Alkylové etheraminové sběrače pro reverzní flotaci křemene v železné rudi

U koncentračních závodů na železné rudy, kde je obsah SiO₂ ve finálním koncentrátu vyšší než dohodnuté pokutové limity, jsou kationické ethery aminů jedním z hlavních typů činidel používaných při reverzní flotaci křemene. Praktické rozhodnutí o nákupu není, zda „ethery aminů“ jako kategorie fungují, ale která konkrétní třída etheru aminu zajistí požadované odmítnutí SiO₂ při nejnižší ztrátě výtěžku železa na vaší rudě, vodě a ve flotačním okruhu.

Tento průvodce odděluje to, co podporují dodané zdrojové důkazy, od toho, co musí týmy pro nákup a procesy získat prostřednictvím technických datových listů (TDS) a bezpečnostních listů (SDS) dodavatelů a laboratorních flotačních testů specifických pro dané místo.

Klíčové body pro nákupce:

• Alkyl-ether aminy a alkyl-ether diaminy jsou osvědčenými činidly pro odstraňování silikátů při reverzní pěnové flotaci železné rudy.

• Ether aminy působí jako činidla pro kvádr a zároveň přispívají k pěnivosti při kationtové reverzní flotaci.

• Ether aminová činidla se používají po celém světě k odmítání silikátů při zpracování železné rudy, včetně zpracování více než 80 milionů tun koncentrátu železné rudy v Brazílii.

• Dodaná sada zdrojů neobsahuje konkrétní obchodní stupeň, číslo CAS, molekulární vzorec, dávkovací míru, procento odstraněného SiO₂, hodnotu získaného Fe ani porovnávací test ether aminu versus tallow amine. Tyto údaje musí pocházet z dokumentace dodavatele a laboratorních testů.

• Nepřijímejte jediné obecné číslo CAS pro ether amin jako náhradu za chemickou identitu specifickou pro daný stupeň.

První žádost o cenovou nabídku: Tabulka identifikace výrobku

V přiložených důkazech není žádný dodavatelský katalog. Proto tento článek nepřiřazuje obchodnímu výrobku žádné značkové jméno, číslo CAS ani molekulární vzorec. Právě tyto údaje by měl kupující od dodavatele vyžadovat ještě před porovnáním výkonu.

Zdroj uvádí etherovou skupinu jako polyoxyethylénový řetězec. V komerčních sběračích železné rudy však může skutečný produkt být místo toho alkoxypropylamin nebo diaminoalkoxypropylamin s jedinou etherovou vazbou, případně může obsahovat omezený stupeň alkoxylace. Nakupující proto musí přímo u výrobce ověřit molekulární strukturu, stupeň alkoxylace, rozdělení uhlíkových řetězců a obsah účinné látky. Tyto proměnné mohou ovlivnit sílu sběru, dispergovatelnost ve vodě a chování pěny.

1. Kationický etheraminový sběrač pro reverzní flotaci křemene v železné rudě

Etheraminy se staly významnou třídou kationických sběračů v procesním zpracování nerostů díky své účinnosti a selektivitě v aplikacích flotace. Při reverzní flotaci železné rudy je cílem oddělit křemen a jiné křemičitanové balastní minerály. Etheraminový sběrač se naváže na povrch křemene, křemen se pak přesune do pěny a železné minerály zůstanou v komoře jako koncentrát.

Zdrojové důkazy rovněž ukazují klíčový bod pro provozní inženýry: etheraminy nejsou pouze sběrači křemene, ale zároveň působí jako pěnivé činidlo při kationické reverzní flotaci železných rud. Zatímco adsorpce křemene byla již široce zkoumána, vliv pěnivých a pěnových vlastností etheraminů na selektivitu flotace nebyl podrobně prozkoumán. Nakupující by proto měli chování pěny posuzovat jako samostatnou položku hodnocení, nikoli jako vedlejší vlastnost.

