کنند.
ترکیب شیمیایی این کلکتورها به صورتی است که می‌توانند ماده و یا مواد معدنی مورد نظر را گزینش و سطح آنها را با یک تک لایه از ماده آب‌ران بپوشانند. این امر باعث می‌شود تا احتمال اتصال این مواد به حباب‌های مواد بر اثر تصادم در مایع متلاطم بیشتر شود.
دانسیته جرم ذره تشکیل شده از ماده معدنی/ حباب هوا کمتر از جرم سایر مواد موجود در دوغاب و خمیر است. این امر باعث می‌شود ذره ماده/ حباب روی سطح سلول شناور و با کف‌گیری از سلول جدا شود. در حالی‌که سایر مواد در پایین و در داخل دوغاب یا خمیر غوطه‌ور می‌مانند. فلوتاسیون مواد معدنی با سطوح دارای بار منفی نظیر سیلیکات‌ها، فلدسپار، پتاس و غیره با استفاده از کلکتورهایی با سطح کاتیونیک به دست می‌آید.
در فرآیند تغلیظ آهن و فسفات، ناخالصی‌های غیرمطلوب در سطح شناور و عناصر مطلوب در پایین سلول باقی می‌مانند. این فرآیند به فلوتاسیون معکوس معروف است.
کلکتورهای کاتیونیک مولکول‌های آلی‌ای هستند که در یک محیط آبی دارای بار مثبت می‌گردند. تمام کلکتورهای کاتیونیک دارای یک گروه نیتروژنی با الکترون‌های غیرجفت شده هستند (اتم، یون یا مولکولی که دارای یک و یا چند الکترون جفت نشده باشد، پارامغناطیسی است. این ذره و یا هر ماده‌ای که این ذره در آن یافت می‌شود قابلیت جذب مغناطیسی دارد).
سه گروه عمده از کلکتورهای کاتیونیک که کاربرد تجاری گسترده‌ای دارند عبارتند از:
1. آمین‌های چرب Fatty Amines
2. اتر آمین‌ها Ether Amines
3. آمین کندانسات (چندتایی) Amine Condensate
یک مثال از کندانسات شامل ترکیبات RCONHCH2CH2NHCH2CH2NHCOR و نظایر آن است که در آن R می‌تواند یک گروه الکیل خطی و یا شاخه‌ای با 6 تا 22 اتم کربن باشد. (بوی متیل و اتیل‌آمین‌ها بسیار شبیه آمونیاک و الکیل آمین‌های با زنجیره بالاتر به‌طور مشخص بوی ماهی می‌دهند. هر سه نوع آمین می‌توانند با آب پیوند هیدروژنی تشکیل داده و در نتیجه آمین‌های کوچکتر تا مرز شش اتم کربن کاملا در آب حل می‌شوند.
آمین‌ها در حلالل‌هایی که کمتر قطبی هستند، نظیرتر، الکل، بنزن و غیره نیز حل می‌شوند. آمین‌های آروماتیک بسیار سمی هستند و به راحتی از طریق پوست جذب می‌شوند)
علاوه بر آمین‌های یاد شده بالا ترکیبات و نمک‌های آمونیم کواترنری با یک شاخه اتصال گروه‌های الکوکسی نیز جز کلکتورهای کاتیونیک دسته‌بندی می‌شوند (نمک آمونیم کواترنری Quaternary یک ترکیب نیتروژنی است که ساختار مولکولی آن شامل یک اتم مرکزی نیتروژن متصل به چهار گروه ارگانیک و یک رادیکال اسیدی می‌باشد).
