Alkyylieteriamiinikerääjät rautamalmien piioksidi-käänteiskellastukseen

Rautamalinrikastamoissa, joissa lopullisen rikasteen SiO₂-pitoisuus ylittää sopimusperusteiset rangaistusrajoitukset, kationiset eetteriamiinikeräytinaineet ovat yksi tärkeimmistä reagenssivalinnoista kvartsin käänteiseen kellastukseen. Käytännön ostopäätös ei ole siitä, toimiiko »eetteriamiini» yleisesti ottaen, vaan siitä, mikä tietty eetteriamiiniluokka tarjoaa vaaditun SiO₂-poiston mahdollisimman pienellä raudan hyötyosuuden menetyksellä teidän malminne, veden ja kellastuspiirin osalta.

Tässä oppaassa erotellaan, mitä toimitettu lähteenä toimiva materiaali tukee, ja mitä hankinta- ja prosessitiimit täytyy saada toimittajan teknisistä turvallisuustiedoista (TDS/SDS) ja paikallisista laboratoriotesteistä, joissa käytetään kivennäisaineiden erottamiseen tarkoitettua kellastusmenetelmää.

Ostajille tärkeimmät asiat:

• Alkyylieteriamiinit ja alkyylieteridiamiinit ovat vakiintuneita keräysaineita silikaattien poistoon rautamalmin käänteisessä kellastusprosessissa.

• Eteriamiinit toimivat kvartsin keräysaineina ja edistävät myös kivennäisaineiden erottamiseen tarkoitettua kellastumista kationisessa käänteisessä kellastusprosessissa.

• Eteriamiinikeräysaineita käytetään maailmanlaajuisesti silikaattien poistoon rautamalmin käsittelyssä, mukaan lukien yli 80 miljoonan tonnin rautamalmin keskityksen käsittely Brasiliassa.

• Toimitettu lähteenä toimiva aineisto ei sisällä tietoja tietystä kaupallisesta luokasta, CAS-numerosta, molekyylikaavasta, käyttöannoksesta, SiO₂:n poistoprosentista, Fe:n talteenottoprosentista tai vertailutestistä, jossa verrataan erteriamiinia tallow-amiiniin. Nämä tiedot on saatava toimittajan dokumenteista ja laboratoriotesteistä.

• Älä hyväksy yhtä yleistä eteriamiinin CAS-numeroa korvaamaan tietyn luokan kemiallista tunnistetta.

Ensimmäinen tarjouspyyntöaineisto: Tuotetunnistustaulukko

Toimitetussa todisteessa ei ole toimittajan luetteloa. Siksi tässä artiklassa ei liitetä kaupalliselle tuotteelle merkkinimeä, CAS-numeroa tai molekyylikaavaa. Nämä ovat juuri ne kentät, joita ostaja tulisi vaatia toimittajalta ennen suorituskyvyn vertailua.

Toimitetussa lähteessä eetteriryhmä kuvataan polyoksyetyleeniketjuksi. Kaupallisissa rautamalminkeräimissä todellinen tuote voi kuitenkin olla alkoxypropyyliamiini tai -diamiani yhdellä eetterisidoksella tai se voi sisältää rajoitetun alkoxylointiasteen. Ostajien on siksi varmistettava molekyylin rakenne, alkoxylointiaste, hiiliketjujen jakautuminen ja aktiivisen aineen pitoisuus suoraan valmistajalta. Nämä muuttujat voivat vaikuttaa keräysvoimaan, veden hajottavuuteen ja vaahtokäyttäytymiseen.

1. Kationinen eteeriaminikeräin silikaatin käänteisessä kellastuksessa rautamalmissa

Eteeriamiinit ovat muodostuneet merkittäväksi kationisten keräinten luokaksi kaivannaisteollisuudessa niiden tehokkuuden ja valikoivuuden vuoksi kellastussovelluksissa. Rautamalmin käänteiskellastuksessa kohdemineraali on kvartsi ja muut silikaattipitoiset vierasaineet. Eteeriaminikeräin kiinnittyy kvartsin pintaan, jolloin kvartsi siirtyy vaahtovirtaan ja rautamineraalit pysyvät solussa rikastusvirrassa.

