Plaj Plaser Cevherlerinden Zirkonun Tercihli Flotasyonu

Mevcut buluş, zirkon ve titanyum içeren mineraller için bir flotasyon ayırma yöntemidir ve özellikle titanyum içeren zirkon plaj plaser cevherlerinden zirkonun tercihli flotasyonu için tasarlanmıştır.

Kumsal alüvyon cevherleri, titanyum ve zirkonyum minerallerinin çıkarılması için en önemli hammadde kaynağıdır. Bu cevherler, genellikle ilmenit, rutil, lökosen ve anataz gibi titanyum içeren minerallerin yanı sıra zirkonyum da dahil olmak üzere çok çeşitli mineral türleri içerirken, gang mineralleri ise ağırlıklı olarak kaba ve tekdüze parçacık boyutlarına sahip kuvarslardan oluşur. Günümüzde bu tür cevherlerin işlenmesinde genellikle yerçekimi konsantrasyonu yöntemi kullanılarak önce kuvars gibi hafif minerallerin çoğu ayrıştırılır. Elde edilen ağır fraksiyon (Ti-Zr kaba konsantresi) kurutulur ve ardından manyetik ayırma işlemine tabi tutulur; böylece ilmenit konsantresi elde edilir. Manyetik atıklar (manyetik olmayan ürün), zirkon geri kazanımı için hammadde olarak kullanılır. Bu manyetik atıklar daha sonra kuvvetli çalkalama masalarında kuvvetli temizleme aşamalarına tabi tutulur ve kuvvetli çalkalama masalarında kuvvetli temizleme aşamalarına tabi tutulur; konsantre kurutulduktan sonra, rutil gibi titanyum içeren mineralleri ayırmak için çok sayıda yeniden temizleme aşaması içeren karmaşık bir elektrostatik ayırma işlemi uygulanır ve iletken olmayan ürün zirkon konsantresi olarak elde edilir. Ancak, sallama masası ayrıştırması kuvarsı tamamen gideremediği için, elektrostatik ayrıştırma sırasında kuvars zirkon konsantresine karışır ve bu da konsantre kalitesinin düşmesine neden olur. Buna ek olarak, yerçekimi ve elektrostatik ayırmanın karmaşık birleşik akış şeması, çok sayıda ayırma aşaması ve önemli proses kayıpları nedeniyle, zirkon geri kazanımı çok düşüktür ve genellikle sadece civarındadır. Zirkon geri kazanımı için mevcut çok sayıda işlem vardır; bunların çoğu yerçekimi, manyetik, flotasyon ve elektrostatik ayırma akış şemalarının birleşimine dayanır, ancak bazı yöntemler zirkon geri kazanımı için yalnızca flotasyonu kullanır. Örneğin, yayınlanan bilgilere göre, bir Avustralya şirketi, manyetik atıkları 0,5% sabun çözeltisi ile yaklaşık 20 dakika boyunca 95°C'de çalkalayarak işledi.025% kostik soda içeren 0,5% sabun çözeltisiyle yaklaşık 20 dakika boyunca 95°C'de çalkalayarak manyetik atıkları işlemiş, ardından 0,2% sülfürik asit ile dört kez yıkama işlemi gerçekleştirmiş ve daha sonra pH 1,9'da flotasyon uygulamıştır. Bu yöntem kullanılarak, % zirkon içeren ve % geri kazanım oranına sahip bir konsantre elde edilebilmiştir. Bu yöntem iyi verim göstergeleri sağlasa da, yüksek enerji tüketimi, yüksek maliyeti ve son derece karmaşık akış şeması, yaygın olarak uygulanmasını sınırlamıştır. Bugüne kadar, kumsal plaser cevherlerinden zirkon flotasyonu için kullanılan toplayıcılar arasında oleik asit, sodyum oleat, sabun, naftenik asit sabunları, oksitlenmiş parafin sabunları, tall yağı, kerosen ve hidroksamik asitler bulunmaktadır. Bu toplayıcıların çoğu, hem zirkon hem de titanyum minerallerini çok düşük bir seçicilikle toplayan yağ asitleri ve bunların sabunlarıdır. Kullanılan bastırıcılar arasında sodyum silikat, alüminyum sülfat ve nişasta vb. bulunur; bunlar, titanyum içeren mineralleri bastırmanın yanı sıra zirkonun yüzdürülmesini de bastırır. Yukarıdaki toplayıcılar ve baskılayıcılar titanyum ve zirkonyum minerallerinin flotasyonla ayrılması için kullanıldığında, konsantre kalitesi düşüktür, geri kazanım oranı düşüktür ve ayırma verimliliği tatmin edici değildir. Hamurun ısıtılması ve uzun süreli koşullandırma gibi katı proses koşulları gereklidir; bu da akış şemasını karmaşık hale getirir ve işletme ile kontrolü oldukça zorlaştırır.

Mevcut buluş, titanyum içeren minerallerden zirkonun flotasyon yoluyla ayrılmasını sağlamak ve mevcut karmaşık ayırma süreçlerini basitleştirmek amacıyla geliştirilmiştir; ayrıca, ortam sıcaklığında kumsal alüvyon cevherlerinden zirkonun tercihli olarak yüzdürülmesi için basit ve etkili bir flotasyon ayırma yöntemi önermektedir.

