Alkyletheramine-verzamelaars voor siliciumdioxide-reverse-flotation in ijzererts

Bij ijzerertsconcentratoren waarbij het SiO₂-gehalte in het eindconcentraat boven de contractuele boete-grenzen ligt, zijn kationische etheramine-verzamelstoffen een van de belangrijkste reagenskeuzes voor siliciumdioxide-reverseflotatie. De praktische aankoopbeslissing is niet of ‘etheramine’ als categorie werkt, maar welke specifieke etheramine-kwaliteit de vereiste SiO₂-afstoting levert met het geringste verlies aan ijzerrecuperatie op uw erts, water en flotatiecircuit.

Deze handleiding onderscheidt wat wordt ondersteund door het geleverde bronmateriaal van wat de inkoop- en procesgroepen moeten verkrijgen via TDS-/SDS-documenten van leveranciers en laboratoriumdrijfproeven op locatie.

Belangrijkste punten voor kopers:

• Alkyl-etheraminen en alkyl-etherdiaminen zijn gevestigde verzamelaars voor silicaatverwijdering bij omgekeerde schuimvlotterij van ijzererts.

• Etheraminen werken als kwartsverzamelaars en dragen ook bij aan het schuimgedrag bij kationische omgekeerde vlotterij.

• Etheramineverzamelaars worden wereldwijd gebruikt voor silicaatafwijzing bij de verwerking van ijzererts, waaronder de verwerking van meer dan 80 miljoen ton ijzerertsconcentraat in Brazilië.

• De geleverde bronverzameling bevat geen specifieke commerciële graad, CAS-nummer, molecuulformule, doseringsgraad, SiO₂-verwijderingspercentage, Fe-recoverywaarde of een directe vergelijkende test tussen etheramine en tallowamine. Deze waarden moeten afkomstig zijn uit leveranciersdocumentatie en proefbanktests.

• Accepteer geen enkel algemeen CAS-nummer voor etheramine als vervanging voor een chemische identiteit die specifiek is voor een bepaalde graad.

Eerste RFQ-gegevens: Productidentificatietabel

Er is geen leverancierscatalogus aanwezig in het verstrekte bewijs. Daarom wijst dit artikel geen merknaam, CAS-nummer of molecuulformule toe aan een verhandeld product. Dit zijn precies de velden die een koper van de leverancier dient te eisen voordat prestaties worden vergeleken.

In de verstrekte bron wordt de ethergroep beschreven als een polyoxyethyleenketen. In commerciële ijzerertsverzamelaars is het daadwerkelijke product echter mogelijk een alkoxypropylamine of -diamine met één enkele etherbinding, of bevat het een beperkte graad van alkoxylering. Kopers dienen daarom de moleculaire structuur, de graad van alkoxylering, de koolstofketenverdeling en het actieve gehalte rechtstreeks bij de fabrikant te verifiëren. Deze variabelen kunnen de verzamelkracht, de waterverdelbaarheid en het schuimgedrag beïnvloeden.

1. Kationische etheramine-verzamelaar voor silicaverstrooiing bij ijzererts

Etheramines zijn een belangrijke klasse kationische verzamelaars in de minerale verwerking geworden vanwege hun efficiëntie en selectiviteit in drijfproces-toepassingen. Bij omgekeerde drijfverwerking van ijzererts is het doelwit kwarts en andere silicaatgesteenten. De etheramine-verzamelaar hecht zich aan het kwartsoppervlak, waardoor het kwarts naar de schuimlaag gaat en de ijzermaterialen in de cel blijven als concentratenstroom.

Het bronmateriaal wijst ook op een cruciaal punt voor installatie-ingenieurs: etheramines zijn niet alleen kwartsverzamelaars, maar fungeren ook als schuimvormers bij kationische omgekeerde drijfverwerking van ijzererts. Hoewel adsorptie op kwarts uitgebreid is bestudeerd, is het effect van etheramine-schuim- en schuimeigenschappen op de drijfselectiviteit nog niet gedetailleerd onderzocht. Kopers dienen het schuimgedrag daarom als een afzonderlijk beoordelingspunt te behandelen, en niet als een onbelangrijke neveneigenschap.

