Các chất thu bắt dạng ete ankyl dùng trong tuyển nổi đảo ngược silica trong quặng sắt

Đối với các nhà máy tuyển quặng sắt mà hàm lượng SiO₂ trong tinh quặng cuối cùng vượt ngưỡng phạt theo hợp đồng, chất thu hồi amin ete dương tính là một trong những lựa chọn chính về thuốc tuyển cho tuyển nổi ngược thạch anh. Quyết định mua thực tế không nằm ở việc ‘amin ete’ nói chung có hiệu quả hay không, mà ở việc loại amin ete cụ thể nào đạt được mức loại bỏ SiO₂ yêu cầu với tổn thất phục hồi sắt thấp nhất trên quặng, nước và mạch tuyển nổi của bạn.

Hướng dẫn này phân biệt những điều được hỗ trợ bởi bằng chứng nguồn cung cấp với những điều mà các đội mua hàng và quy trình phải thu thập thông qua tài liệu TDS/SDS của nhà cung cấp và các thử nghiệm nổi phòng thí nghiệm cụ thể tại hiện trường.

Những điểm chính dành cho người mua:

• Các amin ete ankyl và các điamin ete ankyl là các chất thu hồi đã được thiết lập để loại bỏ silicat trong quá trình nổi ngược bọt của quặng sắt.

• Các amin ete hoạt động như các chất thu hồi thạch anh và đồng thời góp phần vào hành vi tạo bọt trong quá trình nổi ngược mang điện dương.

• Các chất thu hồi amin ete được sử dụng trên toàn cầu để loại bỏ silicat trong quá trình chế biến quặng sắt, bao gồm việc chế biến hơn 80 triệu tấn tinh quặng sắt tại Brasil.

• Bộ bằng chứng nguồn được cung cấp không bao gồm một cấp thương mại cụ thể, số CAS, công thức phân tử, liều lượng, tỷ lệ loại bỏ SiO₂, giá trị thu hồi Fe hoặc kết quả thử nghiệm so sánh giữa amin ete và amin từ mỡ bò. Các giá trị đó phải được lấy từ tài liệu của nhà cung cấp và các thử nghiệm ở quy mô bàn.

• Không chấp nhận một số CAS chung chung duy nhất cho amin ete như một sự thay thế cho danh tính hóa học đặc thù theo cấp.

Dữ liệu RFQ đầu tiên: Bảng xác định sản phẩm

Không có danh mục nhà cung cấp nào có trong bằng chứng được cung cấp. Do đó, bài viết này không gán tên thương hiệu, số đăng ký CAS hoặc công thức phân tử cho sản phẩm được giao dịch. Đây chính xác là những trường thông tin mà người mua cần yêu cầu từ nhà cung cấp trước khi so sánh hiệu suất.

Nguồn tài liệu cung cấp mô tả nhóm ete dưới dạng một chuỗi polyoxyetylen. Tuy nhiên, trong các chất thu hồi quặng sắt thương mại, sản phẩm thực tế có thể là một amin alkoxypropyl hoặc điamin với một liên kết ete duy nhất, hoặc có thể chứa mức độ alkyl hóa hạn chế. Do đó, người mua cần xác minh trực tiếp với nhà sản xuất về cấu trúc phân tử, mức độ alkyl hóa, phân bố chuỗi carbon và hàm lượng hoạt chất. Các biến số này có thể làm thay đổi hiệu lực thu hồi, khả năng phân tán trong nước và hành vi bọt.

1. Chất thu hồi amin ete mang điện tích dương dùng cho tuyển nổi đảo ngược silica trong quặng sắt

Các amin ete đã trở thành một nhóm chất thu hồi mang điện tích dương quan trọng trong xử lý khoáng sản nhờ hiệu quả và tính chọn lọc cao trong các ứng dụng tuyển nổi. Trong tuyển nổi đảo ngược quặng sắt, mục tiêu là thạch anh và các tạp chất silicat khác. Chất thu hồi amin ete bám lên bề mặt thạch anh, thạch anh đi vào pha bọt, còn các khoáng vật sắt giữ lại trong bể tuyển để tạo thành dòng tinh quặng.

