Flotation : en studie i några förutsättningar för selektiv flotation

DOCTORAL T H E S I S

I

19S3:Z7D

F L O T A T I O N

A study of some conditions for

selective flotation

by

Nils Johan Bolin

Division of Mineral Processing

T E K N I S K A HÖGSKOLAN I LULEÅ

UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FLOTATION

En Studie av några f ö r u t s ä t t n i n g a r f ö r s e l e k t i v f l o t a t i o n

av

Nil s Johan Bol in

AKADEMISK AVHANDLING

som med v e d e r b ö r l i g t t i l l s t å n d av

Tekniska F a k u l t e t s n ä m n d e n v i d Högskolan i Luleå

f ö r a v l ä g g a n d e av teknologie doktorsexamen

kommer a t t o f f e n t l i g e n f ö r s v a r a s å

s a l B192, Centrumhuset

Högskolan i L u l e å , torsdagen den 20 oktober 1983, kl 10.00

Fakultetsopponent

FLOTATION A s t u d y o f some c o n d i t i o n s f o r s e l e c t i v e f l o t a t i o n b y N i l s J o h a n B o l i n D i v i s i o n o f M i n e r a l P r o c e s s i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y Luleå Sweden

ABSTRACT

A STUDY OF SOME CONDITIONS FOR SELECTIVE FLOTATION

T h e z e t a p o t e n t i a l f o r o x i d e - a n d s i l i c a t e m i n e r a l s h a s

b e e n m e a s u r e d i n d i f f e r e n t p u l p l i q u i d s a n d a c o m p a r i s o n

h a s b e e n m a d e c o n c e r n i n g t h e r e s u l t s o f t h e f l o t a t i o n .

T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s u r f a c e c h a r g e o f t h e m i n e r a l

p a r t i c l e s r e f l e c t t h e c o n d i t i o n o f t h e d i s p e r s i o n o f t h e

p u l p , a n d g u i d i n g t h e s u r f a c e c h a r g e i s a w a y o f i n c r e a s i n g

t h e s e l e c t i v i t y w h e n c o n c e n t r a t i n g b y f l o t a t i o n .

T h e r e s u l t s a l s o s h o w t h a t t h e z e t a p o t e n t i a l i n d i c a t e s

how e a s i l y a m i n o r e a g e n t s a r e a d s o r b e d o n s i l i c a t e m i n e r a l s .

A s u c c e s s f u l d i s p e r s i o n i s a c o n d i t i o n f o r g o o d s e l e c t i v i t y

w i t h t h e e x c e p t i o n o f s e l e c t i v e f l o c c u l a t i o n . S e l e c t i v e

f l o c c u l a t i o n c a n b e u s e d i n f l o t a t i o n i n a c a s e o f f o r

e x a m p l e q u a r t z f l o t a t i o n w i t h a m i n e a s t h e c o l l e c t o r , t h e

i r o n m i n e r a l b e i n g f l o c c u l a t e d w i t h d e x t r i n . An e x a m p l e

i s g i v e n o f s e l e c t i v e f l o c c u l a t i o n o f b a r y t e a n d f l o t a

-t i o n o f b a r y -t e .

INNEHALLS FORTECKNING S i d S a m m a n f a t t n i n g o c h d i s k u s s i o n 1 A c k n o w l e d g e m e n t s 4 R e f e r e n s e r 5 S a m m a n f a t t n i n g a v u p p s a t s e r 6 U p p s a t s A: A u f b e r e i t u n g v o n h o c h p h o s p h o r h a l t i g e n A l Hämatiterzen i n N o r d s c h w e d e n , t i l l s a m m a n s med E r i c F o r s s b e r g . E r z m e t a l l 3 0 ( 1 9 7 7 ) 1 1 , s 5 0 5 - 5 1 0 U p p s a t s B: A s t u d y o f w a t e r g l a s s a n d i t s e f f e c t B l o n m i n e r a l s u r f a c e s d u r i n g f l o t a t i o n . A c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n i n S c a n d i n a v i a n J o u r n a l o f M e t a l l u r g y U p p s a t s C: A s t u d y o f f e l d s p a r f l o t a t i o n . C l A c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n i n E r z m e t a l l 1 0 ( 1 9 8 3 ) U p p s a t s D: A s t u d y o f m u s c o v i t e f l o t a t i o n f r o m a D l p e g m a t i t e . S c a n d i n a v i a n J o u r n a l o f M e t a l l u r g y 1 2 ( 1 9 8 3 ) 3 , s 1 1 7 - 1 2 0 . U p p s a t s E: P r o d u c t i o n o f b a r y t e a n d f l u o r s p a r f r o m E l a m i l l i n g w a s t e . S c a n d i n a v i a n J o u r n a l o f M e t a l l u r g y 1 2 ( 1 9 8 3 ) 3 : 1 3 7 - 1 4 1 U p p s a t s F: S t u d y o n t h e s e l e c t i v i t y b e t w e e n a p a t i t e F l a n d c a l c i t e d u r i n g f l o t a t i o n . A c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n i n S c a n d i n a v i a n J o u r n a l o f M e t a l l u r g y

FLOTATION

En S t u d i e a v några förutsättningar för s e l e k t i v f l o t a t i o n .

1 . SAMMANFATTNING OCH DISKUSSION

F l o t a t i o n är e n u n i v e r s i e l l m e t o d för a t t s k i l j a o l i k a m i n e r a l från v a r a n d r a . F l o t a t i o n är även e n a v de få m e t o d e r som f u n g e r a r b r a v i d s e p a r a t i o n a v f i n m a l d a p a r t i k l a r . S e l e k t i v i t e t e n v i d s e p a r a t i o n e n är d o c k i b l a n d otillfredsställande på g r u n d a v dålig k o l l o i d a l k o n t r o l l a v pulpmiljön. F l o t a t i o n som p r o c e s s u p p f a n n s u n d e r s e n a r e d e l e n a v 1 8 0 0 t a l e t men d e n i n d u s t r i e l l a användningen t o g f a r t först p å 1 9 2 0 -t a l e -t . Den i n d u s -t r i e l l a -tillämpningen i s-törre s k a l a b a s e r a d e s p å upptäckten a v o l i k a o r g a n i s k a , s y n t e t i s k t framställda y t a k t i v a m e d e l . D e s s a t e n s i d e r e r s a t t e o l j o r o c h medförde a t t e n s e l e k t i v f l o t a t i o n a v framförallt s u l f i d m a l m e r k u n d e u t v e c k l a s . S e n a r e u t v e c k l a d e s f l o t a t i o n s m e t o d e r även för o x i d -m i n e r a l v a r v i d t e x fettsyratvålar användes. K a t j o n s a -m l a r e f r a m k o m v i d s l u t e t a v 1 9 3 0- t a l e t o c h möjliggjorde f l o t a t i o n av s i l i k a t m i n e r a l . E t t s t o r t a r b e t e h a r l a g t s n e d p å u t v e c k l a n d e a v s e l e k t i v a s a m l a r r e a g e n s e r o c h kartläggande a v o p t i m a l a k e m i s k a förhållanden för d e n s e l e k t i v a a d s o r p t i o n e n . E n s t o r d e l a v a r b e t e t h a r v a r i t e m p i r i s k o c h är så än i d a g . Ansträngningar h a r d o c k g j o r t s för a t t k e m i s k t förklara v a d som s t y r d e n s e l e k t i v a a d s o r p t i o n e n a v s a m l a r r e a g e n s e n . I S v e r i g e påbörjade d u R i e t z u n d e r 1 9 4 0- t a l e t löslighets-bestämningar för m e t a l l e r o c h s a m l a r r e a q e n s s a m t e t t a n t a l j o n e r a v i n t r e s s e . R e s u l t a t e n p u b l i c e r a d e s första gången 1953 ( 1 ). Du R i e t z k a l l a d e a d s o r p t i o n e n för "förankrad utfällning" o c h mätningarna utfördes v i d ungefär d e n

s a m l a r r e a g e n s k o n c e n t r a t i o n som används v i d f l o t a t i o n . Även om många h a r a c c e p t e r a t t e o r i n h a r d e n ännu i c k e k u n n a t v e r i f i e r a s genom mätningar p å m i n e r a l y t o r . H i t t i l l s använda m e t o d e r h a r utgått från k e m i s k a lösningar. Därmed k a n i n t e hänsyn t a s t i l l a t t m i n e r a l p a r t i k l a r n a s närmiljö k a n ha a v v i k a n d e sammansättning än pulpvätskan i övrigt. Hänsyn k a n e j h e l l e r t a s t i l l a t t m e t a l l a t o m e r som är b u n d n a t i l l e n m i n e r a l y t a h a r r i k t a d e b i n d n i n g s k r a f t e r v i l k a bör v a r a

2

o l i k a m o t b i n d n i n g s k r a f t e r k r i n g e n m e t a l l j o n . K i n e t i k e n för a d s o r p t i o n e n o c h d e s o r p t i o n a v s a m l a r r e a g e n s h a r e j förklarats e l l e r bestämts med hjälp a v uppställda t e o r i e r . T r o t s invändningarna h a r t e o r i e r n a i många f a l l k u n n a t v a r a t i l l l e d n i n g för v a l a v f l o t a t i o n s p a r a m e t r a r .