Lähteistä saadut todisteet osoittavat myös tärkeän seikan tehdasinsinööreille: eteeriamiinit eivät ole ainoastaan kvartsinkeräimiä. Ne toimivat myös vaahtoaineina kationisessa käänteiskellastuksessa rautamalmeissa. Vaikka kvartsin adsorptio on tutkittu laajasti, eteeriamiinien vaahto- ja keltomisominaisuuksien vaikutusta kellastuksen valikoivuuteen ei ole käsitelty yksityiskohtaisesti. Ostajien tulisi siksi arvioida vaahtokäyttäytymistä erillisenä arviointikohteena, ei pienenä sivuominaisuutena.

Eteriamiinikeräimet ovat jo käytössä teollisella mittakaavalla. Syntyneet amiini-silikaattiyhdisteet ovat riittävän pinnanaktiivisia edistääkseen silikaattien kellastuserotusta, ja eteriamiinikeräimiä käytetään maailmanlaajuisesti rautamalmin käsittelylaitoksissa silikaattien poistoon. Pelkästään brasilialaisessa rautamalmiteollisuudessa käsitellään yli 80 miljoonaa tonnia rautamalminrikasteita, joiden käsittelyssä näitä keräimiä käytetään silikaattien poistoon.

Sovellus on hyvin vakiintunut silikaattien käsittelyyn rautamalmissa, erityisesti magnetiittijärjestelmissä, mutta sama lähdetieto huomauttaa, että eteriamiinien käyttöä karbonaatti–silikaattijärjestelmissä, erityisesti magnesiitissa, ei ole tutkittu kovin laajasti. Ostajan ei tulisi olettaa, että kvartsi-rikkaassa rautamalmissa todettu keräin toimii suoraan karbonaattia sisältävässä malmissa ilman testausta.

Mitä ostajan tulisi määritellä pyyntöasiakirjassa (RFQ) kationiselle eteriamiinikeräimelle?

Pyydä ainakin seuraavia tietoja:

• Tarkka tuotenimi ja tuotekoodi.

• Luokka-erityinen CAS-numero ja molekyyliidentiteetti.

• Onko tuote alkyylieetteriamiini, alkyylieetteridiamiini vai muu eetterifunktionaalinen pinnavaahtoainetta.

• Aktiivisen aineen pitoisuus, liuotin, vesisisältö ja neutralointimuoto.

• Pakkaus, jääpiste, säilytysrajoitukset ja säilyvyys.

• Ajantasainen tekninen tuotetiedote (TDS) ja turvallisuustiedote (SDS).

• 1–5 kg:n laboratorionäyte koejärjestelmän kelluvuuskokeita varten.

• Kirjallinen toimitusvahvistus tarkalleen tarjotusta luokasta.

Älä perustaa toimittajan valintaa yleiseen lauseeseen, että tuote on "eetteriamiini rautamalmeen". Tämä ei määritä kemiallista tuotetta, jonka saat.

Miksi sama kationinen eetteriamiinikemia voi toimia eri tavoin eri tehtaissa?

Koska eteeriamiinit vaikuttavat sekä keräämiseen että kermamaisen vaiheen käyttäytymiseen. Valikoivuus voi muuttua veden kemiallisesta koostumuksesta, solun tyypistä ja reagenssin lisäyspaikasta riippuen. Teollisissa näytteissä Samarcon kellastuspiirissä on otettu vesi- ja pulpinnäytteitä mekaanisista soluista, säiliösoluista ja kellastuspylväistä, mikä osoittaa, että prosessin sijainti ja veden lähteet kuuluvat arviointiin. Kerääjäaine, joka toimii yhdessä solutyypissä, saattaa vaatia eri annosta tai erilaista kermamaisen vaiheen hallintaa toisessa.

