Utoaji wa kipaumbele wa zircon kutoka kwa madini ya pleser ya ufukweni

Ubunifu huu ni mbinu ya utenganishaji kwa njia ya kuelea kwa madini yenye zircon na titanium, iliyoundwa mahsusi kwa ajili ya kuelea kwa kipaumbele kwa zircon kutoka kwa madini ya plasi ya ufukweni yenye zircon na titanium.

Madini ya beach placer ni chanzo muhimu zaidi cha malighafi kwa uchimbaji wa madini ya titani na zirkonia. Zina aina mbalimbali za madini, kwa kawaida zikijumuisha madini yenye titanium kama ilmenite, rutile, leucoxene na anatase, pamoja na zircon, wakati madini yasiyotakikana ni quartz kwa kiasi kikubwa, yenye ukubwa wa chembe mkubwa na sawa. Kwa sasa, uchakataji wa madini kama haya kwa ujumla hutumia mkusanyiko wa mvuto ili kwanza kuondoa wingi wa madini mepesi kama vile kwazi. Sehemu nzito inayotokana na mchakato huo (mkusanyiko mchafu wa Ti-Zr) hukaukizwa na kisha hupitishwa kwenye utenganishaji wa sumaku ili kupata mkusanyiko wa ilmenite. Tailings za sumaku (bidhaa isiyo ya sumaku) hutumika kama malighafi kwa ajili ya urejeshaji wa zircon. Taka hizi za sumaku kisha hupitia hatua nyingi za kusafisha kwenye meza za kutikisa ili kuondoa kwazi; baada ya kukaangusha kile kilichokusanywa, mchakato tata wa utenganishaji wa umeme wenye hatua nyingi za kusafisha upya hutumika kutenganisha madini yenye titani kama vile rutili, na bidhaa isiyoendeshwa na umeme hupatikana kama kile kilichokusanywa cha zircon. Hata hivyo, kwa sababu utenganishaji wa meza ya kutetemeka hauwezi kuondoa kwasi kabisa, huingia kwenye mkusanyiko wa zircon wakati wa utenganishaji wa umeme, na kusababisha ubora duni wa mkusanyiko. Aidha, kutokana na mtiririko tata mchanganyiko wa utenganishaji wa mvuto na umeme, hatua nyingi za utenganishaji, na upotevu mkubwa wa mchakato, urejeshaji wa zircon ni mdogo sana, kwa kawaida takriban 60% tu. Kuna michakato mingi iliyopo ya kurejesha zircon, ambayo kwa kiasi kikubwa inategemea mifumo mchanganyiko ya utenganishaji wa mvuto, sumaku, uelea na umeme, ingawa baadhi ya mbinu hutumia uelea pekee kwa ajili ya urejeshaji wa zircon. Kwa mfano, kulingana na taarifa zilizochapishwa, kampuni moja ya Australia ilishughulikia mabaki ya sumaku kwa kuvuruga na suluhisho la sabuni la 0.5% lenye 0.0.25% soda kaustiki kwa joto la 95°C kwa takriban dakika 20, ikifuatiwa na kuoshwa mara nne kwa 0.2% asidi ya salfuri, na kisha flotation katika pH 1.9. Kwa kutumia mbinu hii, mkusanyiko wenye asilimia 98 ya zircon na urejeshaji wa asilimia 90 uliweza kupatikana. Ingawa mbinu hii inapata viashiria vizuri, matumizi yake makubwa ya nishati, gharama kubwa, na mtiririko wake tata sana vimepunguza matumizi yake kwa wingi. Hadi sasa, vikusanyaji vinavyotumika kwa ajili ya uelea wa zircon kutoka kwa madini ya mchanga wa ufukweni ni pamoja na asidi ya oleiki, sodiamu oleati, sabuni, sabuni za asidi ya naftheniki, sabuni za parafini zilizooksidishwa, tall oil, petroli na asidi za hidroksamiki. Wengi wa wakusanyaji hawa ni asidi za mafuta na sabuni zao, ambazo hukusanya madini ya zircon na titanium kwa uchaguzi duni sana. Vizuiaji vinavyotumika ni pamoja na sodiamu silikeiti, aluminiamu salfeti na wanga, n.k., ambavyo, pamoja na kuzuia madini yenye titanium, pia huzuia kuelea kwa zircon. Wakusanyaji na vichochezi vya kuzama vilivyo hapo juu vinapotumika kwa ajili ya utenganishaji wa kuelea wa madini ya titani na zirconium, ubora wa mkusanyiko huwa duni, kiwango cha urejeshaji huwa cha chini, na ufanisi wa utenganishaji huwa hauridhishi. Masharti magumu ya mchakato kama vile kupasha joto la rojo na uandaji wa muda mrefu huhitajika, jambo linalofanya mpangilio wa mtiririko kuwa tata na uendeshaji na udhibiti kuwa mgumu sana.

Ubunifu huu unalenga kutatua utenganishaji kwa njia ya flotation wa zircon kutoka kwa madini yenye titanium na kurahisisha michakato tata ya sasa ya utenganishaji, na unapendekeza mbinu rahisi na yenye ufanisi ya flotation inayowezesha kuelea kwa kipaumbele zircon kutoka kwa madini ya beach placer katika joto la kawaida.