Föreliggande a r b e t e b e h a n d l a r d i s p e r g e r i n g , f l o c k n i n g o c h k o a g u l e r i n g a v m i n e r a l p a r t i k l a r som f e n o m e n o c h som m e d e l för a t t uppnå bättre s e l e k t i v i t e t m e l l a n m i n e r a l v i d f l o t a t i o n s -a n r i k n i n g . D e t f i n n s önskemål om -a t t uppnå bättre s e l e k t i v i t e t v i d s p e c i e l l t o x i d m i n e r a l f l o t a t i o n . Därför h a r o l i k a o x i d -o c h s i l i k a t m i n e r a l s t u d e r a t s men r e s u l t a t e n är även i v i s s mån tillämpbara v i d s u l f i d m a l m s a n r i k n i n g . Dispergeringsförhållanden u n d e r f l o t a t i o n e n h a r först p å s e n a r e t i d s t u d e r a t s i större o m f a t t n i n g i S v e r i g e . Förutom de r e s u l t a t som f r a m k o m m i t i n o m a n d r a undersökningar i S v e r i g e h a r u t v e c k l i n g e n u t o m l a n d s g i v i t i m p u l s e r t i l l d e t utförda a r b e t e t . Undersökningar h a r pågått p å f l e r a håll för a t t f i n n a m e t o d e r för a t t åstadkomma s e l e k t i v f l o c k n i n g o c h u t n y t t j a d e t i s e p a r a t i o n s s y f t e . D e t i n t r e s s a n t a s t e e x e m p l e t är a n r i k n i n g s p r o c e s s e n i T i l d e n (2) som är d e n e n d a i d r i f t v a r a n d e p r o c e s s med s e l e k t i v f l o c k n i n g som p r o c e s s t e g . I T i l d e n d i s p e r g e r a s gråbergsmineralen genom t i l l s a t s e r a v NaOH o c h v a t t e n g l a s v a r e f t e r järnmineralen f l o c k a s med d e x t r i n . Den s e l e k t i v a f l o c k n i n g e n u t n y t t j a s för a v s k i l j n i n g a v f i n a

gråbergspartiklar, främst k v a r t s , som försteg t i l l k o n v e n t i o n e l l s i l i k a t f l o t a t i o n . Den s t o r a b e t y d e l s e n a v dispergeringsförhållanden i p u l p e n v i d f l o t a t i o n f r a m k o m v i d e t t a r b e t e med n i c k e l f l o t a t i o n u r p e r i d o t i t e r a v K i h l s t e d t e t a l ( 3 ). N i c k e l f l o t a t i o n u r p e r i d o t i t e r n a l y c k a d e s först e f t e r d i s p e r g e r i n g genom s t o r a t i l l s a t s e r a v v a t t e n g l a s . A r b e t e t med a n r i k n i n g a v f o s f o r r i k a järnmalmer i u p p s a t s A g a v y t t e r l i g a r e belägg för a t t dispergeringsförhållanden i f l o t a t i o n s p u l p e n är v i k t i g a . E f t e r s o m v a t t e n g l a s är e t t o f t a använt d i s p e r g e r i n g s m e d e l v i d f l o t a t i o n a v o x i d m i n e r a l h a r v a t t e n g l a s e t s e f f e k t p å m i n e r a l e n s z e t a p o t e n t i a l s t u d e r a t s i u p p s a t s B. I u p p s a t s B r e d o v i s a s även adsorptionsmätningar av S i O k o m p o n e n t e n på o l i k a m i n e r a l s a m t r e s u l t a t a v k v a r t s

-3 f l o t a t i o n u r e n k a l k s t e n . U r r e s u l t a t e n d r a s s l u t s a t s e n a t t resultatförbättringen v i d v a t t e n g l a s t i l l s a t s e n b e r o r p å v a t t e n g l a s e t s d i s p e r g e r a n d e e f f e k t . I u p p s a t s C r e d o g ö r s för s t u d i u m a v f l o t a t i o n s s y s t e m e t fältspat-kvarts. D e l s s t u d e r a d e s z e t a p o t e n t i a l e n d e l s

s t u d e r a d e s f l o t a t i o n a v fältspat med o c h u t a n fluorvätesyra. R e s u l t a t e n v i s a r a t t z e t a p o t e n t i a l e n a v s p e g l a r möjligheterna t i l l s e l e k t i v f l o t a t i o n a v fältspat från k v a r t s . Fältspaten s k a l l h a så s t o r t n e g a t i v t värde som möjligt medan k v a r t s e n bör v a r a n o l l a d d a d e l l e r p o s i t i v t l a d d a d . V i d s t u d i u m a v m u s k o v i t f l o t a t i o n i u p p s a t s D v i s a s a t t s e l e k t i v i t e t e n m o t fältspat o c h k v a r t s k a n förbättras om d e s s a m i n e r a l görs n o l l a d d a d e e l l e r p o s i t i v t l a d d a d e . S l u t s a t s e n b l i r a t t a m i n r e a g e n s e r n a s a d s o r p t i o n p å k v a r t s o c h fältspat t i l l s t o r d e l s t y r s a v m i n e r a l e n s z e t a p o t e n t i a l . Detsamma bör gälla i v a r i e r a n d e g r a d för a l l a s i l i k a t m i n e r a l . S k i k t - m i n e r a l som m u s k o v i t h a r ojämnt fördelad y t l a d d n i n g

o c h därmed k a n förutsättningarna för a d s o r p t i o n a v a m i n r e a g e n s e r v a r i e r a på o l i k a y t o r a v d e n n a t y p a v m i n e r a l .

I u p p s a t s E redogörs för e n m e t o d a t t åstadkomma s e l e k t i v f l o c k n i n g a v b a r y t i k o m b i n a t i o n med f l o t a t i o n . R e s u l t a t e n v i d b a r y t f l o t a t i o n med e t t s u l f o n a t r e a g e n s o c h e t t s u l f a t r e a g e n s jämförs. När s u l f a t r e a g e n s e t används erhålls f l o c k n i n g men i n t e när s u l f o n a t r e a g e n s e t används. E f t e r s o m z e t a p o t e n t i a l e n i båda f a l l e n b l i r s t a r k t n e g a t i v återstår s k i l l n a d e r i r e a g e n s e r n a s s t r u k t u r som förklaring. Den r a k a k e d j a n h o s s u l f a t r e a g e n s e t möjliggör e n b i n d n i n g m e l l a n b a r y t p a r t i k l a r n a medan d e t t a e j är möjligt med d e n krökta s u l f o n a t k e d j a n .

S l u t l i g e n redogjörs i u p p s a t s F för s t u d i e r a v a p a t i t o c h k a l c i t . Z e t a p o t e n t i a l e n s värde h o s a p a t i t o c h k a l c i t v i d t i l l s a t s a v e t t a n t a l o l i k a r e a g e n s e r r e d o v i s a s . Därutöver h a r utförts försök t i l l s e l e k t i v f l o t a t i o n av k a l c i t o c h a p a t i t . R e s u l t a t e n v i s a r a t t e n selektivitetsförbättring erhålls v i d v a t t e n g l a s t i l l s a t s b e r o e n d e p å d e s s d i s p e r g e r a n d e e f f e k t . Genom k o m b i n a t i o n a v NaOH o c h v a t t e n g l a s förbättras

d i s p e r g e r i n g e n o c h därmed även a p a t i t f l o t a t i o n e n .

T r y c k n i n g a v k a l c i t erhålls i v i s s mån genom t i l l s a t s a v

4 e f f e k t p å k a l c i t e n s löslighet. Undersökningen h a r b e h a n d l a t dispergeringsförhållanden i f l o t a t i o n s p u l p v i l k e t är e n a v de v i k t i g a s t e förutsättningarna för erhållande a v g o d s e l e k t i v i t e t v i d f l o t a t i o n s a n r i k n i n g . En a n n a n l i k a v i k t i g förutsättning är a t t d e t m i n e r a l som s k a l l f l o t e r a är e l l e r görs h y d r o f o b t medan övriga m i n e r a l s k a l l v a r a h y d r o f i l a . D e t h a r g j o r t s många undersökningar a v h u r m i n e r a l s k a l l göras h y d r o f o b a genom v a l a v s a m l a r r e a g e n s o c h miljö. Däremot h a r dispergeringsförhållanden i f l o t a t i o n s p u l p e n fått m i n d r e uppmärksamhet. O f t a omnämns r e a g e n s e r som påverkar d e n

k o l l o i d a l a s t a b i l i t e t e n som " t r y c k a r e " för e t t e l l e r f l e r a m i n e r a l . Föreliggande undersökning v i s a r a t t v a t t e n g l a s e t s " t r y c k a n d e " e f f e k t t i l l s t o r d e l b e r o r p å e n förbättring a v m i n e r a l e n s d i s p e r g e r i n g genom a t t p a r t i k l a r n a s y t l a d d n i n g p å v e r k a s . E n förstärkande e f f e k t g e s även a v d e n h y d r o f i l a karaktären h o s a d s o r b e r a t S i O ^ -En s e l e k t i v f l o t a t i o n k a n åstadkommas e n d a s t om d e t

m i n e r a l man önskar u t v i n n a är d i s p e r g e r a t från övriga m i n e r a l . En s e l e k t i v f l o c k n i n g a v d e t m i n e r a l man s k a l l f l o t e r a behöver d o c k e j v a r a h i n d e r för f l o t a t i o n e n . P a r t i k e l l a d d n i n g e n s s t o r a b e t y d e l s e för m i n e r a l p a r t i k l a r n a s d i s p e r g e r i n g h a r v i s a t s . En mätning a v z e t a p o t e n t i a l e n är därför användbar v i d s t u d i u m a v k o l l o i d a l s t a b i l i t e t . D e s s u t o m h a r v i s a t s a t t z e t a p o t e n t i a l e n a v s p e g l a r h u r lätt a m i n r e a g e n s e r a d s o r b e r a s p å s i l i k a t m i n e r a l . ACKNOWLEDGEMENTS J a g önskar t a c k a P r o f e s s o r E r i c F o r s s b e r g för h a n s stöd. U t a n d e t t a stöd s k u l l e a r b e t e t a l d r i g h a a v s l u t a t s . T e k n l i c P e r G B r o m a n h a r s t u d e r a t m a n u s k r i p t e t o c h g i v i t många värdefulla råd inför p u b l i c e r i n g e n för v i l k e t j a g är m y c k e t t a c k s a m .