2. Eteeriamiinin annostus rautamalmin käänteiskationisessa kellastuksessa

Toimitettu lähteenä oleva todiste sisältää laboratoriomittaisen menetelmän rautamalmin käänteiskationiseen kellastukseen eteeriamiinikerääjäaineella. Perusmalmin valmistelumenetelmä on:

• Murskaa ja jauha rautamalmi tavoitteelliseen hiukkaskokoon, yleensä 80 % kulkee 150 mikrometrin seulalla.

• Valmista edustava näyte jauhettusta malmin, esimerkiksi 1000 g.

• Sijoita jauhettu malmi laboratorion kellastussoluun, kuten Denver-tyyppiseen soluun.

Lähteen otoksessa ei anneta yleispätevää eteeriamiinin annostelunopeutta. Tämä on odotettavissa: annostelu riippuu malmin mineraaliograiasta, syöttöaineen SiO₂-pitoisuudesta, hiukkaskokojakaumasta, veden kovuudesta, tärkkelyspainotteen tyypistä ja annoksesta, pH:sta sekä kellastusajasta. Toimittaja ei voi uskottavasti ilmoittaa yksittäisen tehtaan annostelunopeutta ilman, että malmia on testattu.

Ostosvertailua varten annostelun tulisi arvioida grammoina aktiivista keräintä tonnia kohden malmin. Jos kaksi toimittajaa ilmoittaa nestemäisen tuotteen annostelunopeuden, normaalisoitaan se aktiiviseen aineeseen. Muussa tapauksessa veden tai liuotteen pitoisuus aiheuttaa virheellisen tehokkuusvertailun.

Eteeriamiinin annos-vaste -testisuunnitelma

Vertailu on pätevä vain, kun molemmille tuotteille käytetään samaa malminäytettä ja samoja kellastusolosuhteita.

Miten annostus tulisi ilmaista toimittajien vertailuissa?

Pyydä annostusta aktiivisen aineen perusteella. Esimerkiksi vertaa keräimen aktiivisen aineen grammaa tonnia kohden, ei laimentetun tuotteen millilitroja. Pyydä myös aktiivisen aineen pitoisuutta, liuotintyyppiä ja suositeltua laimentusta. Tämä estää laimentetun tuotteen suorituskyvyn yliarvioinnin tai tiukemman tuotteen aliarvioinnin.

Mitkä laboratorio-olosuhteet on kiinnitettävä ennen annostusväitteiden vertailua?

Säädä hienonnuksen P80-arvo, malmin erä, pulpissa olevan massan tiukkuus, pH-arvo, estäjäaineen tyyppi ja annos, veden kemiallinen koostumus, kellastusaika, ilmavirta ja solun geometria. Perustason laboratoriomittaus aloitetaan P80-arvolla 150 µm ja edustavalla 1000 g:n näytteellä Denver-tyyppisessä solussa. Jos yhdessä kokeessa käytetään tehtaan kierrätysvettä ja toisessa hanavettä, annosten vertailu ei ole luotettavaa, erityisesti siksi, että kellastuspiirien vesikemiallinen koostumus voi vaihdella otantapisteittäin.

3. Piidioksidin poistotehokkuus eteeriaminikerroilla

Piidioksidin poistotehokkuus ei ole kiinteä ominaisuus eteeriaminiluokalle kuuluvien kemikaalien ryhmälle. Se on prosessitulos, joka syntyy kerääjäaineen, malmin pinnan, veden kemiallisen koostumuksen, estäjäaineen ja kellastussolun toiminnan vuorovaikutuksesta.