Etheramine-verzamelaars worden al op industriële schaal gebruikt. De gevormde amine-silicaatverbindingen zijn voldoende oppervlakte-actief om de flotationsscheiding van silicaat te bevorderen, en etheramine-verzamelaars worden wereldwijd ingezet voor het verwijderen van silicaat in ijzerertsverwerkingsinstallaties. Alleen al in de Braziliaanse ijzerertsindustrie wordt meer dan 80 miljoen ton ijzerertsconcentraat verwerkt, waarbij deze verzamelaars onderdeel zijn van de route voor silicaatverwijdering.

De toepassing is goed gevestigd voor silicaat in ijzererts, met name in magnetiet-systemen, maar dezelfde bronvermelding wijst erop dat de toepassing van etheramine in carbonaat–silicaat-systemen, vooral magnesiet, nog niet uitgebreid is onderzocht. Een koper mag niet aannemen dat een verzamelaar die is bewezen effectief op kwartsrijk ijzererts direct overdraagbaar is naar een koolstofhoudend erts zonder eerst tests uit te voeren.

Wat moet een koper specificeren in een RFQ voor een kationische etheramine-verzamelaar?

Vraag ten minste het volgende aan:

• Exacte productnaam en productcode.

• CAS-nummer en moleculaire identiteit specifiek voor de graad.

• Of het product een alkyl-etheramine, alkyl-etherdiamine of een andere ethergefunctionaliseerde oppervlakte-actieve stof is.

• Actief gehalte, oplosmiddel, watergehalte en neutralisatievorm.

• Verpakking, vriespunt, opslagbeperkingen en houdbaarheid.

• Een actuele technische gegevensblad (TDS) en veiligheidsinformatieblad (SDS).

• Een laboratoriummonster van 1–5 kg voor proefopdrijving.

• Een schriftelijke leveringsbevestiging voor de exacte graad die is aangegeven.

Neem geen beslissing over een leverancier op basis van een algemene verklaring dat het product ‘een etheramine voor ijzererts’ is. Dat definieert niet het chemische product dat u ontvangt.

Waarom kan dezelfde kationische etheraminechemie in verschillende installaties anders presteren?

Omdat etheraminen zowel bijdragen aan het verzamelen als aan het gedrag van de schuimfase. De selectiviteit kan veranderen met de waterchemie, celtype en het punt waarop reagentia worden toegevoegd. Industriële bemonstering in de Samarco-flotatiecircuits heeft water- en pulpmonsters omvat van mechanische cellen, tankcellen en flotatiekolommen, wat aantoont dat de proceslocatie en de waterbron onderdeel zijn van de evaluatie. Een verzamelaar die in één celconfiguratie werkt, kan in een andere celconfiguratie een andere dosering of een andere schuimbeheersing vereisen.

2. Etheramine-dosering voor reverse flotatie van ijzererts

Het geleverde bronbewijs omvat een laboratoriumprocedure voor reverse kationische flotatie van ijzererts met behulp van een etheramine-verzamelaar. De basisvoorbereiding van het erts is:

• Vermaal en fijnmahl het ijzererts tot een doeldeeltjesgrootte, meestal 80% doorlaat 150 micrometer.

• Bereid een representatief monster van het gemalen erts, bijvoorbeeld 1000 g.

• Plaats het gemalen erts in een laboratoriumflotatiecel, zoals een Denver-type cel.

De bronextract vermeldt geen universele etheramine-dosering. Dat is te verwachten: de dosering hangt af van de ertsmineralogie, het SiO₂-gehalte in de toevoer, de korrelgrootteverdeling, de waterhardheid, het type en de dosis van de zetmeelonderdrukkingsmiddel, de pH en de drijfduur.

Voor vergelijkende inkoop moet de dosering worden geëvalueerd als gram actieve verzamelaar per ton erts. Als twee leveranciers de dosering opgeven voor de geleverde vloeistof, moet deze worden genormaliseerd naar het actieve bestanddeel. Anders leidt het water- of oplosmiddelgehalte tot een misleidende efficiëntievergelijking.

Testplan voor etheramine-dosis-respons

De vergelijking is alleen geldig wanneer hetzelfde ertsmonster en dezelfde drijfvoorwaarden voor beide producten worden gebruikt.

Hoe moet de dosering worden uitgedrukt bij leveranciersvergelijkingen?