J a g v i l l också t a c k a p e r s o n a l e n v i d A v d e l n i n g e n för m i n e r a l t e k n i k som p å e t t förtjänstfullt sätt hjälpt m i g både v i d försökens utförande o c h v i d framställande a v a r t i k l a r n a .

5 A r b e t e t utfördes u n d e r t i d e n 1974 - 1980 med f i n a n s i e l l t stöd a v S t y r e l s e n för t e k n i s k u t v e c k l i n g (STU) o c h L u o s s a v a a r a - K i i r u n a v a a r a AB (LKAB) ( U p p s a t s A ) . REFERENSER 1. Du R i e t z , C. K e m i s k a p r o b l e m v i d f l o t a t i o n a v s u l f i d m a l m I V A 2 4 ( 1 9 5 3 ) 6 , s 2 5 7 - 2 6 6 . 2 . J a c o b s , W. P a p a c e k , H, B r e n n e c k e F l o t a t i o n o f I r o n O r e s . U p p s a t s p r e s e n t e r a d v i d s y m p o s i e t The I r o n O r e I n d u s t r y T o d a y a n d T o m o r r o w , Luleå 197E 3 . K i h l s t e d t , P. G. B r o m a n , P. G. B o l i n , N. J . U t v e c k l i n g a v m e t o d e r för u t v i n n i n g a v n i c k e l k o n c e n t r a t u r S v e n s k a u l t r a b a s i s k a b e r g a r t e r . S T U - r a p p o r t e r i n o m p r o j e k t 7 2 - 2 9 8 , 7 3 3 5 1 9 . 4 . L e B e l l , J . Lindström, L. E l e c t r o p h o r e t i c C h a r a c t e r i z a t i o n o f some C a l c i u m M i n e r a l s . F i n n . Chem. L e t t . ( 1 9 8 2 ) , s 1 3 4 - 1 3 8 .

SAMMANFATTNING AV UPPSATSER U p p s a t s A T i t e l : A u f b e r e i t u n g v o n h o c h p h o s h o r h a l t i g e n Hämatit-e r z Hämatit-e n i n N o r d s c h w Hämatit-e d Hämatit-e n . De m i n e r a l o g i s k a förutsättningarna för a n r i k n i n g a v några f o s f o r r i k a järnmalmer s t r a x n o r r om K i r u n a b e h a n d l a s . S k i l l -n a d e -n i s a m l a r r e a g e -n s e r s s t y r k a o c h d e s s b e t y d e l s e för a t t ge e n s e l e k t i v f l o t a t i o n d i s k u t e r a s . B e t y d e l s e n a v z e t a -p o t e n t i a l e n o c h därmed dis-pergeringsförhållanden i -p u l -p e n sätts i s a m b a n d med d e n f r a m t a g n a f l o t a t i o n s m e t o d e n för m a l m e r n a . M a l m e r n a s f i n k o r n i g h e t medför a t t e n långt d r i v e n n e d -m a l n i n g är nödvändig, c a 80 % < 32u-m . F i n -m a l n i n g e n b e t y d e r a t t e n s t a r k s a m l a r e som N a - o l e a t g e r e n o s e l e k t i v f l o t a t i o n medan e n s v a g a r e s a m l a r e som n a t r i u m a l k y l f o s f a t g e r bättre

s e l e k t i v i t e t . T i l l s a t s e r n a a v v a t t e n g l a s , Na^CO^, NaOH o c h n a t r i u m a l k y l f o s f a t e t h a r s a m t l i g a g i v i t e n sänkning a v z e t a p o t e n -t i a l e n h o s m i n e r a l p a r -t i k l a r n a . D i r e k -t e f -t e r m a l n i n g är z e t a p o t e n t i a l e n s v a g t n e g a t i v o c h p a r t i k l a r n a är därför nära e t t f l o c k a t tillstånd. Sänkningen a v z e t a p o t e n t i a l e n g e r därför e n d i s p e r g e r i n g a v p u l p e n , v i l k e t är e n förutsättning för s e l e k t i v f l o t a t i o n . A d s o r p t i o n a v S i O ^ - k o m p o n e n t e n i v a t t e n g l a s k o n s t a t e r a d e s Undersökningen g a v e j b e s k e d om v i l k a m i n e r a l som påverkades.

U p p s a t s B T i t e l : A s t u d y o f w a t e r g l a s s a n d i t s e f f e c t s o n m i n e r a l s u r f a c e s d u r i n g f l o t a t i o n . E r f a r e n h e t e r n a från a r b e t e t med järnmalmerna låg t i l l g r u n d för e t t fördjupat s t u d i u m a v dispergeringsförhållanden i f l o t a t i o n s p r o c e s s e n . I a r t i k e l n redogörs för z e t a p o t e n t i a l -mätningar som utförts med e t t a n t a l m i n e r a l o c h u n d e r o l i k a förhållanden. S p e c i e l l t h a r i n v e r k a n a v v a t t e n g l a s t i l l s a t s s t u d e r a t s . Därutöver redogörs för s t u d i e r a v h u r S i O

-7 k o m p o n e n t e n i v a t t e n g l a s a d s o r b e r a s p å o l i k a m i n e r a l . I a r t i -k e l n r e d o v i s a s även s t u d i e r a v h u r v a t t e n g l a s påver-kas när m e t a l l s a l t tillsätts e n vattenglaslösning. R e s u l t a t e n v i s a r a t t S i O ^ a d s o r b e r a s i hög g r a d p å v i s s a m i n e r a l o c h a t t a d s o r p t i o n s g r a d e n h a r samband med h u r s t a r k sänkningen a v m i n e r a l e t s z e t a p o t e n t i a l b l i r . En t e o r i p r e s e n t e r a s över a t t m i n e r a l y t o r n a b l i r l i k a k v a r t s m i n e r a l e t s y t o r när S i O ^ k o m p o n e n t e n a d s o r b e r a s . Z e t a p o t e n t i a l e n förändras därmed m o t d e n s t a r k t n e g a t i v a z e t a -p o t e n t i a l som k v a r t s y t o r h a r i d e t s t u d e r a d e -p H ~ - i n t e r v a l l e t . V a t t e n g l a s e t s r o l l v i d f l o t a t i o n hävdas v a r a främst som d i s p e r g e r i n g s m e d e l o c h som stöd för d e n n a t e o r i redogörs för k v a r t s f l o t a t i o n från e n k a l k s t e n . Förhållandet a t t k v a r t s k a n f l o t e r a s från k a l k s t e n d i s -k u t e r a s . Den p å k a l c i t y t o r n a a d s o r b e r a d e S i O ^ - k o m p o n e n t e n b o r d e göra k a l c i t e n k v a r t s l i k o c h därmed försvåra e n s e l e k t i v f l o t a t i o n . T r e o l i k a förklaringar framläggs t i l l a t t k a l c i t e n e j f l o t e r a r .

S t u d i e r n a a v g e l b i l d n i n g när e t t m e t a l l s a l t tillsätts e n vattenglaslösning bekräftar r e s u l t a t från a n d r a undersökningar. D v s a t t v i d f l o t a t i o n bör v a t t e n g l a s e t s SiO^/Na^O-förhållande v a r a så högt som möjligt.

U p p s a t s C

T i t e l : A s t u d y o f f e l d s p a r f l o t a t i o n .

Två a v d e v a n l i g a s t e m i n e r a l e n i vår b e r g g r u n d är k v a r t s o c h fältspat.Trots a t t d e s s a m i n e r a l är v a n l i g a måste e n väsentlig a n d e l u t v i n n a s med hjälp a v f l o t a t i o n , e f t e r s o m tillräckligt r i k a f y n d i g h e t e r är o v a n l i g a .

I a r t i k e l n redogörs för zetapotentialmätningar p å k v a r t s o c h fältspat. S y f r e t med zetapotentialmätningarna h a r v a r i t a t t s t u d e r a h u r z e t a p o t e n t i a l e n förändras u n d e r fältspatflotationen.

M i n e r a l e n h a r p r e p a r e r a t s p å f l e r a sätt före mätningarna o c h mätningarna utfördes både i a v j o n i s e r a t v a t t e n o c h i p u l p -vätska från flotationsförsök.

-a

v e n t i o n e l l fältspatflotation o c h fältspatflotation i f l u o r i d -j o n f r i m i l -j ö . Försöken utfördes d e l s med e n p e g m a t i t , d e l s med a n r i k n i n g s s a n d från e t t s u l f i d m a l m s v e r k . R e s u l t a t e n v i s a r a t t k o n v e n t i o n e l l t e k n i k med fluoxvätesyra g e r bättre r e s u l t a t än d e n f l u o r i d j o n f r i a m e t o d e n . De bästa r e s u l t a t e n o a v s e t t m e t o d erhålls v i d e t t lågt pH 1.5 - 2.0. V i d d e t t a p H - i n t e r v a l l erhålls även störst s k i l l n a d m e l l a n k v a r t s o c h fältspatytornas z e t a p o t e n t i a l . T i l l s a t s e n a v fluorvätesyra g e r e n k r a f t i g förstärkning a v s k i l l n a -d e n i z e t a p o t e n t i a l . U p p s a t s D T i t e l : A s t u d y o f m u s c o v i t e f l o t a t i o n f r o m a p e g m a t i t e .

I n v e r k a n av järnrik o c h järnfattig pulpmiljö v i d m u s k o v i t -f l o t a t i o n u r e n p e g m a t i t h a r s t u d e r a t s .