Toimitettu lähteenä toimiva todisteaineisto ei sisällä tuotteen erityistä SiO₂-poistoprosenttia tai Fe:n talteenottoprosenttia. Siksi tässä artikkelissa ei esitetä yleispätevää »korkean tehokkuuden« lukuarvoa. Ostaja tulisi käsittää toimittajan luettelossa ilmoitettu tehokkuusluku tarkistamattomana, kunnes se on vahvistettu ostajan omalla malminäytteellä.

Lähteessä viitattu teollinen kokemus osoittaa, että eteeriaminikokoontumisaineita käytetään maailmanlaajuisesti rautamalmien käsittelylaitoksissa silikaattien poistoon, ja niitä käytetään laajamittaisesti brasilialaisissa rikastimoissa. Tämä kuitenkin vahvistaa vain teollisen hyväksynnän, ei takaa sivukohtaisen piidioksidin poistoa.

Mikä aiheuttaa piidioksidin poistotehokkuuden laskun skaalautumisen yhteydessä?

Lähteen todisteet viittaavat useisiin prosessitekijöihin, jotka on tarkistettava:

• Kuohun ominaisuudet: Eteeriaminit toimivat myös kuohutteina, joten kuohun vakaus ja valikoivuus voivat muuttua annoksen ja veden kemiallisen koostumuksen mukaan.

• Solut aseteltu: Teollista näytteenottoa on suoritettu mekaanisissa soluissa, säiliösoluissa ja kellastussarakkeissa. Tehokkuus ei ole yhtä suuri kaikissa solutyypeissä.

• Veden kemiallinen koostumus: Erilaisista kohdista rautamalmikellastuspiiristä otettujen vesinäytteiden koostumus voi vaihdella. Kierrätysvesi ja hienojätevesi voivat vaikuttaa valikoivuuteen.

• Syöttöhiukkasen koon poikkeama: Jos tehtaan hienonnus on karkeampaa tai hienompaa kuin laboratorion P80-arvo 150 µm, kerääjän annos ja talteenotto voivat muuttua.

SiO₂:n poiston laskua ei pitäisi ratkaista automaattisesti lisäämällä kerääjää. Yliannostus voi muuttaa vaahtokäyttäytymistä ja heikentää valikoivuutta, erityisesti koska eteeriamiinit toimivat myös vaahtoaineina.

Mitä tulisi mitata piidioksidin poiston tehokkuuskokeessa?

Tallenna syötön SiO₂-, syötön Fe-, keskitetyn SiO₂-, keskitetyn Fe-, Fe-talteenoton, massan vetoprosentin, kerääjän aktiivisen annoksen, pH:n, veden kovuuden, vaahtokorkeuden, vaahton vesisisällön ja kellastusajan arvot. Saman malmilajin ennen/jälkeen -vertailu on hyödyllisempi kuin eristetty piidioksidin hylkäysprosentti.

4. Eteriamiini vs. talamiini rautamalmin kellastuksessa

Käytettävissä oleva lähteenmateriaali ei sisällä laboratoriotasolla tai teollisuustasolla suoritettua vertailua eteriamiinin ja talamiinin kerääjäaineiden välillä rautamalmin kellastuksessa. Vertailukelpoisia annostusmääriä, SiO₂-pitoisuuksia, Fe:n talteenottoja tai vaahto-ominaisuuksia ei ole saatavilla. Siksi tässä artikkelissa ei väitetä eteriamiinin suorituskyvyn olevan parempi kuin talamiinin.

Alkyylieri-amiinit ja alkyylieri-diamiinit ovat vakiintuneita kerääjäaineperheitä rautamalmin käänteiskellastukseen. Niiden yksityiskohtaisia rakenteita ei saa yksinkertaistaa yleiseksi polyyoksietyyleniketjuksi ilman laadullista vahvistusta. Vertailu talamiiniin on tehtävä samalla malminäytteellä.