Vraag de dosering op basis van het actieve bestanddeel. Bijvoorbeeld: vergelijk gram actieve verzamelaar per ton, niet milliliter verdund product. Vraag ook om het actieve gehalte, het soort oplosmiddel en de aanbevolen verdunning. Dit voorkomt een overdreven inschatting van de prestaties van een verdund product of een onderschatting van een meer geconcentreerd product.

Welke laboratoriumomstandigheden moeten vaststaan voordat dosisaangiften worden vergeleken?

Stel de fijnmaling P80, het ertsmonster, de pulp-dichtheid, de pH, het type en de dosering van de onderdrukkingsmiddelen, de waterchemie, de drijfduur, de luchttoevoer en de celgeometrie vast. De basisprocedure in het laboratorium begint met een P80 van 150 µm en een representatief monster van 1000 g in een cel van het Denver-type. Als één test plantterugwinwater gebruikt en een andere kraanwater, is de vergelijking van de doseringen niet betrouwbaar, vooral omdat de waterchemie in drijfcircuits kan verschillen per bemonsteringspunt.

3. Efficiëntie van siliciumdioxide-verwijdering met etheramine-verzamelaars

De efficiëntie van siliciumdioxide-verwijdering is geen vaste eigenschap van de chemische klasse etheraminen. Het is een procesresultaat dat ontstaat door de interactie tussen verzamelaar, oppervlak van het erts, waterchemie, onderdrukkingsmiddel en de werking van de drijfcel.

Het verstrekte bronbewijs bevat geen productspecifiek percentage voor SiO₂-verwijdering of een waarde voor Fe-terugwinning. Daarom geeft dit artikel geen universeel getal voor ‘hoge efficiëntie’ aan. Een koper dient elke efficiëntieclaim uit een leverancierscatalogus als ongeverifieerd te beschouwen totdat deze is gereproduceerd op het ertsmonster van de koper.

De in de bronverzameling genoemde industriële ervaring laat zien dat etheramineverzamelaars wereldwijd worden gebruikt voor silicaatverwijdering in ijzerertsverwerkingsinstallaties, met grootschalig gebruik in Braziliaanse concentratieinstallaties. Dit bewijst echter alleen industriële adoptie, niet een garantie voor siliciumdioxideverwijdering op een specifieke locatie.

Wat veroorzaakt een daling van de siliciumdioxideverwijderingsefficiëntie tijdens schaalvergroting?

Het bronbewijs wijst op meerdere procesfactoren die moeten worden gecontroleerd:

• Schuimeigenschappen: Etheraminen werken ook als schuimvormers, dus kunnen schuimstabiliteit en selectiviteit veranderen met de dosering en de waterchemie.

• Celconfiguratie: Industriële bemonstering is uitgevoerd in mechanische cellen, tankcellen en flotatiekolommen. Het rendement is niet identiek voor alle celtypen.

• Waterchemie: Watermonsters van verschillende punten in een ijzerertsflotatiecircuit kunnen verschillen in samenstelling. Hergebruikt water en slibwater kunnen de selectiviteit beïnvloeden.

• Afwijking van de voedingskorrelgrootte: Als de korrelgrootte in de fabriek grover of fijner is dan de laboratoriumwaarde P80 van 150 µm, kunnen de dosering van het collector en de terugwinning veranderen.

Een daling van de SiO₂-verwijdering mag niet automatisch worden opgelost door meer collector toe te voegen. Te veel collector kan het schuimgedrag veranderen en de selectiviteit verminderen, met name omdat etheraminen ook een schuimversterkende functie hebben.

Wat moet worden gemeten tijdens een proef op efficiëntie van silica-afvoer?

Registreer de SiO₂- en Fe-gehalten in de voeding, de SiO₂- en Fe-gehalten in het concentraat, de Fe-terugwinning, de massa-aftrek, de actieve collector-dosering, de pH, de waterhardheid, de schuimhoogte, het watergehalte van het schuim en de flotatietijd. Een vergelijking ‘vooraf/achteraf’ op hetzelfde erts is nuttiger dan een geïsoleerd percentage silica-afstoting.