Bằng chứng nguồn cũng cho thấy một điểm then chốt đối với kỹ sư vận hành nhà máy: etheramine không chỉ là chất bắt dính thạch anh. Chúng còn đóng vai trò là chất tạo bọt trong quá trình tuyển nổi đảo chiều mang điện dương của quặng sắt. Trong khi sự hấp phụ thạch anh đã được nghiên cứu rộng rãi, ảnh hưởng của khả năng tạo bọt và đặc tính bọt của etheramine lên độ chọn lọc trong tuyển nổi chưa được phân tích chi tiết. Do đó, người mua cần xem xét hành vi tạo bọt như một tiêu chí đánh giá riêng biệt, chứ không phải là một thuộc tính phụ thứ yếu.

Các chất bắt dính etheramine hiện đã được sử dụng ở quy mô công nghiệp. Các loài amin-silicat được tạo ra có đủ hoạt tính bề mặt để thúc đẩy tách tuyển nổi silicat, và các chất bắt dính etheramine được áp dụng trên toàn cầu nhằm loại bỏ silicat tại các nhà máy chế biến quặng sắt. Riêng ngành công nghiệp quặng sắt Brazil đã xử lý hơn 80 triệu tấn tinh quặng sắt, trong đó các chất bắt dính này là một phần thiết yếu trong lộ trình loại bỏ silicat.

Ứng dụng này đã được thiết lập vững chắc đối với các silicat trong quặng sắt, đặc biệt là các hệ magnetit; tuy nhiên, cùng nguồn dẫn chứng đó cũng lưu ý rằng việc sử dụng amin ete dương tính trong các hệ cacbonat–silicat, nhất là trong magnesit, chưa được nghiên cứu rộng rãi. Người mua không nên giả định rằng một chất thu hồi đã được chứng minh hiệu quả trên quặng sắt giàu thạch anh sẽ tự động phát huy tác dụng tương tự trên quặng chứa cacbonat mà không tiến hành thử nghiệm.

Người mua nên nêu rõ những nội dung nào trong yêu cầu báo giá (RFQ) đối với chất thu hồi cationic ether amine?

Yêu cầu ít nhất các thông tin sau:

• Tên sản phẩm và mã sản phẩm chính xác.

• Số CAS và danh tính phân tử cụ thể theo cấp độ.

• Sản phẩm là alkyl ether amine, alkyl ether diamine hay một chất hoạt động bề mặt chức năng ete khác.

• Hàm lượng hoạt chất, dung môi, hàm lượng nước và dạng trung hòa.

• Bao bì, điểm đóng băng, giới hạn bảo quản và thời hạn sử dụng.

• Tài liệu đặc tính kỹ thuật (TDS) và tài liệu an toàn (SDS) hiện hành.

• Mẫu phòng thí nghiệm từ 1–5 kg để thử tuyển nổi quy mô bàn.

• Một xác nhận cung cấp bằng văn bản cho đúng loại đã báo giá.

Không nên đưa ra quyết định chọn nhà cung cấp dựa trên một tuyên bố chung chung rằng sản phẩm là “một amin ete dùng cho quặng sắt”. Điều này không xác định rõ sản phẩm hóa chất bạn sẽ nhận được.

Tại sao cùng một hóa học amin ete mang điện tích dương lại thể hiện hiệu suất khác nhau tại các nhà máy khác nhau?

Vì các amin ete vừa góp phần vào quá trình thu hồi khoáng vật, vừa ảnh hưởng đến hành vi của pha bọt. Tính chọn lọc có thể thay đổi tùy theo thành phần hóa học của nước, loại tế bào tuyển nổi và vị trí bổ sung thuốc tuyển. Việc lấy mẫu thực tế trong mạch tuyển nổi của Samarco đã bao gồm cả mẫu nước và mẫu bùn từ các tế bào cơ học, tế bào bể và cột tuyển nổi, cho thấy vị trí vận hành trong quy trình và nguồn nước đều là những yếu tố cần xem xét khi đánh giá. Một thuốc thu hồi hoạt động tốt trong một cấu hình tế bào nhất định có thể đòi hỏi liều lượng khác hoặc quản lý pha bọt khác khi sử dụng trong cấu hình tế bào khác.

