Ammine etere alchiliche come collettori per la flottazione inversa della silice nei minerali di ferro

Per gli impianti di concentrazione dei minerali di ferro in cui il contenuto di SiO₂ nel concentrato finale supera i limiti contrattuali di penalità, i raccoltori cationici a etere-ammina rappresentano una delle principali scelte di reagenti per la flottazione inversa della silice. La decisione pratica di acquisto non riguarda il semplice fatto che l’«etere-ammina» funzioni come categoria, bensì quale specifico grado di etere-ammina garantisca il necessario rigetto di SiO₂ con la minore perdita di recupero del ferro, in relazione al tuo minerale, all’acqua e al circuito di flottazione.

Questa guida distingue ciò che è supportato dalle prove fonte fornite da ciò che i team per gli approvvigionamenti e i processi devono ottenere tramite i documenti TDS/SDS dei fornitori e tramite test di flottazione di laboratorio specifici per il sito.

Punti chiave per gli acquirenti:

• Le alchil etere ammine e le alchil etere diammine sono raccoglitori consolidati per la rimozione dei silicati nella flottazione inversa in schiuma del minerale di ferro.

• Le etere ammine agiscono come raccoglitori di quarzo e contribuiscono anche al comportamento schiumogeno nella flottazione inversa cationica.

• I raccoglitori a base di etere ammina sono utilizzati a livello globale per il rigetto dei silicati nel trattamento del minerale di ferro, compreso il trattamento di oltre 80 milioni di tonnellate di concentrato di minerale di ferro in Brasile.

• L’insieme di fonti fornito non include un grado commerciale specifico, un numero CAS, una formula molecolare, un tasso di dosaggio, una percentuale di rimozione di SiO₂, un valore di recupero del Fe né un test comparativo tra etere ammina e ammina di grasso animale. Tali valori devono provenire dalla documentazione del fornitore e da test di laboratorio su scala ridotta.

• Non accettare un singolo numero CAS generico per etere ammina come sostituto dell’identità chimica specifica per grado.

Primi dati RFQ: Tabella di identificazione del prodotto

Nessun catalogo fornitore è presente nelle prove fornite. Di conseguenza, questo articolo non assegna un nome commerciale, un numero CAS o una formula molecolare a un prodotto scambiato. Questi sono esattamente i campi che un acquirente dovrebbe richiedere al fornitore prima di confrontarne le prestazioni.

La fonte fornita descrive il gruppo etereo come una catena di poliossietilene. Nei collettori commerciali per minerali ferrosi, tuttavia, il prodotto effettivo potrebbe invece essere una alcoossipropil-ammina o una diammina con un singolo legame etereo, oppure potrebbe presentare un grado limitato di alcoossilazione. Gli acquirenti devono quindi verificare direttamente con il produttore la struttura molecolare, il grado di alcoossilazione, la distribuzione della lunghezza della catena carboniosa e il contenuto attivo. Queste variabili possono influenzare l’efficacia di raccolta, la dispersibilità in acqua e il comportamento della schiuma.

1. Collettore amina etere cationico per la flottazione inversa della silice nei minerali di ferro

Le amine etere sono diventate una classe significativa di collettori cationici nel trattamento dei minerali grazie alla loro efficienza e selettività nelle applicazioni di flottazione. Nella flottazione inversa dei minerali di ferro, il bersaglio è il quarzo e altre ganghe silicatiche. Il collettore amina etere si lega alla superficie del quarzo; quest’ultimo passa nella schiuma, mentre i minerali di ferro rimangono nella cella come corrente di concentrato.

Le evidenze disponibili indicano inoltre un aspetto critico per gli ingegneri d’impianto: le amine etere non sono soltanto collettori di quarzo, ma agiscono anche da schiumogeni nella flottazione inversa cationica dei minerali di ferro. Sebbene l’adsorbimento sul quarzo sia stato ampiamente studiato, l’effetto delle proprietà schiumogene e schiumose delle amine etere sulla selettività della flottazione non è stato analizzato in dettaglio. Gli acquirenti devono pertanto valutare il comportamento della schiuma come parametro distinto, e non come proprietà secondaria.