می‌توان از این کلکتورها به صورت خالص استفاده کرد. به خصوص اترآمین و دی‌آمین‌ها که به صورت مایع و در درجه حرارت معمولی قابل استفاده‌اند. کلکتورها ممکن است به شکل نمک‌های اسیدی در محلول‌های آبی به‌کار گرفته شوند. آمین‌های چرب محصول آمینه کردن چربی‌های طبیعی‌اند. در نتیجه این واکنش آمین‌های نوع اولی تولید می‌شوند که طول زنجیره کربن آنها متناسب با طول زنجیره چربی‌های مختلف طبیعی به کار گرفته شده خواهد بود.
چربی‌های طبیعی اساسا موادی با یک زنجیره خطی از کربن و درجات متفاوتی از عدم اشباع (پیوندهای غیراشباع) هستند. آمین‌های نوع اول با طول زنجیره 16 به بالا معمولا سورفکتانسی (سطح سازی) ضعیفی از خود نشان می‌دهند و در عمل باید به آنها کف‌ساز اضافه شود. در بعضی از صنایعی که فسفات را احیا می‌کنند از آمین‌های چرب نوع اول که بنا به نیاز با کف‌ساز و یا گاهی حتی با سورفکتانت‌های امولسیونر مخلوط شده‌اند استفاده می‌شود. این نوع کلکتور نه فقط خاصیت کف‌سازی دارد بلکه در درجات حرارت پایین به صورت مایع موجود و کار با آن بسیار آسانتر است.
اگر آمین چرب نوع اول را با اکریلونیتریل واکنش دهیم محصول چرب تولید شده یک دی آمین چرب خواهد بود.
حضور گروه دوم نیتروژن موجب تولید دی‌آمین که خاصیت سورفکتانسی آن افزایش یافته است، می‌گردد. در این حالت استفاده از کف‌ساز دیگر ضروری نیست.
آمین چرب نوع دوم را می‌توان از طریق واکنش الکل‌های چرب با آمونیاک همراه با کاتالیزور و یا از طریق احیای هیدروژنی الکل چرب نوع اول در کنار کاتالیزور به دست آورد.
واکنش الکل چرب اضافی با آمین‌های دوم در کنار کاتالیزور، آمین چرب نوع سوم را به دست می‌دهد. اگر الکل با اکریلونیتریل واکنش داده شود، نتیجه آمینی خواهد بود که یک اتم اکسیژن در زنجیره سه کربنی گروه نیتروژن دارد. وجود اتم اکسیزن (یک اتصال اتری) به این زنجیره که در حالت عادی آب‌ران است خاصیت آب دوستی می‌بخشد. نتیجه آمینی است که حلالیت بیشتر و قدرت جمع‌آوری بسیار کمتری از آمین‌های چرب دارد. واکنش دوم اترآمین با اکریلونیتریل موجب پیدایش یک دی اترآمین می‌گردد.
یک گروه کندانسات نتیجه واکنش یک پلی آمین با یک اسید آلی است. پلی آمین‌ها معمولا ترکیباتی با طول زنجیره کوتاه هستند که دو یا سه اتم نیتروژن در زنجیره خود دارند. معمولا برای اسید آلی به علت صرفه اقتصادی از تال اویل استفاده می‌شود.
می‌دانیم که اترآمین را می‌توان از طریق روش شناخته شده سیانواتیلاسیون cyano ethylation یک الکل نوع اول آلیفاتیک یا مخلوطی از همین الکل‌ها (از جمله الکل‌های اکسو) برای تهیه اترنیتریل و سپیس هیدروژنه کردن آن به دست آورد. اگر در سیانواتیلاسیون از الکریلونیتریل استفاده شود شاخه الکیلی باید گروه پروپیل باشد.
همچنین روش استفاده از مخلوط‌های 3- ایزواتوکسی پروپیل مونوآمین و 3- ایزواکسی پروپیل مونوآمین و یا نمک‌های استات نیمه خنثی شده به عنوان کلکتور سیلیس در تغلیظ کانه‌های تاکونیت اکسید شده مورد استفاده بوده است. این روش نشان می‌دهد که مخلوط‌های استات الکیل اترآمین با شاخه متیل از الکل‌های (ترجیحا اکسو) و یا مخلوطی از الکل‌ها دارای شاخه متیل از طریق واکنش بسیار شناخته شده سیانواتیلاسیون و احیای کاتالیتیک متعاقب آن و خنثی‌سازی با اسید مزدوج (کانژوگه) آنیون مورد نظر به دست می‌آید.