2. Liều lượng amin ete cho tuyển nổi đảo ngược quặng sắt

Bằng chứng nguồn được cung cấp bao gồm một quy trình phòng thí nghiệm về tuyển nổi catiôn ngược đối với quặng sắt, sử dụng chất bắt dính amin ete.

• Đập và nghiền quặng sắt đến kích thước hạt mục tiêu, thường là 80% lọt qua sàng 150 micromet.

• Chuẩn bị một mẫu đại diện của quặng đã nghiền, ví dụ 1000 g.

• Cho quặng đã nghiền vào một ô tuyển nổi phòng thí nghiệm, chẳng hạn như ô kiểu Denver.

Đoạn trích nguồn không nêu tỷ lệ liều lượng amin ete chung chung. Điều này là điều kiện bình thường: liều lượng phụ thuộc vào khoáng vật học của quặng, hàm lượng SiO₂ trong đầu vào, phân bố kích thước hạt, độ cứng của nước, loại và liều lượng chất ức chế tinh bột, pH và thời gian tuyển nổi. Một nhà cung cấp không thể đưa ra mức liều lượng duy nhất cho toàn bộ nhà máy một cách có cơ sở mà không thử nghiệm quặng.

Để so sánh khi mua sắm, liều lượng cần được đánh giá theo đơn vị gam chất bắt dính hoạt tính trên một tấn quặng. Nếu hai nhà cung cấp báo giá liều lượng dạng lỏng nguyên chất, cần chuẩn hóa về hàm lượng chất hoạt tính. Ngược lại, hàm lượng nước hoặc dung môi sẽ dẫn tới sự so sánh hiệu quả sai lệch.

Kế hoạch thử nghiệm liều lượng amin ete theo phản ứng

So sánh chỉ có giá trị khi cùng một mẫu quặng và cùng điều kiện tuyển nổi được áp dụng cho cả hai sản phẩm.

Liều lượng nên được biểu thị như thế nào khi so sánh giữa các nhà cung cấp?

Yêu cầu nêu rõ liều lượng theo cơ sở thành phần hoạt tính. Ví dụ: so sánh số gam chất bắt nổi hoạt tính trên mỗi tấn, chứ không phải số mililit sản phẩm đã pha loãng. Đồng thời yêu cầu cung cấp hàm lượng hoạt tính, loại dung môi và tỷ lệ pha loãng đề xuất. Việc này giúp tránh đánh giá quá cao hiệu suất của sản phẩm pha loãng hoặc đánh giá thấp hiệu suất của sản phẩm đậm đặc hơn.

Những điều kiện phòng thí nghiệm nào cần được cố định trước khi so sánh các tuyên bố về liều lượng?

Điều chỉnh độ mịn P80, lô quặng, độ đặc bột quặng, độ pH, loại và liều lượng chất ức chế, thành phần hóa học của nước, thời gian tuyển nổi, tốc độ cấp khí và hình học buồng tuyển. Quy trình phòng thí nghiệm chuẩn bắt đầu với giá trị P80 là 150 µm và mẫu đại diện khối lượng 1000 g trong buồng kiểu Denver. Nếu một thử nghiệm sử dụng nước tái chế từ nhà máy và thử nghiệm khác sử dụng nước máy, thì việc so sánh liều lượng sẽ không đáng tin cậy, đặc biệt vì thành phần hóa học của nước trong các mạch tuyển nổi có thể khác nhau tùy theo vị trí lấy mẫu.

3. Hiệu suất loại bỏ silica khi dùng chất bắt nổi ether amine

Hiệu suất loại bỏ silica không phải là một tính chất cố định của nhóm hóa chất ether amine. Đây là kết quả của quá trình, phát sinh từ sự tương tác giữa chất bắt nổi, bề mặt quặng, thành phần hóa học của nước, chất ức chế và chế độ vận hành buồng tuyển.

Bằng chứng nguồn được cung cấp không chứa tỷ lệ loại bỏ SiO₂ đặc hiệu cho sản phẩm hoặc giá trị thu hồi Fe. Do đó, bài viết này không nêu ra một con số "hiệu suất cao" mang tính phổ quát. Người mua nên coi mọi tuyên bố về hiệu suất trong danh mục nhà cung cấp là chưa được xác minh cho đến khi kết quả được tái tạo trên mẫu quặng của chính người mua.