Eteriamiinin vs. talamiinin vastaavien kellastustestien suunnitelma

Koska lähteenmateriaalissa ei ole vastaavia testiarvoja, käytä seuraavaa tyhjää testisuunnitelmaa. Älä käsittele sitä suorituskyvyn todisteena.

Taulukko on kehys todelliselle kokeelle, ei lähteestä peritty tulos. Tehtaan tulokset voivat poiketa laboratoriokokeiden tuloksista, ja yksittäinen eräkoe ei ole täysmittainen kelpoisuustesti.

Pitäisikö tehdas vaihtaa tallowamiinista eteeriamiiniin perustuen toimittajan tiedotekstiin?

Ei. Tiedoteksti voi vahvistaa tuotteen tunnisteen ja määrittelyt, mutta se ei voi todistaa valikoivuutta ostajan malmissa. Lähteessä esitetyt tiedot tukevat sitä, että eteeriamiinit ovat kvartsinkerääjiä ja kuohunmuodostajia, mutta ne eivät sisällä vertailua tallowamiiniin. Suorita vastaava laboratoriokokeellinen kellastus testi nykyisen tallowamiiniviiteaineen ja eteeriamiiniehdokkaan kanssa käyttäen identtisiä jauhinnan, veden, pH:n, painottimen ja solun olosuhteita. Arvioi sitten SiO₂-pitoisuus, Fe:n talteenotto ja kuohun käyttäytyminen yhdessä.

Mitä kenttätietoja tulisi kerätä tehdaskokeen aikana?

Tehdaskokeen yhteydessä tallenna syöttöaineen SiO₂- ja Fe-pitoisuudet, rikastuksen SiO₂- ja Fe-pitoisuudet, Fe:n talteenottoaste, aktiivisen kerääjän kulutus, painottimen kulutus, vaahtokerroksen syvyys, vaahtoon kulkeutuvan veden määrä, suodatuskäyttäytyminen sekä mahdolliset muutokset vesikemiallisissa olosuhteissa koko prosessissa. Käytä samaa näytteenottotapaa kuin mekaanisissa soluissa, säiliösoluissa ja kellastussarakkeissa.

Pyydä TDS-, SDS- ja laboratorionäytteitä

Arvioidaksesi kationisia eteeriamini-kerääjiä rautamalmin piioksidi-käänteiskellastusprosessiin pyydä seuraavia tietoja toimittajalta:

• Nykyiset TDS- ja SDS-dokumentit tarkalleen tarjottuun laatuun.

• Laatukohtainen CAS-numero ja molekyylikoostumuksen alue.

• Aktiivisen aineen pitoisuus, liuotin, pH ja varastointitiedot.

• 1–5 kg:n laboratorionäyte koejärjestelmän kelluvuuskokeita varten.

• Kirjallinen tarjouspyyntö, jossa ilmoitetaan annos aktiivisen aineen perusteella ja suositellut esikäsittelyolosuhteet.

• Koekäyttösuunnitelma, joka perustuu kellastusmenetelmään, jossa lähtöaineen 80 % on hienonnettu alle 150 µm:n ja joka käyttää edustavaa laboratorionäytettä.

Lähetä toimittajalle malmin pääluokan pitoisuus, tavoiteltu rikastetun malmin SiO₂-pitoisuus, nykyinen keräinaineen tyyppi ja käyttömäärä, tärkkelys/depressanttiohjelma, tehtaan veden analyysi sekä kellastusprosessikaavio. Pyydä heitä suorittamaan testi nykyistä keräinainetta vastaavan keräinaineen kanssa ennen teollista skaalaa.

Huomautus: Yllä olevat tiedot perustuvat ilmoitettuihin malminäytteisiin ja laboratorio-olosuhteisiin. Tehtaassa saadut tulokset voivat vaihdella mineralogian, veden kemian ja prosessiasetusten mukaan. Teollisen skaalauksen aloittamista ennen suositellaan koekäytön suorittamista paikalla.