همان‌طور که قبلا هم گفته شد سیانواتیلاسیون مستلزم استفاده از اکریلونیتریل به عنوان واکنش فرعی است. اکریلونیتریل که در فرآیند تولید دی‌آمین و اترآمین‌های کلکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد بسیار سمی است و کار با آن در زمان سنتز و جمع‌آوری مواد در فلوتاسیون می‌تواند برای کاربران خطرناک باشد. علاوه بر این هر نوع پسماند خنثی و تبدیل نشده اکریل نیتریل می‌تواند برای محیط‌زیست مضر باشد. به خصوص برای حیواناتی که با این مواد از طریق ضایعات کارخانجات تغلیظ در تماس قرار می‌گیرند.
بدین ترتیب تولید یک کلکتور آلکیل اکسی الکان آمین که فاقد اکریلونیتریل بوده و کارایی خود را نیز از دست نداده باشد گام بسیار مثبتی در ارائه کلکتورهای فلوتاسیون‌های حبابی به‌شمار می‌رود.
هدف این تحقیق ارائه روش تهیه یک ترکیب کاتیونیک از الکیل اکسی الکان آمین‌ها ALKYLOXYALKANEAMINES می‌باشد که می‌تواند در فلوتاسیون‌های حبابی مواد معدنی مورد استفاده قرار گرفته و فاقد اکریلونیتریل نیز باشد. هدف دیگر این تحقیق ارائه یک روش برای فلوتاسیون حبابی انتخابی مواد معدنی است که در آن از کلکتور کاتیونیک آلکیل اکسی الکان آمین با نقطه انجماد تقریبا پایین، ویسکوزیته کم و محلول در آب، استفاده می‌شود.
برای رسیدن به این اهداف، فرآیند جداسازی حداقل یک ماده معدنی از طریق فلوتاسیون حبابی که مستلزم فلوته کردن مواد محلول در آب با آلکیل اکسی الکان آمین و یا کلکتور کاتیونیک آلکیل اکسی آلکان آمین (نمک اسیدی آلکیل اکسی الکان آمین و فاقد اکریلو نیتریل) تشریح شده است.
- تشریح جزئیات تحقیق
از پیش می‌دانیم که آلکیل اکسی آلکان آمین‌ها به خصوص 3- آلکیل اوکسی پنتان آمین‌ها را می‌توان از سیانو الکیلیشن الکل‌ها با الکن نیتریل‌هایی به جز اکریلو نیتریل (مثلا cis-2-pentenenitrile) و سپس هیدرونه کردن آلکیل اکسی الکان نیتریل‌ها (مثلا 3-alkylpentanenitrile) به دست آورد که در آن R یک گروه آلکیل با حداقل یک اتم کربن است و می‌تواند (البته الزاما محدود به این ارقام نیست) شامل یک گروه آلکیل خطی و یا شاخه‌دار با متوسط 1-10 اتم کربن باشد در یک گروه از این ترکیب گروه R دارای 2 اتم کربن(اتیل) است و لذا الکن نیتریل آن به صورت cis-2-pentenenitrile درمی‌آید.
واکنش الکن نیتریل با یک الکل یک ماده واسط آلکیل اکسی الکان نیتریل به دست می‌دهد: هیدروژنه کردن این نمونه با روش‌های متعارف، آلکیل اوکسی الکان آمین‌هایی نمونه‌های مشخصی از آلکیل اوکسی الکان آمین‌ها که مناسب روش توصیه شده در اینجا هستند شامل (البته فقط به اینها محدود نمی‌شوند) 3- بوتوکسی پنتان آمینریال 3- هگزوکسی پنتان آمین و 3-(2- اتیل هگزو اوکسی) پنتان آمین می‌شود.