I collezionatori amina etere sono già utilizzati su scala industriale. Le specie amina-silicato generate sono sufficientemente attive sulla superficie per favorire la separazione per flottazione dei silicati, e i collezionatori amina etere sono impiegati a livello globale per il rigetto dei silicati negli impianti di lavorazione del minerale di ferro. Solo nell’industria brasiliana del minerale di ferro vengono processati oltre 80 milioni di tonnellate di concentrato di minerale di ferro, in cui questi collezionatori fanno parte del percorso di rigetto dei silicati.

L’applicazione è ben consolidata per i silicati nei minerali di ferro, in particolare nei sistemi magnetite, ma la stessa fonte evidenzia che l’applicazione delle amine etere nei sistemi carbonato–silicato, specialmente nella magnesite, non è stata ampiamente studiata. Un acquirente non deve presupporre che un collezionatore dimostratosi efficace su un minerale di ferro ricco di quarzo possa essere trasferito direttamente a un minerale contenente carbonati senza effettuare test preliminari.

Cosa dovrebbe specificare un acquirente in una richiesta di offerta (RFQ) per un collezionatore cationico amina etere?

Richiedere almeno quanto segue:

• Nome esatto del prodotto e codice prodotto.

• Numero CAS e identità molecolare specifici per la classe.

• Se il prodotto è un’amina etere alchilica, una diammina etere alchilica o un altro tensioattivo funzionalizzato con etere.

• Contenuto attivo, solvente, contenuto d’acqua e forma di neutralizzazione.

• Imballaggio, punto di congelamento, limiti di stoccaggio e durata di conservazione.

• Una scheda tecnica (TDS) e una scheda di sicurezza (SDS) aggiornate.

• Un campione di laboratorio da 1–5 kg per prove di flottazione su banco.

• Una conferma scritta di fornitura per la classe esattamente quotata.

Non basare la scelta di un fornitore su un’affermazione generica secondo cui il prodotto è «un’ammina etere per minerali ferrosi». Ciò non definisce il prodotto chimico che si riceverà.

Perché la stessa chimica cationica a base di ammina etere può comportarsi in modo diverso in impianti diversi?

Poiché le ammine etere contribuiscono sia al processo di raccolta sia al comportamento della schiuma. La selettività può variare in funzione della chimica dell’acqua, del tipo di cella e del punto di aggiunta del reagente. I prelievi industriali effettuati nel circuito di flottazione Samarco hanno incluso campioni di acqua e di polpa provenienti da celle meccaniche, celle a serbatoio e colonne di flottazione, dimostrando che la posizione nel processo e la fonte idrica rientrano nella valutazione. Un collettore efficace in una determinata configurazione di cella potrebbe richiedere una dose diversa o una gestione differente della schiuma in un’altra configurazione.

2. Dosaggio dell’ammina etere per la flottazione inversa di minerale di ferro

Le prove fornite includono una procedura di laboratorio per la flottazione cationica inversa di minerale di ferro con un collettore a base di ammina etere. La preparazione di base del minerale è:

• Frantumare e macinare il minerale di ferro fino a raggiungere una granulometria obiettivo, tipicamente l’80% passante 150 micrometri.

• Preparare un campione rappresentativo del minerale macinato, ad esempio di 1000 g.

• Introdurre il minerale macinato in una cella di flottazione da laboratorio, come una cella di tipo Denver.

L'estratto di origine non specifica un dosaggio universale di etilammina. Ciò è previsto: il dosaggio dipende dalla mineralogia del minerale, dal contenuto di SiO₂ nel materiale in alimentazione, dalla distribuzione granulometrica, dalla durezza dell'acqua, dal tipo e dalla dose di depressore a base di amido, dal pH e dal tempo di flottazione. Un fornitore non può indicare in modo attendibile un unico dosaggio per un impianto senza aver effettuato test sul minerale.

Ai fini del confronto negli acquisti, il dosaggio va valutato in grammi di collettore attivo per tonnellata di minerale. Se due fornitori indicano il dosaggio del prodotto liquido così come fornito, occorre normalizzarlo rispetto alla materia attiva. Altrimenti, il contenuto di acqua o di solvente genera un confronto fuorviante sull'efficienza.