R e s u l t a t e n v i s a r a t t e n järnrik miljö förbättrar s e l e k -t i v i -t e -t e n m o -t såväl k v a r -t s som fäl-tspa-t. A n l e d n i n g e n är d e n a v l a d d a n d e e f f e k t e n som järnjonerna h a r på k v a r t s o c h fältspat-y t o r n a .

M u s k o v i t e n h a r genom s i n g e o m e t r i s k a f o r m e n y t l a d d n i n g som är ojämnt fördelad. E f t e r s o m m u s k o v i t e n k a n f l o t e r a i e n järnrik m i l j ö är d e t t r o l i g t a t t s a m l a r r e a g e n s e t a d s o r b e r a s p å g r u n d a v a t t m u s k o v i t e n h a r k v a r e n n e g a t i v y t l a d d n i n g åtminstone p å e n d e l a v m i n e r a l y t a n . U p p s a t s E T i t e l : P r o d u k t i o n o f b a r y t e a n d f l u o r s p a r f r o m a m i l l i n g w a s t e . I a r t i k e l n r e d o v i s a s e n undersökning a v b a r y t o c h f l u s s p a t -f l o t a t i o n -från a n r i k n i n g s s a n d . H a l t e r n a a v b a r y t o c h f l u s s p a t är m y c k e t låga i a n r i k n i n g s -s a n d e n jämfört med n o r m a l a m a l m h a l t e r . Genom användande a v n a t r i u m a l k y l s u l f a t som s a m l a r r e a g e n s h a r b a r y t p a r t i k l a r n a f l o c k a t s o c h f l o c k a r n a h a r k u n n a t s f l o t e r a s med g o d s e l e k -t i v i -t e -t .Med e -t -t s u l f o n a -t r e a g e n s k u n d e samma k o n c e n -t r a -t h a l -t

9 o c h u t b y t e uppnås men först e f t e r f e m r e p e t e r i n g s s t e g m o t e t t e l l e r högst två när a l k y l s u l f a t e t användes.Dessutom v a r rå-f r o t a t i o n s t i d e n ungerå-fär t r e gånger så lång när s u l rå-f o n a t r e a g e n s e t användes. V i d f l u s s p a t f l o t a t i o n e n uppnåddes e n d a s t c a 60 % CaF^ , men högre h a l t e r bör k u n n a uppnås v i d f o r t s a t t u t v e c k l i n g s -a r b e t e .

Den s e l e k t i v a f l o c k n i n g som uppträder föreslås b e r o på a t t a l k y l s u l f a t e t h a r e n r a k kolvätekedja. Kolvätekedjan o r i e n t e r a r s i g vinkelrätt m o t m i n e r a l y t a n o c h kolvätekedjorna k a n g r i p a i n i v a r a n d r a när b a r y t p a r t i k l a r n a k o l l i d e r a r . S u l f o n a t r e a g e n s e t s kolvätekedja är g r e n a t o c h därför h i n d r a s e n i n t i m k o n t a k t m e l l a n kolvätekedjorna. U p p s a t s F T i t e l : S t u d y o n t h e s e l e c t i v i t y b e t w e e n a p a t i t e a n d c a l c i t e d u r i n g f l o t a t i o n . I a r t i k e l n r e d o v i s a s e n s y s t e m a t i s k genomgång a v z e t a p o t e n -t i a l e n s värde h o s k a l c i -t o c h a p a -t i -t i närvaro av e -t -t a n -t a l r e a g e n s e r . Kartläggningen a v några a k t u e l l a r e a g e n s e r s i n v e r k a n på z e t a p o t e n t i a l e n g e r e t t u n d e r l a g för bedömning av d i s p e r g e r i n g s -förhållanden i f l o t a t i o n s p u l p e n . Därutöver h a r e n t i d i g a r e föreslagen m e t o d t i l l s e l e k t i v k a l c i t / a p a t i t - f l o t a t i o n p r o v a t s . R e s u l t a t e n bekräftade ånyo a t t d e n föreslagna m e t o d e n f u n g e r a r . E n jämförelse a v r e s u l t a t e n från flotationsförsöken o c h zetapotentialmätningarna v i s a r a t t v a t t e n g l a s förbättrar s e l e k -t i v i -t e -t e n m e l l a n k a l c i -t o c h a p a -t i -t p å g r u n d a v s i n d i s p e r g e r a n d e e f f e k t . Även Na CO g e r e n d i s p e r g e r a n d e e f f e k t men h a r d e s s u t o m sänkt f l o t a t i o n s v i l l i g h e t e n h o s k a l c i t o c h a p a t i t . D e t t a föreslås b e r o p å a t t lösligheten h o s m i n e r a l e n s ä n k s . E n t r y c k a n d e e f f e k t p å k a l c i t erhålls även v i d g e n o m l u f t -n i -n g a v p u l p e -n u -n d e r lå-ng t i d v a r v i d o r s a k e -n k a -n v a r a l i k a r t a d . D v s d e n C 02 ( g ) som p u l p e n utsätts för k a n tänkas ge lägre

10

Mätningar som utförts p å a n n a t håll h a r v i s a t a t t l u f t e n s CO^-innehåll k a n påverka v i s s a m i n e r a l s t a r k t .

Genom a t t k o m b i n e r a NaOH med v a t t e n g l a s erhålls e n bättre d i s p e r g e r i n g o c h e n förbättring a v a p a t i t f l o t a t i o n e n .

AUFBEREITUNG VON HOCHPHOSPHORHALTIGEN HAMATITERZEN I N NORDSCHWEDEN b y N i l s J o h a n B o l i n D i v i s i o n o f M i n e r a l P r o c e s s i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , L u l e å , Sweden E r z m e t a l l 3 0 ( 1 9 7 7 ) 1 1 , s 5 0 5 - 5 1 0 .

æ

D R . RIEDERER V E R L A G G M B H S T U T T G A R T

E r i c F o r s s b e r g , Nils J o h a n Bolin

Aufbereitung von hochphosphorhaltigen Hämatiterzen

in Nordschweden

In Schweden sind bis heute meistens leicht aufbereitbare Magnetiteisenerze abgebaut worden. Außer diesen Erzen gibt es bedeutende Reserven von Hämatiteisenerzen. Nördlich der Stadt Kiruna liegen einige apatitreiche Hämatiteisenerze, die extrem feinkörnig sind. Bei der Flotationsaufbereitung dieser Erze treten durch die Feinkörnigkeit große Selektivitätsprobleme auf.

Der g e s a m t e A p a t i t i n h a l t der s c h w e d i s c h e n Eisenerze e n t s p r i c h t c a . 26 M i o . t Phosphor. Der ü b e r w i e g e n d e Teil, 25 M i o . t, liegt in N o r d s c h w e d e n . Der A p a t i t i n h a l t der jährlich exportierten Eisenerzkonzentrate e n t s p r i c h t 170000 t P h o s p h o r , w ä h r e n d der V e r b r a u c h an R o h -material für die D ü n g e m i t t e l h e r s t e l l u n g bei c a . 7 0 0 0 0 t

liegt [ 1 ] . 1975 w u r d e n A p a t i t k o n z e n t r a t e mit 9000 t Phosphor hergestellt.

Die g r ö ß t e n Eisenerzreserven in S c h w e d e n liegen in der Nähe der S t a d t Kiruna. Einige kleinere Erzkörper, die s o g . Per Geijer-Erze liegen e t w a s n ö r d l i c h v o n Kiruna. Diese Erze sind e x t r e m f e i n k ö r n i g u n d haben meistens

Prof. Tekn. Dr. £ Forssberg und Dipl.-Ing. N. J. Bolin, Institut für Aufbereitung, Technische Universität Lulea, S-95187 Lulea (Schweden).

Vortrag des Erstgenannten anläßlich der 3. Arbeitstagung des Fachausschusses für Erzaufbereitung der GDMB „100 Jahre erstes Flotationspatent" am 25. März 1977 in Bad Harzburg.

506 E. Forssberg, N. J . Bolin: Aufbereitung von Hämatiterzen ERZMETALL

Bild 1. Eisenerzvorkommen in der Umgebung von Kiruna (nach [2])

H ä m a t i t als Eisenmineral. In d e m s o g . Henry-Erz ist a u c h ein Teil M a g n e t i t e n t h a l t e n . Die Per Geijer-Erze f ü h r e n auch einen h o h e n Gehalt an P h o s p h o r . Die Form u n d Lage der Erze geht aus Bild 1 hervor. Das Einfallen ist ca. 50 bis 70° nach O s t e n .

Zahlentafel 1

Die Zusammensetzung der Erzvorkommen bei Kiruna

Vorkommen Fläche Tiefe1 Re- Gehalte Mengen

serven Fe P Fe P m2 Mio. t % Mio. t Rektor 20 000 250 20 33 3,5 6,6 0,70 Henry 24 000 100 10 45 4,5 4,5 0,45 Nukutus 35 000 100 14 40-45 4 5,6 0,56 Haukivaara 20 000 100 8 50 2,5 4,0 0,20 Lapp-Erz -100 000 - 1 2 5 ~100~ 40-45 - 4-5 - 4 0 - 4 1 Für die Mengenberechnung

Eine B e r e c h n u n g der Erzwertes ergibt unter Einschluß einer g r o ß e n Sicherheitsspanne einen s o l c h e n v o n ca. 15 M r d . Skr, rechnet m a n das Lapp-Erz n i c h t mit einem solchen v o n ca. 5 M r d . Skr.