آلکیل اوکسی الکان آمین به دست آمده فاقد اکریلو نیتریل می‌باشد می‌توان آلکیل اوکسی الکان آمین را تقطیر کرد تا همین محصول با خلوص بیشتر به دست آید. هر چند این کار ضروری نیست. در یک فرمول‌بندی نوع دیگر این تحقیق، الکیل اوکسی الکان آمین می‌تواند (حتما ضروری نیست) بدون متا اکریلو نیتریل باشد. به دلیل سمی بودن اکریلونیتریل حتی مقدار کمی از این ماده هم خطرناک است. از آنجا که بیشتر اترآمین‌ها این تحقیق در درجه حرارت معمولی به صورت مایع هستند، می‌توان آنها را به صورت خالص و یا به صورت نمک اسیدی به کار برد. بدیهی است که میزان تاثیر کلکتورهای کاتیونیک آلکیل اوکسی الکان آمین در یک واسطه محلول آبی شامل موادمعدنی برای باربرداری دقیقا مشخص نیست. مسلما تعداد بی‌شماری از عوامل باید مورد دقت نظر قرار گیرند از جمله کنسانتره مواد معدنی و یا کانه‌ها، وجود مواد و یا کانه‌های دیگر، ثمربخشی کلکتورها، حرارت و تجهیزاتی که در فرآیند فلوتاسیون به کار گرفته می‌شوند و غیره... با توجه به مجموعه این پارامترها می‌توان از کلکتور به میزان بین 01/0 و 1 کیلوگرم در دو تن کانه و ترجیحا حداقل 2/0 کیلوگرم در دو تن استفاده کرد. در مواردی که محلول واسطه شامل کانه آهن و سیلیکا می‌شود، کلکتور کاتیونیک آلکیل اوکسی الکان آمین به فلوته شدن حبابی سیلیس کمک و این انتظار وجود دارد که قدرت جمع‌کنندگی آن نسبت به کلکتورهای متعارف بسیار بهتر باشد.
حرارت پایین به کار گرفته شده در تولید آلکیل اکسی الکان آمین به ما اجازه می‌دهد که از الکل‌های زنجیره کوتاه استفاده کنیم. در تهیه آزمایشگاهی آمین‌ها زمانی که از بوتانل، 2- اتیل هگزانول و هگزانول استفاده شد. بازدهی خوبی (بالای 90 درصد) به دست آمد. وقتی در قسمت هیدروفوبیک مولکول، زنجیره کوتاهتری داریم مزایای این کلکتور بیشتر هم می‌شود:
اول اینکه در پروسس فلوتاسیون حبابی قدرت جمع‌کنندگی کلکتور افزایش می‌یابد. در روش فلوتاسیون معکوس برای آهن که ناخالصی‌های سیلیکا و سیلیکات آن فلوته و جدا می‌شوند، قدرت جمع‌کنندگی تقریبا با ریکاوری مشابه است. به عبارت دیگر در کنسانتره‌های با گرید (عیار) مشابه، آهن بیشتری باقی می‌ماند. دوم اینکه انتظار می‌رود نقطه انجماد کلکتور و همچنین ویسکوزیته آن در درجه حرارت مناسب، کمتر از کلکتورهای متعارف باشد که در نتیجه کار با آن برای کاربر آسانتر می‌شود. البته یک مزیت مهم کلکتورهای کاتیونیک مورد نظر این تحقیق این است که به هیچ‌وجه پسماند اکریلونیتریل ندارند.
برای حفظ خاصیت آب‌رانی مواد معدنی و یا ایجاد آن بر روی سطوح این مواد در فرآیند فلوتاسیون از مواد شیمیایی خاصی با ساختار غیرقطبی و یا غیرهمگون که به آنها کلکتور (معرف شیمیایی) گفته می‌شود استفاده می‌کنند.