Kinh nghiệm công nghiệp được trích dẫn trong bộ bằng chứng nguồn cho thấy chất thu nhận ether amine được sử dụng trên toàn cầu để loại bỏ silicat trong các nhà máy chế biến quặng sắt, với quy mô lớn tại các nhà tuyển nổi ở Brasil. Tuy nhiên, điều này chỉ khẳng định mức độ áp dụng công nghiệp chứ không đảm bảo khả năng loại bỏ silica cụ thể tại từng địa điểm.

Điều gì khiến hiệu suất loại bỏ silica giảm khi mở rộng quy mô?

Bằng chứng nguồn chỉ ra một số yếu tố quy trình cần kiểm tra:

• Tính chất bọt: Các ether amine cũng đóng vai trò là chất tạo bọt, do đó độ ổn định và tính chọn lọc của bọt có thể thay đổi theo liều lượng và thành phần hóa học của nước.

• Cấu hình tế bào: Đã tiến hành lấy mẫu công nghiệp trên các ô cơ học, các ô bể và các cột tuyển nổi. Hiệu suất không giống nhau giữa các loại ô.

• Hóa học nước: Mẫu nước từ các điểm khác nhau trong mạch tuyển nổi quặng sắt có thể khác nhau về thành phần. Nước tái sử dụng và nước thải từ đuôi tuyển có thể ảnh hưởng đến độ chọn lọc.

• Độ lệch kích thước đầu vào: Nếu độ mịn nghiền tại nhà máy thô hơn hoặc mịn hơn P80 trong phòng thí nghiệm là 150 µm, liều lượng thuốc bắt và hiệu suất thu hồi có thể thay đổi.

Việc giảm khả năng loại bỏ SiO₂ không nên tự động được khắc phục bằng cách tăng liều lượng thuốc bắt. Việc dùng quá liều có thể làm thay đổi đặc tính bọt và làm giảm độ chọn lọc, đặc biệt vì các amin ete cũng có chức năng thuốc tạo bọt.

Cần đo những thông số nào trong thử nghiệm hiệu suất loại bỏ silica?

Ghi lại hàm lượng SiO₂ trong nguyên liệu đầu vào, hàm lượng Fe trong nguyên liệu đầu vào, hàm lượng SiO₂ trong tinh quặng, hàm lượng Fe trong tinh quặng, tỷ lệ thu hồi Fe, tỷ lệ khối lượng tách ra, liều lượng hoạt tính của chất bắt nổi, độ pH, độ cứng của nước, chiều cao bọt và hàm lượng nước trong bọt, cũng như thời gian tuyển nổi. Việc so sánh trước/sau trên cùng một loại quặng hữu ích hơn so với việc chỉ đưa ra riêng biệt tỷ lệ loại bỏ silica.

4. Chất bắt nổi ether amine so với chất bắt nổi tallow amine trong tuyển nổi quặng sắt

Tài liệu nguồn hiện có không chứa bất kỳ so sánh nào trong phòng thí nghiệm hoặc tại nhà máy giữa chất bắt nổi ether amine và chất bắt nổi tallow amine. Không có giá trị nào về liều lượng so sánh, hàm lượng SiO₂, tỷ lệ thu hồi Fe hay hiệu suất bọt được cung cấp. Do đó, bài viết này không khẳng định bất kỳ ưu thế nào của ether amine so với tallow amine.

Các chất bắt nổi alkyl ether amine và alkyl ether diamine là những nhóm chất bắt nổi đã được thiết lập cho phương pháp tuyển nổi bọt đảo ngược quặng sắt. Cấu trúc chi tiết của chúng không nên bị giản lược thành mô tả chung chung về chuỗi polyoxyethylene mà không có xác nhận cụ thể theo từng cấp phẩm chất. Việc so sánh với tallow amine phải được thực hiện trên cùng một mẫu quặng.

Kế hoạch thử nghiệm nổi chọn lọc giữa amin ete và amin tallow

Vì không có giá trị thử nghiệm tương ứng nào có mặt trong bộ dữ liệu nguồn, hãy sử dụng kế hoạch thử nghiệm trống dưới đây. Không coi kế hoạch này là bằng chứng về hiệu suất.