A . M i n e r a l o g i s c h e E i g e n s c h a f t e n

Die S t r u k t u r e n der Per GeijerErze sind äußerst k o m p l i -ziert, besonders hinsichtlich der A u f s c h l u ß m a h l u n g . Dieses h ä n g t v o n den Erzmineralen a b , die äußerst f e i n k ö r n i g s i n d , m i t Einschlüssen v o n A p a t i t u n d Ber-gemineralen in den Eisenmineralen. Die K o r n g r ö ß e des A p a t i t s u n d der Bergeminerale beträgt bis zu 30 u m . Die H ä m a t i t k ö r n e r haben meistens einen Durchmesser bis zu 40 u m , j e d o c h k o m m e n h ä u f i g Körner bis 100 u m vor mit Einzelkörnern bis 500 u m G r ö ß e (Bild 2).

Der M a g n e t i t ist in variierender Erstreckung in H ä m a t i t u m g e w a n d e l t , u n d diese Körner weisen D u r c h m e s s e r z w i s c h e n 100 u n d 500 u m auf. Diese mehr oder w e n i g e r u m g e w a n d e l t e n M a g n e t i t k ö r n e r weisen eine g r o ß e A n z a h l v o n Einschlüssen an A p a t i t u n d Bergemineralen auf. Die Einschlüsse sind ca. 0,1 bis 5 um in D u r c h -messer g r o ß , k ö n n e n aber m a n c h m a l auch 10 u m g r o ß sein (Bild 3).

H a l b q u a n t i t a t i v e M i k r o s o n d e n a n a l y s e n bestätigen f r ü h e r e B e o b a c h t u n g e n , d a ß T i u n d V an die Eisenmi-nerale g e b u n d e n sind u n d d a ß der A p a t i t MiEisenmi-nerale seltener Erden e n t h ä l t . A u ß e r d e m stellte sich heraus, d a ß eine g e w i s s e M e n g e Eisen an A p a t i t g e b u n d e n sein k a n n , w o d u r c h eine Grenze gegeben ist, w i e w e i t der Eisengehalt eines A p a t i t k o n z e n t r a t e s gesenkt w e r d e n k a n n .

Bei der Herstellung v o n A n s c h l i f f e n löst sich ein Teil der Körner aus der Fläche, w a s darauf h i n d e u t e t , d a ß einige

Bild 2. Haukivaara-Erz: Hämatit weiße, Apatit graue und

Bd. 30 (1977) H. 11 E. Forssberg, N. J . Bolin: Aufbereitung von Hämatiterzen 507

Korngrenzen s c h w a c h s i n d , w a s die A u f s c h l u ß m a h l u n g erleichtert. J e d o c h w i r d diese d u r c h die g r o ß e n M e n g e n an Einschlüssen v o n A p a t i t u n d Bergemineralen in d e n Eisenträgern e r s c h w e r t .

Bild 3. Haukivaara-Erz: Magnetit teilweise in Hämatit

umge-wandelt mit Einschlüssen von Apatit und Bergeteilchen (Er-läuterungen wie zu Bild 2)

Da eine Freimahlung der 1 bis 5 u m A p a t i t e i n s c h l ü s s e in den Eisenmineralen praktisch u n m ö g l i c h ist, g i b t es eine Grenze d a f ü r , w i e w e i t m a n den A p a t i t g e h a l t i m Eisenkonzentrat i m W e g e der Flotation senken k a n n . Diese Grenze h ä n g t teils v o n d e m Verhältnis H ä m a t i t -M a g n e t i t , teils v o n der -M e n g e der Einschlüsse v o n A p a t i t im M a g n e t i t a b .

Die Bergeminerale sind Quarz u n d Kalcit m i t kleineren M e n g e n v o n M u s k o v i t , T u r m a l i n u n d A l b i t . Der Kalcit verursacht g r o ß e Probleme bei der Flotation u n d ist u n g l e i c h m ä ß i g im Erz in Schlieren verteilt. Die V e r t e i -lung des Kalcits in d e n verschiedenen Erzen ist n i c h t vollständig u n t e r s u c h t w o r d e n , j e d o c h k o m m t er o f t im Rektor-Erz vor. Bei einem z u k ü n f t i g e n u n t e r g ä n g i g e n A b b a u w i r d ein A n t e i l an Nebengestein v o n c a . 2 0 % m i t d e m Erz v e r m i s c h t w e r d e n , sollte z . B . ein S c h e i -b e n -b r u c h -b a u als A -b -b a u m e t h o d e g e w ä h l t w e r d e n . D e s w e g e n ist die M i n e r a l z u s a m m e n s e t z u n g des H a n g e n d e n v o n großer B e d e u t u n g . M i t A u s n a h m e des H a u k i v a a r a V o r k o m m e n s bestehen die direkten K o n -t a k -t - H a n g e n d s c h i c h -t e n aller E r z v o r k o m m e n aus Kali-feldspaten u n d Quarz m i t kleineren M e n g e n an Serizit u n d T u r m a l i n in höheren Partien. Das H a n g e n d e des Haukivaara-Erzes besteht aus Quarzitsandstéin.

B. A u f b e r e i t u n g s u n t e r s u c h u n g e n /. Voraussetzungen

Die mineralogischen Eigenschaften der Per Geijer-Erze zeigen, d a ß die Flotation die a m besten geeignetste A u f b e r e i t u n g s m e t h o d e ist, u m akzeptable Gehalts- u n d A u s b r i n g e n s w e r t e zu erzielen.

Das Ziel der U n t e r s u c h u n g e n ist g e w e s e n , o p t i m a l e Konzentrate zu erhalten. Für das A p a t i t - K o n z e n t r a t bedeutet dieses einen h o h e n P h o s p h o r - G e h a l t , w e n n m ö g l i c h über 1 7 % P, w ä h r e n d die Gehalte an Cl, Fe, A I u n d CaO, g e b u n d e n an Calzit, so niedrig w i e m ö g l i c h liegen sollten. Für das Eisen-Konzentrat w ü n s c h t e m a n sich einen Fe-Gehalt v o n über 68 bis 6 9 % u n d einen P-Gehalt v o n unter 0 , 1 0 % , w e n n m ö g l i c h 0 , 0 0 7 % P. Der Alkali-Gehalt sollte n i c h t 0 , 2 0 % ü b e r s c h r e i t e n , der

S i 02- G e h a l t n i c h t über 1 % . A u ß e r d e m sollte sich das

Eisenerzkonzentrat zur Herstellung v o n Pellets e i g n e n ;

d a f ü r ist eine der w i c h t i g s t e n V o r a u s s e t z u n g e n , d a ß das K o n z e n t r a t keine h y d r o f o b e n Beläge hat.

Da der A p a t i t m e h r als die Hälfte des Erzwertes der Per Geijer-Erze a u s m a c h t , m u ß der A p a t i t als ein verkaufs-fähiges K o n z e n t r a t g e w o n n e n w e r d e n . A m einfachsten kann dieses d u r c h g e f ü h r t w e r d e n , indem der A p a t i t zuerst f l o t i e r t w i r d . Danach w e r d e n die Bergeminerale abflotiert u n d das Eisenerzkonzentrat aus den A b g ä n g e n der F l o t a t i o n als S e d i m e n t a t i o n s p r o d u k t g e w o n -n e -n . Hierdurch k a -n -n ei-n h y d r o f o b e r Belag der Eise-n- Eisen-erzminerale v e r m i e d e n w e r d e n .

//. Flotationsuntersuchungen im Labormaßstab

Die Flotationsversuche w u r d e n in Labor-Flotationszellen v o m T y p Fagergren d u r c h g e f ü h r t . Die Zellen haben ein V o l u m e n v o n 3,2 I u n d sind d o p p e l w a n d i g , u m eine T e m p e r a t u r r e g l u n g über einen Z i r k u l a t i o n s T h e r m o s t a -ten d u r c h f ü h r e n zu k ö n n e n . Ein großer Teil der Versuchsarbeit n a h m die E r p r o b u n g verschiedener S a m m -lerreagenzien f ü r A p a t i t in A n s p r u c h . Die besten Re-sultate w u r d e n m i t einen N a t r i u m a l k y l p h o s p h a t , ge-n a ge-n ge-n t F 452, erzielt. A u c h eige-n a m p h o t e r e s A m i ge-n , OL 30, u n d ein S u l p h o n a t , Berol-475 zeigten gute Selektivität u n d hohes A u s b r i n g e n . In der Tabelle 1 w e r d e n die u n t e r s u c h t e n Reagenzien a u s g e w i e s e n .

Tabelle 1

Untersuchte Flotationsreagenzien

Name des Sammlers Name des Herstellers

Natriumoleat

Tall oil emulsion Cyanamid (USA)

AERO Promoter 825

F452 Henkelnde GmbH

(Deutschland)

Amin OL 30 Kema Nord AB (Schweden)

Arkomon A kone Farbwerke Hoechst A G

(Deutschland)

Procol CA 540 Allied Colloids (England)

Berol-475 Berol Kemi AB (Schweden)

Das Flotationsverfahren w u r d e mit F 452 als Sammler-reagenz o p t i m i e r t u n d f o l g e n d e r V e r f a h r e n s g a n g fest-gelegt:

a) M a h l u n g bis zu einer K o r n g r ö ß e v o n 8 0 % unter 32 u m .

b) E n t h ä r t u n g des W a s s e r s d u r c h Z u g a b e v o n c a . 100 g N a2C 03/ t .

c) Nach der M a h l u n g Z u g a b e v o n 800 bis 1500 g W a s -serglas/t, das ca. 15 m i n lang e i n g e m i s c h t w i r d .

d) p H - R e g e l u n g w ä h r e n d der A p a t i t f l o t a t i o n m i t NaOH auf p H 10,5 bis 1 1 .

e) Satzweise Z u g a b e v o n F 452, dazwischen jeweils Abziehen des A p a t i t s ; als S c h ä u m e r w u r d e M I B C ( M e t h y l i s o b u t h y l k a r b i n o l ) b e n u t z t .

f) V o r der B e r g e m i n e r a l f l o t a t i o n w e r d e n 700 bis 1500 g. D e x t r i n / t z u g e g e b e n u n d einige m i n e i n g e m i s c h t . g) Die Bergeminerale w e r d e n m i t Lilamin D 810 (Kema Nord A B , S c h w e d e n ) bei n a t ü r l i c h e m pH v o n c a . 9 bis 10 nach der A p a t i t - F l o t a t i o n f l o t i e r t .

h) Das A p a t i t k o n z e n t r a t w i r d in 5 S t u f e n gereinigt. i) Das Bergemineralkonzentrat w i r d in 1 oder 2 S t u f e n gereinigt.