ترکیب شیمیایی این کلکتورها به صورتی است که می‌توانند ماده و یا مواد معدنی مورد نظر را گزینش و سطح آنها را با یک تک لایه از ماده آب‌ران بپوشانند. این امر باعث می‌شود تا احتمال اتصال این مواد به حباب‌های مواد بر اثر تصادم در مایع متلاطم بیشتر شود.
دانسیته جرم ذره تشکیل شده از ماده معدنی/ حباب هوا کمتر از جرم سایر مواد موجود در دوغاب و خمیر است. این امر باعث می‌شود ذره ماده/ حباب روی سطح سلول شناور و با کف‌گیری از سلول جدا شود. در حالی‌که سایر مواد در پایین و در داخل دوغاب یا خمیر غوطه‌ور می‌مانند. فلوتاسیون مواد معدنی با سطوح دارای بار منفی نظیر سیلیکات‌ها، فلدسپار، پتاس و غیره با استفاده از کلکتورهایی با سطح کاتیونیک به دست می‌آید.
در فرآیند تغلیظ آهن و فسفات، ناخالصی‌های غیرمطلوب در سطح شناور و عناصر مطلوب در پایین سلول باقی می‌مانند. این فرآیند به فلوتاسیون معکوس معروف است.
کلکتورهای کاتیونیک مولکول‌های آلی‌ای هستند که در یک محیط آبی دارای بار مثبت می‌گردند. تمام کلکتورهای کاتیونیک دارای یک گروه نیتروژنی با الکترون‌های غیرجفت شده هستند (اتم، یون یا مولکولی که دارای یک و یا چند الکترون جفت نشده باشد، پارامغناطیسی است. این ذره و یا هر ماده‌ای که این ذره در آن یافت می‌شود قابلیت جذب مغناطیسی دارد).
سه گروه عمده از کلکتورهای کاتیونیک که کاربرد تجاری گسترده‌ای دارند عبارتند از:
1. آمین‌های چرب Fatty Amines
2. اتر آمین‌ها Ether Amines
3. آمین کندانسات (چندتایی) Amine Condensate
یک مثال از کندانسات شامل ترکیبات RCONHCH2CH2NHCH2CH2NHCOR و نظایر آن است که در آن R می‌تواند یک گروه الکیل خطی و یا شاخه‌ای با 6 تا 22 اتم کربن باشد. (بوی متیل و اتیل‌آمین‌ها بسیار شبیه آمونیاک و الکیل آمین‌های با زنجیره بالاتر به‌طور مشخص بوی ماهی می‌دهند. هر سه نوع آمین می‌توانند با آب پیوند هیدروژنی تشکیل داده و در نتیجه آمین‌های کوچکتر تا مرز شش اتم کربن کاملا در آب حل می‌شوند.
آمین‌ها در حلالل‌هایی که کمتر قطبی هستند، نظیرتر، الکل، بنزن و غیره نیز حل می‌شوند. آمین‌های آروماتیک بسیار سمی هستند و به راحتی از طریق پوست جذب می‌شوند)
علاوه بر آمین‌های یاد شده بالا ترکیبات و نمک‌های آمونیم کواترنری با یک شاخه اتصال گروه‌های الکوکسی نیز جز کلکتورهای کاتیونیک دسته‌بندی می‌شوند (نمک آمونیم کواترنری Quaternary یک ترکیب نیتروژنی است که ساختار مولکولی آن شامل یک اتم مرکزی نیتروژن متصل به چهار گروه ارگانیک و یک رادیکال اسیدی می‌باشد).