Bảng này là khung cho một thử nghiệm thực tế, không phải kết quả dựa trên nguồn. Kết quả tại nhà máy có thể khác với kết quả phòng thí nghiệm, và một thử nghiệm lô đơn lẻ không phải là quy trình đánh giá đầy đủ ở quy mô công nghiệp.

Liệu nhà máy có nên chuyển từ amin mỡ sang amin ete dựa trên bảng dữ liệu kỹ thuật của nhà cung cấp hay không?

Không. Bảng dữ liệu kỹ thuật chỉ có thể xác nhận danh tính sản phẩm và thông số kỹ thuật, nhưng không thể chứng minh khả năng chọn lọc trên quặng của người mua. Bằng chứng từ nguồn hỗ trợ rằng amin ete là chất thu nổi thạch anh và chất tạo bọt, nhưng không cung cấp so sánh với amin mỡ. Hãy tiến hành thử nghiệm tuyển nổi phòng thí nghiệm tương ứng, sử dụng amin mỡ hiện tại làm chuẩn đối chứng và amin ete là mẫu ứng viên, trong điều kiện nghiền, nước, pH, chất ức chế và điều kiện tế bào hoàn toàn giống nhau. Sau đó, cùng đánh giá độ tinh khiết SiO₂, tỷ lệ thu hồi Fe và hành vi bọt.

Dữ liệu thực địa nào cần thu thập trong suốt thử nghiệm tại nhà máy?

Đối với thử nghiệm tại nhà máy, ghi nhận hàm lượng SiO₂ và Fe trong nguyên liệu đầu vào, hàm lượng SiO₂ và Fe trong tinh quặng, hiệu suất thu hồi Fe, mức tiêu thụ thuốc bắt nổi hoạt tính, mức tiêu thụ thuốc ức chế, độ sâu lớp bọt, lượng nước mang theo trong bọt, đặc tính lọc và bất kỳ thay đổi nào về hóa học nước dọc theo mạch công nghệ. Áp dụng cùng quy trình lấy mẫu đã nêu cho các tế bào cơ học, tế bào bể và cột tuyển nổi.

Yêu cầu tài liệu đặc tính kỹ thuật (TDS), tài liệu an toàn (SDS) và mẫu phòng thí nghiệm

Để đánh giá các thuốc bắt nổi amin ete dương tính cho mạch tuyển nổi đảo ngược silica-quặng sắt của quý vị, vui lòng yêu cầu nhà cung cấp cung cấp những nội dung sau:

• Tài liệu đặc tính kỹ thuật (TDS) và tài liệu an toàn (SDS) hiện hành dành riêng cho cấp phẩm chất được báo giá chính xác.

• Số CAS và phạm vi thành phần phân tử đặc trưng theo cấp phẩm chất.

• Hàm lượng chất hoạt động, dung môi, độ pH và dữ liệu bảo quản.

• Mẫu phòng thí nghiệm từ 1–5 kg để thử tuyển nổi quy mô bàn.

• Yêu cầu báo giá (RFQ) bằng văn bản, nêu rõ liều lượng tính trên cơ sở chất hoạt động và điều kiện tiền xử lý đề xuất.

• Giao thức thử nghiệm tại hiện trường dựa trên quy trình tuyển nổi, bắt đầu từ kích thước hạt 80% lọt qua sàng 150 µm và mẫu nguyên liệu đầu vào phòng thí nghiệm đại diện.

Gửi nhà cung cấp hàm lượng đầu quặng của bạn, hàm lượng SiO₂ mục tiêu trong tinh quặng, loại và liều lượng chất thu nổi hiện tại, chương trình tinh bột/chất ức chế, phân tích nước của nhà máy và sơ đồ quy trình tuyển nổi. Yêu cầu họ thực hiện thử nghiệm tương ứng với chất thu nổi hiện tại của bạn trước khi mở rộng quy mô sản xuất công nghiệp.

Ghi chú: Các dữ liệu nêu trên dựa trên các mẫu quặng và điều kiện phòng thí nghiệm đã nêu. Kết quả tại hiện trường có thể khác biệt do ảnh hưởng của đặc điểm khoáng vật học, thành phần hóa học của nước và thông số vận hành quy trình. Khuyến nghị thực hiện thử nghiệm tại hiện trường trước khi mở rộng quy mô lên mức công nghiệp.