Etheraminové sběrače jsou již používány v průmyslovém měřítku. Vzniklé aminosilikátové sloučeniny jsou dostatečně povrchově aktivní na podporu flotační separace silikátů a etheraminové sběrače se celosvětově používají k odstraňování silikátů v zařízeních pro zpracování železné rudy. Pouze brazilský průmysl železné rudy zpracuje více než 80 milionů tun koncentrátu železné rudy, kde tyto sběrače tvoří součást postupu odstraňování silikátů.

Tato aplikace je dobře zavedená pro silikáty v železných rudách, zejména v magnetitových systémech, avšak stejný zdroj uvádí, že aplikace etheraminových sběračů v karbonát–silikátových systémech, zejména v případě magnesitu, nebyla dosud podrobně zkoumána. Kupující by neměl předpokládat, že sběrač ověřený na křemenně bohaté železné rudě lze přímo převzít pro rudu obsahující karbonáty bez předchozího testování.

Co by měl kupující uvést v žádosti o nabídku (RFQ) pro kationtový etheraminový sběrač?

Požádejte alespoň o následující:

• Přesné název produktu a kód produktu.

• Číslo CAS a molekulární identita specifické pro danou třídu.

• Zda je produkt alkyl-etheramin, alkyl-etherdiamin nebo jiný ether-funkční tenzid.

• Obsah účinné látky, rozpouštědlo, obsah vody a forma neutralizace.

• Balení, bod mrazení, limity skladování a doba použitelnosti.

• Aktuální technický datový list (TDS) a bezpečnostní list (SDS).

• Laboratorní vzorek o hmotnosti 1–5 kg pro zkoušky flotace na laboratorním stolku.

• Písemné potvrzení dodávky pro přesně citovanou třídu.

Rozhodnutí o dodavateli nesmí být založeno na obecném tvrzení, že produkt je „etheramin pro železnou rudu“. Takové tvrzení nedefinuje chemický produkt, který obdržíte.

Proč může stejná kationtová etheraminová chemie vykazovat odlišné výsledky v různých provozech?

Protože etheraminové činidla přispívají jak ke sběru, tak k chování pěny. Selektivita se může měnit v závislosti na složení vody, typu buňky a bodu přídavku činidla. Průmyslové odběry vzorků v flotačním okruhu Samarco zahrnovaly vzorky vody i pulpu z mechanických buněk, nádobových buněk a flotačních sloupců, což ukázalo, že poloha v procesu i zdroj vody jsou součástí hodnocení. Sběrné činidlo, které funguje v jednom typu buňky, může vyžadovat jiné dávkování nebo jiné řízení pěny v jiném typu buňky.

2. Dávkování etheraminu pro reverzní flotaci železné rudy

Dodané zdrojové důkazy zahrnují laboratorní postup reverzní kationtové flotace železné rudy s použitím etheraminového sběrného činidla. Výchozí příprava rudy je:

• Rudu rozdrtit a rozemlet na cílovou velikost částic, obvykle 80 % pod sítem 150 mikrometrů.

• Připravit reprezentativní vzorek rozemleté rudy, například 1000 g.

• Vzorek rozemleté rudy umístit do laboratorní flotační buňky, například buňky typu Denver.

Zdrojový výpis neuvádí univerzální dávkování etheraminu. To je očekávatelné: dávkování závisí na minerálním složení rudy, obsahu SiO₂ ve vstupní surovině, rozdělení velikosti částic, tvrdosti vody, typu a dávce škrobového depresora, pH a době flotace. Dodavatel nemůže uvést jedinou dávku pro konkrétní provoz spolehlivě bez předchozího testování rudy.

Pro srovnání zakázek by mělo být dávkování vyhodnocováno jako gramy aktivního sběrače na tunu rudy. Pokud dva dodavatelé uvádějí dávkování v tekutém stavu, je třeba hodnoty normalizovat na obsah aktivní látky. Jinak obsah vody nebo rozpouštědla vede k falešnému srovnání účinnosti.

Plán testu odezvy na dávkování etheraminu

Srovnání je platné pouze tehdy, jsou-li pro oba produkty použity stejný vzorek rudy a stejné podmínky flotace.

Jak má být dávkování vyjádřeno při srovnávání dodavatelů?