Es ist d u r c h a u s v o n B e d e u t u n g , in w e l c h e r W e i s e F 452 zugegeben w i r d . M a n erhält eine bessere Selektivität gegenüber d e n Bergemineralen, w e n n der Sammler satzweise z u g e g e b e n u n d der A p a t i t z w i s c h e n den

508 E. Forssberg, N. J . Bolin: Aufbereitung von Hämatiterzen ERZMETALL

Z u g a b e n a b f l o t i e r t w i r d , als w e n n der S a m m l e r n u r ein oder auf w e n i g e Sätzer verteilt z u g e g e b e n w i r d (Bild 4 ) . A u ß e r d e m erhält m a n leichter einen niedrigeren Phosp h o r g e h a l t in Eisenerzkonzentrat u n d einen v e r m i n d e r -t e n Reagenzienverbrauch.

%- Gehalte: Berge Fe im P-Konz.

10 20 30 1 2 i 6 8 10 12

Bild 4. Gehalt-Ausbringen in einigen Laborversuchen

Die T e m p e r a t u r w ä h r e n d der F l o t a t i o n hat einen g e -wissen Einfluß. Versuche bei T e m p e r a t u r e n v o n 20, 30 u n d 4 0 ° C w u r d e n d u r c h g e f ü h r t . Bei h ö h e r e n T e m p e -raturen erhält m a n eine schnellere Flotation u n d einen niedrigeren Reagenzienverbrauch. Die R e i n i g u n g s f l o t a -t i o n des V o r k o n z e n -t r a -t e s bei 10 u n d 2 0 ° C zeig-t bei L a b o r v e r s u c h e n dagegen nur kleinere Unterschiede in Selektivität u n d G e s c h w i n d i g k e i t (vgl. a . d . V e r s u c h e im A b s c h n i t t B V ) .

F 452 ist ein relativ s c h w a c h e r S a m m l e r , der bei e i n e m ä h n l i c h e n Erz m i t K o r n g r ö ß e n über 100 u m n i c h t ver-w e n d e t ver-w e r d e n k o n n t e . N a t r i u m o l e a t u n d Tall oil sind starke S a m m l e r , die leicht K ö r n u n g e n v o n m e h r e r e n 100 u m Größe f l o t i e r e n . Diese starken S a m m l e r haben aber eine schlechte Selektivität bei der Flotation der äußerst f e i n k ö r n i g e n Per Geijer-Erze. Es ist also leichter, m i t e i n e m s c h w a c h e n S a m m l e r eine Selektivität zu b e k o m m e n , w e n n die K o r n g r ö ß e des Flotationsgutes z u m g r o ß e n Teil unter 10 u m liegt. Einige Resultate n a c h d e m o b e n beschriebenen A r b e i t s g a n g sind in Zahlentafel 2 gezeigt.

/ / / . Das Zetapotential und der Gehalt von speziellen Ionen in der Trübe

Die B e d e u t u n g des Zetapotentials f ü r die Flotation ist o f t diskutiert. Es herrscht j e d o c h die allgemeine M e i -n u -n g , d a ß das Zetapote-ntial ei-ne g r o ß e E i -n w i r k u -n g auf die F l o c k u n g s e i g e n s c h a f t e n hat.

Besonders gilt dieses f ü r feine K ö r n u n g e n u m u n d unter 10 u m , da diese eine relativ kleine Masse u n d die elek-t r o s elek-t a elek-t i s c h e n Kräfelek-te infolgedessen eine g r ö ß e r e Ein-w i r k u n g h a b e n . Feine Körner haben Ein-w e i t e r h i n eine

Zahlentafel 2

Produkt-Bilanzen einiger Laborversuche

N e i g u n g , v o n g r ö ß e r e n K ö r n e r n adsorbiert zu w e r d e n u n d ein P h ä n o m e n zu v e r u r s a c h e n , das auf englisch „ s l i m e c o a t i n g " ( S c h l a m m - U m h ü l l u n g ) heißt. D a d u r c h d a ß diese U m h ü l l u n g m e i s t e n s n i c h t selektiv w i r k t , w e r d e n die F l o t a t i o n s b e d i n g u n g e n der verschiedenen Minerale a u s g e g l i c h e n . Es ist also n o t w e n d i g , diese U m h ü l l u n g zu v e r h i n d e r n oder zu e n t f e r n e n , u m eine g u t e Selektivität zu erzielen. Dieses k a n n d u r c h Z u g a b e eines D i s p e r g i e r u n g s m i t t e l s , z . B . W a s s e r g l a s , zur T r ü b e erreicht w e r d e n . W a s s e r g l a s fällt als Silikagel auf eini-g e n Mineralen aus u n d v e r d r ä n eini-g t d o r t adsorbierten „ S c h l a m m " , ä n d e r t j e d o c h a u c h die L a d u n g der M i n e -r a l o b e -r f l ä c h e n .

A u c h k ö n n e n m e h r w e r t i g e Ionen in der T r ü b e auf d e n M i n e r a l o b e r f l ä c h e n adsorbiert w e r d e n u n d zu einer Ä n d e r u n g des Z e t a p o t e n t i a l s f ü h r e n . Ein praktisches Beispiel hierzu ist die Fällung v o n n e g a t i v geladenen

Suspensionen m i t A I3 +- l o n e n bei niedrigem p H . Der

Gehalt an m e h r w e r t i g e n Ionen in der T r ü b e kann also v o n B e d e u t u n g f ü r das Z e t a p o t e n t i a l sein.

M e s s u n g e n der Ionen w u r d e n m i t T r ü b e p r o b e n der L a b o r f l o t a t i o n s v e r s u c h e d u r c h g e f ü h r t . Die Proben w u r d e n z e n t r i f u g i e r t u n d das Klarwasser analysiert. Die Z e t a p o t e n t i a l m e s s u n g e n w u r d e n mit Klarwasser d u r c h g e f ü h r t , das w i e o b e n beschrieben hergestellt w u r d e . Z u diesem gab m a n einige T r o p f e n T r ü b e bis z u m Erreichen der f ü r die M e s s u n g richtigen V e r d ü n -n u -n g z u . Da Kör-ner über 10 u m sich sch-nell absetze-n k ö n n e n , m u ß m i t den M e s s u n g e n s o f o r t b e g o n n e n w e r d e n . A l s M e ß i n s t r u m e n t w u r d e ein Z e t a - M e t e r der

Zeta-Meter Inc., N e w Y o r k , v e r w e n d e t . Zahlentafel 3

zeigt die Resultate der M e s s u n g e n .

Die M e s s u n g e n d bis e in Zahlentafel 3 zeigen, d a ß der

S i 02- G e h a l t in der T r ü b e m i t der Mischzeit a b n i m m t ,

j e d o c h a n s t e i g t , w e n n der p H - W e r t v o n 9,5 auf 10,5 e r h ö h t w i r d ( M e s s u n g e n e u n d h ) . Da die zugegebene M e n g e Wasserglas ca. 270 m g S i 02/ l T r ü b e e n t s p r i c h t ,

zeigen die Resultate, d a ß eine A u s f ä l l u n g in irgendeiner Form s t a t t g e f u n d e n hat. Ein Teil der M e n g e reagiert m i t

C a2 +- u n d M g2 +- l o n e n . A u ß e r d e m m u ß auch eine

A u s f ä l l u n g auf d e n M i n e r a l o b e r f l ä c h e n e r f o l g t sein, w a h r s c h e i n l i c h als Silikagel. Es w ä r e sehr interessant, eine U n t e r s u c h u n g n a c h d e m o b e n beschriebenen Prinzip m i t reinen Mineralen d u r c h z u f ü h r e n , da hier-d u r c h hier-die Reaktionen bei Zusatz v o n Wasserglas in ein Flotationssystem w e i t e r klargelegt w e r d e n k ö n n t e n . Eine solche U n t e r s u c h u n g k o n n t e j e d o c h n i c h t i m Rahmen des a n s t e h e n d e n Projektes d u r c h g e f ü h r t w e r d e n .

Der h o h e Gehalt an F e2 +- I o n e n hat seinen G r u n d in der

A n w e s e n h e i t v o n äußerst f e i n k ö r n i g e m F e H y d r o x y d -s c h l a m m , der b e i m S c h l e u d e r n u n d der Filtration n i c h t a b g e t r e n n t w e r d e n k o n n t e (Zahlentafel 3).

Die Z e t a p o t e n t i a l m e s s u n g e n zeigen, d a ß sich das S y -s t e m direkt nach der M a h l u n g an der Flockung-sgrenze

Erz Gehalt i. d. Aufgabe %-Gehalt %-Ausbringen in % P-Konz. Fe-Konz. P-Konz. Fe-Konz.