4. Etheramine versus talgamine voor drijfopsluiting van ijzererts

Het beschikbare bronmateriaal bevat geen gelijkwaardige laboratorium- of fabriekvergelijking tussen etheramine- en talgamine-verzamelaars. Er zijn geen vergelijkende doseringen, SiO₂-gehalten, Fe-recoverywaarden of schuimprestatiewaarden beschikbaar. Daarom wordt in dit artikel geen prestatievoordeel van etheramine ten opzichte van talgamine geclaimd.

Alkyl-etheramines en alkyl-etherdiamines zijn gevestigde verzamelaarfamilies voor omgekeerde schuimdrijfopsluiting van ijzererts. Hun gedetailleerde structuren mogen niet worden teruggebracht tot een algemene polyoxyethyleen-ketenbeschrijving zonder bevestiging specifiek voor de betreffende kwaliteit. Een vergelijking met talgamine moet worden uitgevoerd op hetzelfde ertsmonster.

Gelijkwaardig drijfopsluitingsproefplan: etheramine versus talgamine

Aangezien er geen gelijkwaardige proefwaarden in de brongegevens aanwezig zijn, gebruikt u het volgende lege proefplan. Behandel het niet als bewijs van prestaties.

De tabel vormt een kader voor een daadwerkelijke proef, niet een op bronnen gebaseerd resultaat. Fabrieksresultaten kunnen afwijken van laboratoriumresultaten, en één enkele batchtest is geen volledige schaalverificatie.

Moet een fabriek overschakelen van tallowamine naar etheramine op basis van een leveranciersdatasheet?

Nee. Een datasheet kan de identiteit en specificatie van het product bevestigen, maar kan niet aantonen dat het selectief werkt op het erts van de koper. De bronnen geven aan dat etheramines kwartscollectoren en schuimvormers zijn, maar bieden geen vergelijking met tallowamine. Voer een gelijkwaardige laboratoriumflotatietest uit met de huidige tallowaminereferentie en de etheraminekandidaat, onder identieke slijpomstandigheden, water, pH, onderdrukker en celomstandigheden. Evalueer vervolgens gezamenlijk de SiO₂-kwaliteit, Fe-recovery en het schuimgedrag.

Welke veldgegevens moeten tijdens een fabriekstest worden verzameld?

Voor een fabriekstest moet u de SiO₂- en Fe-gehalten in de toevoer, de SiO₂- en Fe-gehalten in het concentraat, de Fe-recovery, het verbruik van actieve collector, het verbruik van onderdrukkingsmiddel, de schuimdiepte, het meedragend water in het schuim, het filtratiegedrag en eventuele wijzigingen in de waterchemie over de gehele circuit registreren. Gebruik dezelfde bemonsteringsmethode als voor mechanische cellen, tankcellen en flotationkolommen.

Verzoek TDS, SDS en laboratoriummonsters

Om kationische etheramine-collectoren voor uw siliciumdioxide-reverse-flotationcircuit voor ijzererts te beoordelen, dient u het volgende bij de leverancier aan te vragen:

• Huidige TDS en SDS voor de exacte aangegeven kwaliteit.

• Kwaliteitsspecifiek CAS-nummer en bereik van moleculaire samenstelling.

• Actief bestanddeel, oplosmiddel, pH en opslaggegevens.

• Een laboratoriummonster van 1–5 kg voor proefopdrijving.

• Een schriftelijk offerteformulier (RFQ) met dosering op actieve basis en aanbevolen conditioneringvoorwaarden.

• Een protocol voor een locatietest gebaseerd op de flotationprocedure, beginnend bij 80% doorgang van 150 µm en een representatieve laboratoriumtoevoer.

Stuur de leverancier uw erts hoofdgraad, gewenste concentratie SiO₂, huidig verzamelaartype en dosering, zetmeel/onderdrukkingsprogramma, wateranalyse van de installatie en het drijfproces schema. Vraag hen om een afgestemde test uit te voeren met uw huidige verzamelaar voordat u overgaat op industriële schaal.

Opmerking: De bovenstaande gegevens zijn gebaseerd op de vermelde ertssamples en laboratoriumomstandigheden. De resultaten op installatieniveau kunnen variëren afhankelijk van mineralogie, waterchemie en procesinstellingen. Proeven op locatie worden aanbevolen vóór opschaling naar industriële schaal.