Požadujte dávkování na základě obsahu účinné látky. Například srovnejte gramy účinného sběrače na tunu, nikoli mililitry ředěného produktu. Dále požadujte údaj o obsahu účinné látky, typ rozpouštědla a doporučené ředění. Tím se zabrání nadhodnocení výkonu ředěného produktu nebo podhodnocení výkonu koncentrovanějšího produktu.

Jaké laboratorní podmínky je nutno pevně stanovit před srovnáním tvrzení o dávkování?

Upravte zrnitost P80, dávku rudy, hustotu pulpu, pH, typ a dávkování depresora, chemické složení vody, dobu flotace, průtok vzduchu a geometrii buňky. Základní laboratorní postup začíná zrnitostí P80 150 µm a reprezentativním vzorkem o hmotnosti 1000 g v buňce typu Denver. Pokud se v jednom pokusu používá recyklovaná voda z provozu a v jiném pitná voda, porovnání dávek není spolehlivé, zejména proto, že chemické složení vody v okruhu flotace se může lišit podle místa odběru vzorku.

3. Účinnost odstraňování křemene pomocí etheraminových sběračů

Účinnost odstraňování křemene není pevnou vlastností chemické třídy etheraminů. Jedná se o výsledek procesu, který vzniká interakcí sběrače, povrchu rudy, chemického složení vody, depresoru a provozu flotační buňky.

Dodané zdrojové důkazy neobsahují pro daný výrobek specifické údaje o procentuálním odstranění SiO₂ ani o hodnotě získání Fe. Tento článek tedy neuvádí univerzální číslo „vysoké účinnosti“. Nakupující by měl jakékoli tvrzení o účinnosti uvedené v katalogu dodavatele považovat za neověřené, dokud nebude toto tvrzení potvrzeno na rudě nakupujícího.

Průmyslové zkušenosti uvedené ve zdrojové sadě ukazují, že etheraminové sběrače se globálně používají k odstraňování silikátů v zařízeních na zpracování železné rudy, a to v rozsáhlém měřítku například v brazilských koncentračních závodech. To však potvrzuje jen průmyslové přijetí, nikoli záruku odstranění křemíku pro konkrétní lokalitu.

Co způsobuje pokles účinnosti odstraňování křemíku při zvětšení měřítka procesu?

Zdrojové důkazy naznačují několik technologických faktorů, které je třeba zkontrolovat:

• Vlastnosti pěny: Etheraminy zároveň působí jako pěnivé látky, takže stabilita a selektivita pěny se mohou měnit v závislosti na dávkování i chemickém složení vody.

• Konfigurace článků: Průmyslové odběry vzorků byly provedeny v mechanických buňkách, nádobových buňkách a flotačních sloupcích. Účinnost není u všech typů buněk stejná.

• Chemie vody: Vzorky vody z různých míst v obvodu flotace železné rudy se mohou lišit ve složení. Voda z recirkulace a voda z těžebních odpadů mohou ovlivnit selektivitu.

• Odchylka velikosti zrnu v přívodu: Je-li zrnitost v tovární podmínce hrubší nebo jemnější než laboratorní hodnota P80 150 µm, může dojít ke změně dávkování sběrače a ke změně výtěžku.

Snížení odstraňování SiO₂ by nemělo být automaticky řešeno zvýšením dávky sběrače. Nadměrné dávkování může změnit chování pěny a snížit selektivitu, zejména proto, že etheraminové sběrače mají také funkci pěnivého činidla.

Co by mělo být měřeno v pokusu na účinnost odstraňování křemíku?

Zaznamenejte obsah SiO₂ a Fe ve vstupní surovině, obsah SiO₂ a Fe v koncentrátu, výtěžek Fe, hmotnostní výtěžek, aktivní dávku sběrače, pH, tvrdost vody, výšku pěny, obsah vody v péně a dobu flotace. Porovnání před a po na stejné surovině je užitečnější než izolované procento odstranění křemíku.