P Fe P Fe P Fe P Fe P Fe Haukivaara 2,57 48,0 17,6 1,41 0,11 64,8 79,5 0,34 2,8 87,8 Nukutus 1,65 45,1 11,0 4,43 0,03 68,4 68,4 1,0 0,93 77,9 Rektor 0,61 42,0 4,2 16,3 0,09 64,4 60,0 3,38 5,0 52,0 Henry, Häm. 2,29 49,4 16,5 2,21 0,20 63,3 57,4 0,36 4,99 73,6 Henry, Magn. 3,50 43,5 16,5 2,31 0,17 66,4 47,4 0,53 2,24 70,3 Mischung 2,34 46,7 16,0 1,07 0,08 68,9 64,0 0,22 1,87 80,6

Bd. 30(1977) H. 11 E. Forssberg, N. J . Bolin: Aufbereitung von Hämatiterzen 509

Zahlentafel 3

Abhängigkeit von Zetapotential Zp und Gehalt an speziellen Ionen in der Trübe

Trübe lonengehalt in mg/l 2p pH F e2 + C a2 + M g2 + A I3* lonen-S SiQ2 mV a) nach d. Mahlung 8,5 0 27,2 b) wie a) mit 1500 g Wasserglas/t 9,4 2,0 3,6 c) wie a) m. 100 g N a2C 03/ t 8,9 0 13,8 d) wie c) m. 1500 g Wassergl./t, Mischzeit 5 min 9,5 52,8 7,6 e) wie d) Mischzeit 15 min 9,5 64,0 7,0 f) wie d), Mischzeit 30 min 9,5 44,8 5,4 g) wie d), Mischzeit 60 min 9,5 52,0 6,2

h) wie e), pH erhöht

m. NaOH 10,5 108,0 12,0 i) wie h) m. 8 0 g / t F 452, Mischzeit 3 min 10,5 123,0 13,0 j) wie h) m. 1500 g Dextrin/t, Misch-zeit 5 min 10,4 k) wie j) m. 80 g Amin D 810/t, Mischzeit 3 min 10,2 P-Vorkonzentrat 10,5 P-Konzentrat 3 10,2 P-Konzentrat4 10,2 Bergekonzentrat 9,9 Fe-Konzentrat 10,4 3,12 0 30,3 0 - 1 6 0,76 1,2 7,6 92,8 - 3 7 1,76 0 15,6 0 - 2 1 1,66 5,0 59,5 158,4 - 3 6 1,86 7,4 80,3 150,4 - 4 5 1,50 5,0 56,7 114,4 - 3 8 1,68 5,0 64,9 108,0 - 3 8 3,04 11,2 134,2 180,0 - 4 8 3,28 12,4 151,7 180,0 - 5 6 - 5 0 - 5 4 - 4 0 - 3 6 - 2 6 - 4 1 - 5 3 b e w e g t , w e n n W a s s e r g l a s n i c h t zugesetzt w i r d . D u r c h diesen Zusatz erhält die S u s p e n s i o n eine g u t e S t a b i l i t ä t , die d u r c h p H - E r h ö h u n g n o c h v e r s t ä r k t w i r d . W e n n schließlich der S a m m l e r z u g e g e b e n w i r d , hat die S u s -pension eine sehr g u t e Stabilität. In d e n Reinigungs-s t u f e n deReinigungs-s A p a t i t - K o n z e n t r a t e Reinigungs-s Reinigungs-s i n k t die Stabilität der S u s p e n s i o n e t w a s . Bei d e n übrigen S t u f e n hat m a n eine g u t e Stabilität w ä h r e n d der gesamten F l o t a t i o n . Z u g a b e v o n D e x t r i n v o r der B e r g e m i n e r a l f l o t a t i o n hat keine E i n w i r k u n g auf das Z e t a p o t e n t i a l .

IV. Magnetscheidung als Voranreicherung

Eine der g r ö ß t e n S c h w i e r i g k e i t e n bestand d a r i n , ein Eisenkonzentrat m i t ausreichend niedrigem Phosphor-Zahlentafel 4

Magnetscheidung

Ergebnisse von Versuchen mit Henry-Erz

Produkt Gew. %-Gehalt %-Ausbringen

% Fe P Berge Fe P Berge Aufgabe 100 38,5 3,24 27,4 100 100 100 magn. Vorkonz. 15,1 68,7 0,18 3,6 27,0 0,9 1,8 unmagn. Produkt von der Reini-gung d. Vorkonz. 1,6 53,6 1,14 17,2 2,2 0,6 1,0 magn. Konz. 13,5 70,5 0,07 1,7 24,8 0,3 0,8 unmagn. Produkt-Aufgabe zur Flotation 84,9 33,1 3,79 32,2 73,0 99,2 98,2 g eh al t zu erhalten. M i t M a g n e t s c h e i d u n g s v e r s u c h e n ist es m ö g l i c h g e w o r d e n , ein M a g n e t i t k o n z e n t r a t mit relativ niedrigem P h o s p h o r g e h a l t zu g e w i n n e n (Zah-lentafel 4).

Bei der Reinigung des m a g n e t i s c h e n V o r k o n z e n t r a t e s erhält m a n ein u n m a g n e t i s c h e s P r o d u k t m i t h o h e m P h o s p h o r - u n d Bergemineralgehalt. Dieses Produkt k a n n n u r m i t S c h w i e r i g k e i t zu akzeptablen Konzentra-t e n verarbeiKonzentra-teKonzentra-t w e r d e n , w e s h a l b es auf Halde zu geben

ist. H i e r d u r c h kann ein Teil des P h o s p h o r i n h a l t s , der m i t in das Eisenkonzentrat g e h e n w ü r d e , abgeschieden w e r d e n —, s o w i e ein Teil des Eisens, das m i t in das A p a t i t - K o n z e n t r a t gelangen w ü r d e .

Die M a g n e t s c h e i d u n g w u r d e nach d e m S c h e m a in Bild 5 d u r c h g e f ü h r t .

Aufgabe bis 80V.<.20pm

magnet.Konz. Flotationsaufgabe unmagnet. Produkt Bild 5. Schema der Magnetscheidung zur Voranreicherung

1 = Magnetscheider. 2 = Mühle

V. Versuche im halbbetrieblichen Maßstab

Diese V e r s u c h e sind n a c h d e m S c h e m a in Bild 6 d u r c h g e f ü h r t w o r d e n .

Nur der A p a t i t - F l o t a t i o n s t e i l w u r d e bis jetzt betrieben, u n d kleinere A b w e i c h u n g e n g e g e n ü b e r d e n Laborver-s u c h e n w u r d e n d u r c h g e f ü h r t . WaLaborver-sLaborver-serglaLaborver-s Laborver-s o w i e Soda w e r d e n bereits in der 2. M a h l s t u f e zugesetzt. Der p H

-510 E. Forssberg, N. J . Bolin: Aufbereitung von Hämatiterzen ERZMETALL

Zahlentafel 6

Einfluß von verschiedenen Flotationstemperaturen auf die Gehalte von P und Fe

Produkt 13.00 Uhr 15.00 Uhr 16.00 Uhr B %-Gehalt Temp. P Fe ° C (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) Aufgabe 2,57 36,3 1,60 32,2 P-Vorkonzentrat 44 46 46 P-Rücklauf 1 4,4 30,0 P-Konzentrat 1 16,5 8,32 27 8,38 20,9 39 13,2 5,7 21 P-Rücklauf 2 13,8 12,7 P-Konzentrat 2 9,87 14,7 26 11,9 11,3 26 14,3 2,62 16 P-Rücklauf 3 14,1 6,69 P-Konzentrat 3 10,7 12,3 26 13,7 13,7 21 13,5 1,79 13 Aufgabe Berge-flotation 7,20 22,5 0,21 39,8 0,14 42,0 W e r t w i r d i m M i s c h e r m i t einer a u t o m a t i s c h e n p H R e g e l p u m p e g e r e g e l t . Die V e r w e i l z e i t e n w a r e n b e d e u -t e n d länger als in d e n L a b o r v e r s u c h e n , b e s o n d e r s bei der A p a t i t - F l o t a t i o n , w o sie d a s 3 f a c h e b e t r u g e n , d . h . ca. 100 m i n g e g e n ü b e r 30 m i n . Die V e r s u c h e w u r d e n t a g s ü b e r d u r c h g e f ü h r t m i t einer D u r c h l a u f m e n g e v o n c a . 240 k g / h . Die Reagenzien w u r d e n n a c h Z a h l e n t a f e l 5 z u g e g e b e n . Zahlentafel 5

Reagenzienzusätze im halbbetrieblichen Versuch

Zugabestelle Zugabemenge in g/t

Cylpebsmühle 1500,100 N a2C 03

Mischer ca. 400 NaOH

Apatit-Vorflotation 2 x 2 5 0 F 4 5 2 , 3 0 M I B C 1. Reinigungsstufe 50 F 4 5 2 , 1 5 M I B C , ca. 150 NaOH 2. Reinigungsstufe 50 F 4 5 2 , 1 5 M I B C 3. Reinigungsstufe 50 F 4 5 2 , 1 5 M I B C Die V e r s u c h s e r g e b n i s s e z e i g t e n , d a ß die T e m p e r a t u r eine m a ß g e b e n d e B e d e u t u n g h a b e n k a n n , da n i e d r i g e T e m p e r a t u r e n d i e R e i n i g u n g e r s c h w e r e n . Da K a l t w a s ser in die S p ü l r i n n e n z u g e s e t z t w u r d e , sank d i e T e m p e r a t u r a m Ende aller V e r s u c h e in der letzten R e i n i -g u n -g s s t u f e bis a u f 10 b i s 1 4 ° C a b . Gleichzeiti-g h ö r t e die letzte R e i n i g u n g s s t u f e a u f z u arbeiten (das Ergebnis — siehe Beispiel in Z a h l e n t a f e l 6 ) . In d e m d a r g e s t e l l t e n V e r s u c h f i n g die F l o t a t i o n z w i s c h e n 13.00 u n d 15.00 U h r a n z u a r b e i t e n , w a s d u r c h die S e n k u n g d e s P-Gehaltes in der A u f g a b e zur B e r g e m i n e r a l f l o t a t i o n v o n 7,2 a u f 0,21 % e r s i c h t l i c h ist.