Mevcut buluşun yöntemi şu şekilde gerçekleştirilir: Zirkon, rutil, ilmenit, leukosen, anataz ve kuvars gibi mineraller içeren manyetik atıklar, 30% katı madde konsantrasyonuna ayarlanır. Belirtilen miktarda sülfürik asit eklenir ve 3 dakika boyunca kondisyonlanır; ardından, hamurun pH değerini 4,2'nin altında tutmak için 600 g/t oranında alkilhidroksi difosfonik asit eklenir, 3 dakika boyunca kondisyonlanır ve kaba konsantre elde etmek üzere 3 dakika boyunca yüzdürülür. Ardından, flotasyon hücresine 200 g/t oranında alkilhidroksi difosfonik asit ilave edilir; hamur pH'ı kaba konsantre aşamasındakiyle aynı tutulur, 2 dakika boyunca koşullandırılır ve 3 dakika boyunca yüzdürülerek bir temizleyici konsantre elde edilir. Kaba ve temizleyici konsantreler birleştirilerek nihai konsantre elde edilir. Zirkon konsantresinin kalitesini artırmak ve titanyum dioksit içeriğini azaltmak amacıyla, kaba konsantre aşamasında alkilhidroksi difosfonik asit ilavesinden önce, 300–800 g/t humik asit veya tuzları eklenebilir ve 3 dakika boyunca koşullandırma işlemi uygulanabilir.

Mevcut buluşun ayırt edici özelliği, şunun eklenmesinde yatmaktadır: 1-hidroksi-alkil-1,1-difosfonik asit kumsal alüvyon cevherlerinin manyetik atıklarından zirkonun flotasyonu sırasında, zirkon için son derece seçici bir toplayıcı olarak. Alkilhidroksi difosfonik asit, sabitleyici fonksiyonel gruplar olarak iki fosfonik asit grubu (‑PO(OH)₂) içerir. Eşsiz uzamsal geometrisi, zirkon (ZrSiO₄) yüzeyinde Zr iyonlarıyla yüksek seçiciliğe sahip bir kompleks oluşumuna yol açarken, titanyum içeren minerallerdeki Ti veya Fe iyonlarıyla kompleks oluşumu son derece zayıftır; bu da zirkon yüzeyinde seçici adsorpsiyon sağlar.

Mevcut buluşun bir diğer karakteristik özelliği ise şunun eklenmesidir: hümik asit veya tuzları (sodyum tuzu, amonyum tuzu vb.) alkilhidroksi difosfonik asit kullanılarak zirkonun tercihli flotasyonu sırasında titanyum içeren minerallerin çökeltici maddesi olarak. Hümik asit veya tuzları, Ti, Fe ve diğer iyonlarla güçlü bir kenetleme özelliğine sahiptir ve hamurda bulunan Mg ve Ca gibi metal iyonlarının yarattığı parazit etkilerini ortadan kaldırabilir, böylece titanyum içeren minerallerin ve kuvarsın bastırılmasını artırır, köpük koşullarını düzenler, köpükteki mekanik sürüklenmeyi azaltır ve alkilhidroksi difosfonik asidin zirkon için tercihli flotasyon performansını mükemmelleştirir.

Alkilhidroksi difosfonik asidin dozajı, kaba arıtma aşaması için genellikle 400–800 g/t, tercihen 300–600 g/t; temizleyici aşaması için ise 100–200 g/t’dir. Hümik asit veya tuzlarının dozajı tercihen 300–800 g/t'dir ve bunlar kaba ayırma, temizleyici veya arındırıcı aşamalarda eklenebilir. Alkilhidroksi difosfonik asit ile zirkonun tercihli flotasyonu, büyük ölçüde hamurun pH değerine bağlıdır; bu değer genellikle sülfürik asit ile 4,2'nin altına ayarlanır.

Zirkon flotasyonu için 26,5% ZrO₂ ve 11,5% TiO₂ içeren bir kumsal alüvyon cevherinden elde edilen manyetik atıklarda, mevcut buluşun yöntemi kullanılarak laboratuvar ölçeğinde testler gerçekleştirilmiş ve olumlu ayırma sonuçları elde edilmiştir. pH değeri 4,2'nin altında olan geniş bir asidik ortamda, toplayıcı olarak yalnızca alkilhidroksi difosfonik asit kullanıldığında, sadece bir kaba ayırma ve bir temizleme aşamasından sonra, 61,5%'nin üzerinde ZrO₂ içeren bir zirkon konsantresi elde edilmiştir (beslemedeki saf zirkon 68,5% ZrO₂ içerir) içeren bir zirkon konsantresi elde edilmiştir; bu konsantrasyonda zirkon geri kazanımı %'yi aşarken, titanyum dioksit geri kazanımı %'nin altında kalmıştır. Ek bir temizleme aşaması uygulanırsa, 65%'nin üzerinde ZrO₂ içeren bir zirkon konsantresi kolaylıkla elde edilebilir. Kaba arıtma aşamasında 300–800 g/t oranında hümik asit veya tuzları eklendiğinde, elde edilen zirkon konsantresindeki TiO₂ içeriği 4,4%'den (sadece alkilhidroksidifosfonik asit kullanıldığında) 0,8%'nin altına düşerken, zirkon geri kazanımı değişmemiştir.