Njia ya uvumbuzi huu inatekelezwa kama ifuatavyo: mabaki ya chuma yenye madini kama zircon, rutile, ilmenite, leucoxene, anatase na quartz yanapangwa hadi msongamano wa vitu vigumu wa 30%. Kiasi maalum cha asidi ya sulfúriki huongezwa na kusagwa kwa dakika 3, kisha asidi ya alkilihidroksi difosfoniki huongezwa kwa 600 g/t ili kudhibiti pH ya pulp chini ya 4.2, kusagwa kwa dakika 3, na kupeperushwa kwa dakika 3 ili kupata mkusanyiko wa awali. Kisha, nyongeza zaidi ya asidi ya alkylhydroxy diphosphonic kwa gramu 200 kwa tani (200 g/t) hufanywa kwenye seli ya uelea, huku pH ya laini ikidumishwa sawa na ile ya hatua ya awali, ikisagwa kwa dakika 2, na kisha kuelea kwa dakika 3 ili kupata mkusanyiko wa kusafisha (scavenger concentrate). Konsentra za rougher na scavenger huunganishwa kama konsentra ya mwisho. Ili kuboresha ubora wa mkusanyiko wa zircon na kupunguza kiwango chake cha titanium dioksidi, kabla ya kuongeza asidi ya alkylhydroxy diphosphonic katika hatua ya mkusanyiko wa awali, gramu 300–800 kwa tani ya asidi ya humic au chumvi zake zinaweza kuongezwa na kusagwa kwa dakika 3.

Sifa kuu ya uvumbuzi huu iko katika kuongeza Asidi ya 1-hidroksialkil-1,1-difosfoniki kama mkusanyaji chaguo-binafsi sana wa zircon wakati wa ufuaji wa zircon kutoka kwa mabaki ya sumaku ya madini ya placer ya ufukweni. Asidi ya alkilhidroksi difosfoniki ina makundi mawili ya asidi ya fosfoniki (‑PO(OH)₂) kama makundi ya kazi ya kufunga. Jiometri yake ya kipekee ya nafasi husababisha muunganiko wa chaguo-binafsi wa nguvu na ioni za Zr kwenye uso wa zircon (ZrSiO₄), wakati muunganiko na ioni za Ti au Fe katika madini yenye titanium ni dhaifu sana, hivyo kusababisha upokelaji wa chaguo-binafsi kwenye uso wa zircon.

Sifa nyingine maalum ya uvumbuzi huu ni kuongeza asidi ya humiki au chumvi zake (chumvi ya sodiamu, chumvi ya amoniumu, n.k.) kama kichanganyaji kinachopunguza mwinuko wa madini yenye titani wakati wa ueleaji wa kipaumbele wa zirconi kwa kutumia asidi ya alkilihidroksi difosfoniki. Asidi humiki au chumvi zake zina uwezo mkubwa wa kufungia (chelating) Ti, Fe na ioni nyingine, na zinaweza kuondoa athari za kuingilia za ioni za metali kama vile Mg na Ca katika laini, hivyo basi kuimarisha uzuiaji wa madini yenye titani na kwarzi, kudhibiti hali ya povu, kupunguza uchukuzi wa mitambo kwenye povu, na kuboresha utendaji wa ueleaji wa kipaumbele wa asidi ya alkilihidroksi difosfoniki kwa zirkoni.

Kiwango cha asidi ya alkilihidroksi difosfoniki kwa kawaida ni 400–800 g/t, na inapendekezwa kuwa 300–600 g/t kwa hatua ya rougher na 100–200 g/t kwa hatua ya scavenger. Kiwango cha asidi ya humiki au chumvi zake ni bora 300–800 g/t, na inaweza kuongezwa katika hatua za rougher, scavenger au cleaner. Uelea wa kipaumbele wa zircon kwa kutumia asidi ya alkylhydroxy diphosphonic unategemea sana pH ya laini, ambayo kwa kawaida huwekwa kwa asidi ya salfuri hadi thamani ya pH chini ya 4.2.

Majaribio ya kiwango cha benchi yalifanywa kwa kutumia mbinu ya uvumbuzi huu kwenye mabaki ya magnetic kutoka kwa madini ya placer ya ufukweni yaliyokuwa na 26.5% ZrO₂ na 11.5% TiO₂ kwa ajili ya uelea wa zircon, na matokeo mazuri ya utenganishaji yalipatikana. Wakati asidi ya alkylhydroxy diphosphonic ikitumika peke yake kama kikusanyaji katika mazingira pana ya asidi yenye pH chini ya 4.2, baada ya hatua moja tu ya roughing na moja ya scavenging, mkusanyiko wa zircon ulipatikana ulio na zaidi ya 61.5% ZrO₂ (zirconi safi katika malighafi ina 68.5% ZrO₂), na urejeshaji wa zircon uliozidi 99% na urejeshaji wa titanium dioksidi wa chini ya 10%. Ikiwa hatua moja ya ziada ya kusafisha itatumika, mkusanyiko wa zircon wenye zaidi ya 65% ZrO₂ unaweza kupatikana kwa urahisi. Wakati asidi humiki au chumvi zake ziliongezwa kwa gramu 300–800 kwa tani wakati wa hatua ya rougher, kiwango cha TiO₂ katika mkusanyiko wa zircon uliotokana kilipunguzwa kutoka 4.4% (wakati akitumia asidi ya alkilihidroksi difosfoniki pekee) hadi chini ya 0.8%, huku urejeshaji wa zircon ukibaki bila kubadilika.