می‌توان از این کلکتورها به صورت خالص استفاده کرد. به خصوص اترآمین و دی‌آمین‌ها که به صورت مایع و در درجه حرارت معمولی قابل استفاده‌اند. کلکتورها ممکن است به شکل نمک‌های اسیدی در محلول‌های آبی به‌کار گرفته شوند. آمین‌های چرب محصول آمینه کردن چربی‌های طبیعی‌اند. در نتیجه این واکنش آمین‌های نوع اولی تولید می‌شوند که طول زنجیره کربن آنها متناسب با طول زنجیره چربی‌های مختلف طبیعی به کار گرفته شده خواهد بود.
چربی‌های طبیعی اساسا موادی با یک زنجیره خطی از کربن و درجات متفاوتی از عدم اشباع (پیوندهای غیراشباع) هستند. آمین‌های نوع اول با طول زنجیره 16 به بالا معمولا سورفکتانسی (سطح سازی) ضعیفی از خود نشان می‌دهند و در عمل باید به آنها کف‌ساز اضافه شود. در بعضی از صنایعی که فسفات را احیا می‌کنند از آمین‌های چرب نوع اول که بنا به نیاز با کف‌ساز و یا گاهی حتی با سورفکتانت‌های امولسیونر مخلوط شده‌اند استفاده می‌شود. این نوع کلکتور نه فقط خاصیت کف‌سازی دارد بلکه در درجات حرارت پایین به صورت مایع موجود و کار با آن بسیار آسانتر است.
اگر آمین چرب نوع اول را با اکریلونیتریل واکنش دهیم محصول چرب تولید شده یک دی آمین چرب خواهد بود.
حضور گروه دوم نیتروژن موجب تولید دی‌آمین که خاصیت سورفکتانسی آن افزایش یافته است، می‌گردد. در این حالت استفاده از کف‌ساز دیگر ضروری نیست.
آمین چرب نوع دوم را می‌توان از طریق واکنش الکل‌های چرب با آمونیاک همراه با کاتالیزور و یا از طریق احیای هیدروژنی الکل چرب نوع اول در کنار کاتالیزور به دست آورد.
واکنش الکل چرب اضافی با آمین‌های دوم در کنار کاتالیزور، آمین چرب نوع سوم را به دست می‌دهد. اگر الکل با اکریلونیتریل واکنش داده شود، نتیجه آمینی خواهد بود که یک اتم اکسیژن در زنجیره سه کربنی گروه نیتروژن دارد. وجود اتم اکسیزن (یک اتصال اتری) به این زنجیره که در حالت عادی آب‌ران است خاصیت آب دوستی می‌بخشد. نتیجه آمینی است که حلالیت بیشتر و قدرت جمع‌آوری بسیار کمتری از آمین‌های چرب دارد. واکنش دوم اترآمین با اکریلونیتریل موجب پیدایش یک دی اترآمین می‌گردد.
یک گروه کندانسات نتیجه واکنش یک پلی آمین با یک اسید آلی است. پلی آمین‌ها معمولا ترکیباتی با طول زنجیره کوتاه هستند که دو یا سه اتم نیتروژن در زنجیره خود دارند. معمولا برای اسید آلی به علت صرفه اقتصادی از تال اویل استفاده می‌شود.
می‌دانیم که اترآمین را می‌توان از طریق روش شناخته شده سیانواتیلاسیون cyano ethylation یک الکل نوع اول آلیفاتیک یا مخلوطی از همین الکل‌ها (از جمله الکل‌های اکسو) برای تهیه اترنیتریل و سپیس هیدروژنه کردن آن به دست آورد. اگر در سیانواتیلاسیون از الکریلونیتریل استفاده شود شاخه الکیلی باید گروه پروپیل باشد.