4. Etheramin versus tallowamin pro flotaci železné rudy

Dostupný zdrojový materiál neobsahuje laboratorní ani průmyslové srovnání mezi etheraminem a tallowaminem. Nejsou k dispozici žádné srovnávací hodnoty dávkování, obsahu SiO₂, výtěžku Fe ani výkonu pěny. V tomto článku proto není uváděna žádná výhoda etheraminu oproti tallowaminu.

Alkyl ether aminy a alkyl ether diaminy jsou uznávané skupiny činidel pro reverzní pěnovou flotaci železné rudy. Jejich podrobné struktury nesmí být zredukovány na obecný popis polyoxyethylénového řetězce bez potvrzení specifického stupně čistoty. Srovnání s tallowaminem musí být provedeno na stejném vzorku rudy.

Plán srovnávací flotační zkoušky: etheramin versus tallowamin

Jelikož ve zdrojové sadě nejsou k dispozici žádné shodné testovací hodnoty, použijte následující prázdný plán zkoušky. Nepovažujte jej za důkaz výkonu.

Tato tabulka je rámcem pro skutečný pokus, nikoli výsledkem založeným na zdrojích. Výsledky z provozu se mohou lišit od laboratorních výsledků a jediný dávkový test není plnohodnotnou kvalifikací v průmyslovém měřítku.

Měl by provoz přepnout od tallow amine na ether amine na základě technického listu dodavatele?

Ne. Technický list může potvrdit identitu a specifikaci produktu, ale nemůže prokázat selektivitu na rudě kupujícího. Zdrojové důkazy potvrzují, že ether aminy jsou sběrači křemene a pěnivými činidly, avšak neposkytují srovnání s tallow amine. Proveďte porovnatelný laboratorní flotační pokus s aktuálním referenčním tallow amine a kandidátem ether amine za stejných podmínek mletí, vody, pH, potlačovače a flotační buňky. Poté vyhodnoťte společně obsah SiO₂, výtěžek Fe a chování pěny.

Jaká poleřní data by měla být shromážděna během závodní zkoušky?

Během závodní zkoušky zaznamenejte obsah SiO₂ a Fe ve vstupní surovině, obsah SiO₂ a Fe v koncentrátu, výtěžek Fe, spotřebu aktivního sběrače, spotřebu potlačovače, hloubku pěny, přeplavování vody pěnou, chování při filtraci a jakékoli změny ve složení vody v celém okruhu. Použijte stejnou metodiku odběru vzorků, která je uvedena pro mechanické buňky, nádobové buňky a flotační sloupce.

Požádejte o TDS, SDS a laboratorní vzorky

Chcete-li vyhodnotit kationtové etheraminové sběrače pro váš okruh reverzní flotace železné rudy s křemičitanem, požádejte dodavatele o následující:

• Současné technické údaje (TDS) a bezpečnostní listy (SDS) pro přesně citovaný stupeň.

• Číslo CAS a rozsah molekulárního složení specifické pro daný stupeň.

• Obsah aktivní látky, rozpouštědlo, pH a údaje o skladování.

• Laboratorní vzorek o hmotnosti 1–5 kg pro zkoušky flotace na laboratorním stolku.

• Písemnou žádost o nabídku (RFQ) s dávkováním na základě obsahu aktivní látky a doporučenými podmínkami předúpravy.

• Protokol pro provozní zkoušku založený na flotačním postupu, který začíná u materiálu s 80 % procházejícím sítem 150 µm a reprezentativním laboratorním vstupem.

Pošlete dodavateli stupeň železné rudy ve vaší surovině, požadovaný obsah SiO₂ ve výsledném koncentrátu, typ používaného kolektoru a jeho dávkování, program škrobu/depresora, analýzu vody z vaší výrobní jednotky a schéma flotačního procesu. Požádejte jej, aby provedl srovnávací test s vaším současným kolektorem před zvětšením měřítka na průmyslovou úroveň.

Poznámka: Uvedené údaje jsou založeny na uvedených vzorcích rudy a laboratorních podmínkách. Výsledky z provozu se mohou lišit v závislosti na mineralogii, chemickém složení vody a nastavení technologického procesu. Před rozšířením na průmyslovou úroveň se doporučují provozní zkoušky.