Piano di prova dose-risposta per etilammina

Il confronto è valido soltanto quando si utilizza lo stesso campione di minerale e le stesse condizioni di flottazione per entrambi i prodotti.

Come deve essere espresso il dosaggio nei confronti tra fornitori?

Richiedere il dosaggio in base al principio attivo. Ad esempio, confrontare i grammi di collettore attivo per tonnellata, non i millilitri di prodotto diluito. Chiedere inoltre la percentuale di principio attivo, il tipo di solvente e la diluizione raccomandata. Ciò evita di sovrastimare le prestazioni di un prodotto diluito o di sottostimare quelle di uno più concentrato.

Quali condizioni di laboratorio devono essere fissate prima di confrontare le affermazioni relative al dosaggio?

Regolare la granulometria P80, il lotto di minerale, la densità della polpa, il pH, il tipo e il dosaggio del depressivo, la chimica dell’acqua, il tempo di flottazione, la portata d’aria e la geometria della cella. La procedura di riferimento in laboratorio prevede inizialmente una granulometria P80 di 150 µm e un campione rappresentativo di 1000 g in una cella di tipo Denver. Se un test utilizza acqua di recupero proveniente dall’impianto e un altro acqua di rubinetto, il confronto dei dosaggi non è affidabile, soprattutto perché la chimica dell’acqua nei circuiti di flottazione può variare a seconda del punto di prelievo.

3. Efficienza della rimozione della silice con collettori a etilammina

L’efficienza della rimozione della silice non è una proprietà fissa della classe chimica delle etilammine. È un risultato di processo determinato dall’interazione tra collettore, superficie del minerale, chimica dell’acqua, depressivo e funzionamento della cella di flottazione.

Le prove fornite non contengono una percentuale specifica di rimozione di SiO₂ o un valore di recupero del Fe relativi al prodotto. Pertanto, questo articolo non indica un numero universale di "alta efficienza". Un acquirente dovrebbe considerare qualsiasi dichiarazione di efficienza riportata nel catalogo di un fornitore come non verificata finché non venga riprodotta sul campione di minerale dell’acquirente.

L’esperienza industriale citata nell’insieme delle fonti dimostra che i collettori a etilamina sono utilizzati a livello globale per il rigetto dei silicati negli impianti di trattamento dei minerali ferrosi, con impiego su larga scala nei concentratori brasiliani. Tuttavia, ciò attesta l’adozione industriale, non una garanzia di rimozione del biossido di silicio specifica per un determinato sito.

Quali fattori provocano la diminuzione dell’efficienza di rimozione della silice durante la scala di produzione?

Le prove fornite indicano diversi parametri di processo da verificare:

• Proprietà della schiuma: Le etilamine agiscono anche come schiumogeni; pertanto, stabilità e selettività della schiuma possono variare in funzione del dosaggio e della chimica dell’acqua.

• Configurazione celle: Sono stati effettuati campionamenti industriali su celle meccaniche, celle di vasca e colonne di flottazione. L’efficienza non è identica tra i diversi tipi di cella.

• Chimica dell'acqua: I campioni d’acqua prelevati in punti diversi di un circuito di flottazione per minerale di ferro possono differire nella composizione. L’acqua di recupero e l’acqua di scarti possono influenzare la selettività.

• Deviazione della granulometria del feed: Se la granulometria in impianto è più grossolana o più fine rispetto al P80 di laboratorio di 150 µm, la dose di collettore e il recupero possono variare.

Un calo nella rimozione di SiO₂ non deve essere risolto automaticamente aumentando la dose di collettore. Un’eccessiva dose può modificare il comportamento della schiuma e ridurre la selettività, soprattutto perché le ammine etere svolgono anche funzione di schiumogeni.

Cosa va misurato in una prova di efficienza di rimozione della silice?

Registrare: SiO₂ nel feed, Fe nel feed, SiO₂ nel concentrato, Fe nel concentrato, recupero di Fe, massa estratta, dose attiva di collettore, pH, durezza dell’acqua, altezza della schiuma, contenuto idrico della schiuma e tempo di flottazione. Un confronto prima/dopo sullo stesso minerale è più utile di una percentuale isolata di rigetto della silice.