همچنین روش استفاده از مخلوط‌های 3- ایزواتوکسی پروپیل مونوآمین و 3- ایزواکسی پروپیل مونوآمین و یا نمک‌های استات نیمه خنثی شده به عنوان کلکتور سیلیس در تغلیظ کانه‌های تاکونیت اکسید شده مورد استفاده بوده است. این روش نشان می‌دهد که مخلوط‌های استات الکیل اترآمین با شاخه متیل از الکل‌های (ترجیحا اکسو) و یا مخلوطی از الکل‌ها دارای شاخه متیل از طریق واکنش بسیار شناخته شده سیانواتیلاسیون و احیای کاتالیتیک متعاقب آن و خنثی‌سازی با اسید مزدوج (کانژوگه) آنیون مورد نظر به دست می‌آید.
همان‌طور که قبلا هم گفته شد سیانواتیلاسیون مستلزم استفاده از اکریلونیتریل به عنوان واکنش فرعی است. اکریلونیتریل که در فرآیند تولید دی‌آمین و اترآمین‌های کلکتور مورد استفاده قرار می‌گیرد بسیار سمی است و کار با آن در زمان سنتز و جمع‌آوری مواد در فلوتاسیون می‌تواند برای کاربران خطرناک باشد. علاوه بر این هر نوع پسماند خنثی و تبدیل نشده اکریل نیتریل می‌تواند برای محیط‌زیست مضر باشد. به خصوص برای حیواناتی که با این مواد از طریق ضایعات کارخانجات تغلیظ در تماس قرار می‌گیرند.
بدین ترتیب تولید یک کلکتور آلکیل اکسی الکان آمین که فاقد اکریلونیتریل بوده و کارایی خود را نیز از دست نداده باشد گام بسیار مثبتی در ارائه کلکتورهای فلوتاسیون‌های حبابی به‌شمار می‌رود.
هدف این تحقیق ارائه روش تهیه یک ترکیب کاتیونیک از الکیل اکسی الکان آمین‌ها ALKYLOXYALKANEAMINES می‌باشد که می‌تواند در فلوتاسیون‌های حبابی مواد معدنی مورد استفاده قرار گرفته و فاقد اکریلونیتریل نیز باشد. هدف دیگر این تحقیق ارائه یک روش برای فلوتاسیون حبابی انتخابی مواد معدنی است که در آن از کلکتور کاتیونیک آلکیل اکسی الکان آمین با نقطه انجماد تقریبا پایین، ویسکوزیته کم و محلول در آب، استفاده می‌شود.
برای رسیدن به این اهداف، فرآیند جداسازی حداقل یک ماده معدنی از طریق فلوتاسیون حبابی که مستلزم فلوته کردن مواد محلول در آب با آلکیل اکسی الکان آمین و یا کلکتور کاتیونیک آلکیل اکسی آلکان آمین (نمک اسیدی آلکیل اکسی الکان آمین و فاقد اکریلو نیتریل) تشریح شده است.
- تشریح جزئیات تحقیق
از پیش می‌دانیم که آلکیل اکسی آلکان آمین‌ها به خصوص 3- آلکیل اوکسی پنتان آمین‌ها را می‌توان از سیانو الکیلیشن الکل‌ها با الکن نیتریل‌هایی به جز اکریلو نیتریل (مثلا cis-2-pentenenitrile) و سپس هیدرونه کردن آلکیل اکسی الکان نیتریل‌ها (مثلا 3-alkylpentanenitrile) به دست آورد که در آن R یک گروه آلکیل با حداقل یک اتم کربن است و می‌تواند (البته الزاما محدود به این ارقام نیست) شامل یک گروه آلکیل خطی و یا شاخه‌دار با متوسط 1-10 اتم کربن باشد در یک گروه از این ترکیب گروه R دارای 2 اتم کربن(اتیل) است و لذا الکن نیتریل آن به صورت cis-2-pentenenitrile درمی‌آید.