4. Ammina etere contro ammina tallow per la flottazione dei minerali di ferro

Il materiale sorgente disponibile non contiene un confronto di laboratorio o industriale tra ammine etere e ammine tallow. Non sono disponibili valori comparativi di dosaggio, grado di SiO₂, recupero di Fe o prestazioni della schiuma. Pertanto, in questo articolo non viene rivendicato alcun vantaggio prestazionale dell’ammina etere rispetto all’ammina tallow.

Le ammine alchil-etere e le diammine alchil-etere sono famiglie di collezionisti consolidate per la flottazione inversa con schiuma dei minerali di ferro. Le loro strutture dettagliate non devono essere ridotte a una descrizione generica di catena poliossietilenica senza una conferma specifica per ciascun grado. Un confronto con l’ammina tallow deve essere effettuato sullo stesso campione di minerale.

Piano di test di flottazione abbinata: ammina etere contro ammina tallow

Poiché nel set di dati sorgente non sono presenti valori di test abbinati, utilizzare il seguente piano di test vuoto. Non considerarlo come prova di prestazioni.

La tabella è un quadro di riferimento per una prova effettiva, non un risultato basato su fonti. I risultati industriali possono differire da quelli di laboratorio, e una singola prova su batch non costituisce una qualifica su scala completa.

Dovrebbe un impianto passare dall’amina tallow all’amina etere sulla base di un foglio dati del fornitore?

No. Un foglio dati può confermare l’identità del prodotto e le sue specifiche, ma non può dimostrare la selettività sul minerale dell’acquirente. Le evidenze disponibili indicano che le amine etere sono collettori e schiumogeni per la quarzite, ma non forniscono alcun confronto con l’amina tallow. Eseguire una prova di flottazione in laboratorio con parametri abbinati, utilizzando come riferimento l’attuale amina tallow e come candidata l’amina etere, con identici grado di macinazione, acqua, pH, depressivo e condizioni di cella. Valutare quindi contemporaneamente il tenore di SiO₂, il recupero di Fe e il comportamento della schiuma.

Quali dati di campo devono essere raccolti durante una prova in impianto?

Per una prova in impianto, registrare la percentuale di SiO₂ e Fe nel feed, la percentuale di SiO₂ e Fe nel concentrato, il recupero di Fe, il consumo di collettore attivo, il consumo di depressore, la profondità della schiuma, il trasporto idrico nella schiuma, il comportamento della filtrazione e qualsiasi variazione della chimica dell’acqua lungo il circuito. Utilizzare la stessa disciplina di campionamento indicata per le celle meccaniche, le celle a serbatoio e le colonne di flottazione.

Richiedere TDS, SDS e campioni di laboratorio

Per valutare i collettori cationici a base di etere-ammina per il vostro circuito di flottazione inversa silice-ferro, richiedere al fornitore quanto segue:

• TDS e SDS attuali per la specifica qualità quotata.

• Numero CAS specifico per la qualità e intervallo di composizione molecolare.

• Materia attiva, solvente, pH e dati di conservazione.

• Un campione di laboratorio da 1–5 kg per prove di flottazione su banco.

• Un RFQ scritto con dosaggio espresso sulla base della materia attiva e condizioni di condizionamento raccomandate.

• Un protocollo per la prova sul sito basato sulla procedura di flottazione che parte da un’alimentazione di laboratorio rappresentativa con 80% passante 150 µm.

Inviare al fornitore il tenore di testa del proprio minerale, il contenuto obiettivo di SiO₂ nel concentrato, il tipo e la dose del collettore attualmente utilizzato, il programma di amido/depressore, l’analisi dell’acqua d’impianto e lo schema di flottazione. Chiedere al fornitore di eseguire un test comparativo con il collettore attualmente in uso prima della scala industriale.

Nota: I dati sopra riportati si basano sui campioni di minerale dichiarati e sulle condizioni di laboratorio. I risultati in impianto possono variare in funzione della mineralogia, della chimica dell'acqua e delle impostazioni del processo. Si raccomandano prove sul campo prima della scala industriale.