واکنش الکن نیتریل با یک الکل یک ماده واسط آلکیل اکسی الکان نیتریل به دست می‌دهد: هیدروژنه کردن این نمونه با روش‌های متعارف، آلکیل اوکسی الکان آمین‌هایی نمونه‌های مشخصی از آلکیل اوکسی الکان آمین‌ها که مناسب روش توصیه شده در اینجا هستند شامل (البته فقط به اینها محدود نمی‌شوند) 3- بوتوکسی پنتان آمینریال 3- هگزوکسی پنتان آمین و 3-(2- اتیل هگزو اوکسی) پنتان آمین می‌شود.
آلکیل اوکسی الکان آمین به دست آمده فاقد اکریلو نیتریل می‌باشد می‌توان آلکیل اوکسی الکان آمین را تقطیر کرد تا همین محصول با خلوص بیشتر به دست آید. هر چند این کار ضروری نیست. در یک فرمول‌بندی نوع دیگر این تحقیق، الکیل اوکسی الکان آمین می‌تواند (حتما ضروری نیست) بدون متا اکریلو نیتریل باشد. به دلیل سمی بودن اکریلونیتریل حتی مقدار کمی از این ماده هم خطرناک است. از آنجا که بیشتر اترآمین‌ها این تحقیق در درجه حرارت معمولی به صورت مایع هستند، می‌توان آنها را به صورت خالص و یا به صورت نمک اسیدی به کار برد. بدیهی است که میزان تاثیر کلکتورهای کاتیونیک آلکیل اوکسی الکان آمین در یک واسطه محلول آبی شامل موادمعدنی برای باربرداری دقیقا مشخص نیست. مسلما تعداد بی‌شماری از عوامل باید مورد دقت نظر قرار گیرند از جمله کنسانتره مواد معدنی و یا کانه‌ها، وجود مواد و یا کانه‌های دیگر، ثمربخشی کلکتورها، حرارت و تجهیزاتی که در فرآیند فلوتاسیون به کار گرفته می‌شوند و غیره... با توجه به مجموعه این پارامترها می‌توان از کلکتور به میزان بین 01/0 و 1 کیلوگرم در دو تن کانه و ترجیحا حداقل 2/0 کیلوگرم در دو تن استفاده کرد. در مواردی که محلول واسطه شامل کانه آهن و سیلیکا می‌شود، کلکتور کاتیونیک آلکیل اوکسی الکان آمین به فلوته شدن حبابی سیلیس کمک و این انتظار وجود دارد که قدرت جمع‌کنندگی آن نسبت به کلکتورهای متعارف بسیار بهتر باشد.
حرارت پایین به کار گرفته شده در تولید آلکیل اکسی الکان آمین به ما اجازه می‌دهد که از الکل‌های زنجیره کوتاه استفاده کنیم. در تهیه آزمایشگاهی آمین‌ها زمانی که از بوتانل، 2- اتیل هگزانول و هگزانول استفاده شد. بازدهی خوبی (بالای 90 درصد) به دست آمد. وقتی در قسمت هیدروفوبیک مولکول، زنجیره کوتاهتری داریم مزایای این کلکتور بیشتر هم می‌شود:
اول اینکه در پروسس فلوتاسیون حبابی قدرت جمع‌کنندگی کلکتور افزایش می‌یابد. در روش فلوتاسیون معکوس برای آهن که ناخالصی‌های سیلیکا و سیلیکات آن فلوته و جدا می‌شوند، قدرت جمع‌کنندگی تقریبا با ریکاوری مشابه است. به عبارت دیگر در کنسانتره‌های با گرید (عیار) مشابه، آهن بیشتری باقی می‌ماند. دوم اینکه انتظار می‌رود نقطه انجماد کلکتور و همچنین ویسکوزیته آن در درجه حرارت مناسب، کمتر از کلکتورهای متعارف باشد که در نتیجه کار با آن برای کاربر آسانتر می‌شود. البته یک مزیت مهم کلکتورهای کاتیونیک مورد نظر این تحقیق این است که به هیچ‌وجه پسماند اکریلونیتریل ندارند.
هفته نامه معدن و توسعه
نظر شما :