C . A b s c h l i e ß e n d e B e m e r k u n g

Die V e r s u c h s e r g e b n i s s e z e i g e n , d a ß d i e Per Geijer-Erze sich m i t d e m u n t e r s u c h t e n V e r f a h r e n f ü r die H e r s t e l -l u n g v o n a n n e h m b a r e n A p a t i t - u n d E i s e n k o n z e n t r a t e n e i g n e n . W ä h r e n d d e s A r b e i t e n h a b e n n e u e P r o b l e m e d i e A u f -m e r k s a -m k e i t a u f sich g e z o g e n . W a s s e r g l a s ist e i n g u t e s D i s p e r g i e r m i t t e l u n d v e r u r s a c h t d e s h a l b P r o b l e m e bei der S e d i m e n t a t i o n der F e i n s t b e r g e ( S c h l ä m m e ) G r ö -ß e r e Z u s ä t z e v o n D e x t r i n v e r u r s a c h e n P r o b l e m e bei der Filtration d u r c h V e r s t o p f u n g d e r F i l t e r g e w e b e . \ y S a t 2 w a a g e y Hydrozyklon

0

Bild 6. Schema der Versuche im halbbetrieblichen Maßstab

W i r d a n k e n Luossavaara-Kiirunavaara A k t i e b o l a g u n d d e m A m t f ü r T e c h n i s c h e E n t w i c k l u n g , S t o c k h o l m , f ü r die finanzielle U n t e r s t ü t z u n g .

Schrifttum

[1] Colbjörnsen, B.: Fosfor och Livet, Del II; Kemisk tidskr. (1973) Nr. 1 0 , 2 8 - 32.

[2] Grip, E. u. R. Frietsch: Malm i Sverige 2, norra Sverige. Almqvist ÄWiksell, Stockholm 1973.

B

A STUDY OF WATER GLASS AND I T S EFFECT ON MINERAL SURFACES DURING FLOTATION

b y N i l s J o h a n B o l i n D i v i s i o n o f M i n e r a l P r o c e s s i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , L u l e å , Sweden A c c e p t e d f o r p u b l i c a t i o n i n S c a n d i n a v i a n J o u r n a l o f M e t a l l u r g y

B l

A STUDY OF WATER GLASS AND I T S EFFECTS ON MINERAL SURFACES DURING FLOTATION By N i l s J o h a n B o l i n , D i v i s i o n o f M i n e r a l P r o c e s s i n g , T e c h n i c a l U n i v e r s i t y o f L u l e a , Sweden. t 1 INTRODUCTION W a t e r g l a s s i s o n e o f t h e m o s t w i d e l y u s e d m o d i f y i n g r e a g e n t s i n t h e f l o t a t i o n o f o x i d e m i n e r a l s . M a n u a l s (1, 2 ) c o n t a i n n u m e r o u s o b s e r v a t i o n s o n how w a t e r g l a s s i n f l u e n c e s v a r i o u s f l o t a t i o n p r o c e s s e s . T h e c o n c l u s i o n s d r a w n f r o m t h e o b s e r -v a t i o n s a r e s o m e t i m e s c o n t r a d i c t o r y . T h e a c t i -v e c o m p o n e n t s o f w a t e r g l a s s a r e s t a t e d t o b e s i l i c a t e i o n s o r c o l l o i d a l s i l i c a . D i s c u s s i o n s a l s o o c c u r i n g e n e r a l t e r m s , e . g . t h a t a d d i t i o n o f w a t e r g l a s s h a s a d e p r e s s a n t e f f e c t o n c e r t a i n m i n e r a l s . The c o n t r a d i c t i o n s s t a r t t o c r e e p i n when t h e a u t h o r s s t a t e t h e c a u s e s o f t h e s u p p r e s s a n t e f f e c t . K l a s s e n a n d M o k r o u s o v ( 1 ) , f o r e x a m p l e , r e p o r t i n v e s t i g a t i o n s i n w h i c h i t i s c l a i m e d t h a t w a t e r g l a s s i s p r e c i p i t a t e d o n t h e m i n e r a l s u r f a c e a n d t h u s p r e v e n t s c o l l e c t o r r e a g e n t f r o m b e i n g a d s o r b e d . H o w e v e r , a c c o r d i n g t o t h e same a u t h o r s E i g e l e s e t a l . h a v e s h o w n t h a t w a t e r g l a s s i n h i b i t s a d s o r p t i o n o f s o d i u m o l e a t e o n f l u o r s p a r b u t t h a t t h i s c a u s e s t h e f l u o r s p a r t o f l o a t m o r e r e a d i l y . The a i m o f t h e i n v e s t i g a t i o n r e p o r t e d i n w h a t f o l l o w s h e r e was t o s t u d y t h e d i s p e r s a n t e f f e c t o f w a t e r g l a s s o n v a r i o u s m i n e r a l s ( i . e . i t s a b i l i t y t o a c h i e v e c o l l o i d a l s t a b i l i t y ) b y m e a s u r e m e n t s o f z e t a p o t e n t i a l a n d t o c o m b i n e t h e s e r e s u l t s w i t h m e a s u r e m e n t s o f t h e a d s o r p t i o n o f t h e SxO^ c o m p o n e n t o f w a t e r g l a s s o n v a r i o u s m i n e r a l s . T h e r e s u l t s w e r e f u r t h e r i n t e n d e d t o f o r m t h e b a s i s f o r a n e v a l u a t i o n o f a s p e c i f i c f l o t a t i o n s y s t e m , v i z . f l o t a t i o n o f q u a r t z f r o m a l i m e s t o n e w i t h a n a m i n e a s t h e c o l l e c t o r r e a g e n t . C o m b i n a t i o n s o f w a t e r g l a s s w i t h p o l y v a l e n t m e t a l l i c c a t i o n s h a v e b e e n t e s t e d o v e r a l o n g p e r i o d (1) a n d t h e s u b j e c t h a s r e c e n t l y a c q u i r e d r e n e w e d t o p i c a l i t y t h r o u g h t w o p a t e n t s ( 3 , 4 ) . A f u r t h e r d e v e l o p m e n t o f t h e m e t h o d d e s c r i b e d

B2 i n t h e p a t e n t s i s b e i n g s u c c e s s f u l l y u s e d i n a s c h e e l i t e -- f l u o r s p a r s e p a r a t i o n p r o c e s s ( 5 ). T h i s h a s l e d t o a s t u d y o f r e a c t i o n s b e t w e e n w a t e r g l a s s a n d p o l y v a l e n t m e t a l l i c c a t i o n s t h r o u g h s t u d y o f g e l f o r m a t i o n a n d m e a s u r e m e n t o f t h e c u p r i c i o n c o n c e n t r a t i o n i n a w a t e r g l a s s s o l u t i o n t i t r a t e d w i t h c o p p e r s a l t .

2. METHOD AND SCOPE OF EXPERIMENTS

Z e t a p o t e n t i a l was d e t e r m i n e d b y e l e c t r o p h o r e t i c m e a s u r e -m e n t s i n a n a p p a r a t u s -made b y Z e t a - M e t e r I n c . o f New Y o r k . The e l e c t r o p h o r e t i c c e l l i s c y l i n d r i c a l a n d h a s t h e t y p e d e s i g n a t i o n I I UVA P l e x i g l a s . T a b l e 1 g i v e s p a r t i c u l a r s o f t h e m i n e r a l s u s e d i n t h e e x p e r i m e n t s . T h e m e a s u r e m e n t s w e r e made o n t h e 0 - 5 ym f r a c t i o n . The a c c u r a c y o f m e a s u r e m e n t c a n be e s t i m a t e d a t - 5 mV. T a b l e 1 D a t a o n m i n e r a l s ( 0 - 5 ym) u s e d f o r z e t a p o t e n t i a l m e a s u r e m e n t s . M i n e r a l G r a d e

F etot BaO S i 02 C a F2 K20 N a20 CaO MgO A 120

O r i g i n P o t a s s i c f e l d s p a r 0 . 1 5 S o d i c f e l d s p a r Q u a r t z 1 . 2 8 M a g n e t i t e 6 6 . 4 H e m a t i t e 6 5 . 0 F l u o r s p a r C a l c i t e C a l c i t e B a r i t e 1 3 . 3 2 . 5 95 . 6 2 . 9 7 3 . 6 2 2 . 6 0 8 0 . 5 0 . 3 7 0 . 2 9 1 . 3 6 5 1 . 3 2 . 5 6 3 . 2 N i l i v a a r a Unknown Unknown M a l m b e r g e t M a l m b e r g e t C h i n a N o r v i j a u r S t o r a V i k a Unknown The 0 - 5 ym f r a c t i o n s w e r e p r e p a r e d i n v a r i o u s w a y s : - d r y g r i n d i n g i n a l a b o r a t o r y m i l l a n d a i r s t r e a m s e p a r a t i o n ; - h a n d p o u n d i n g o f p u r e m i n e r a l s a m p l e s i n a n a g a t e m o r t a r ; - d r y g r i n d i n g i n a l a b o r a t o r y r o d m i l l , a i r s t r e a m s e p a r a t i o n , a n d g r i n d i n g t h e 2 0 - 4 0 ym f r a c t i o n i n a p o w e r e d a g a t e m o r t a r i n d e i o n i z e d w a t e r w i t h $ < l y S .

B 3 T h e z e t a p o t e n t i a l was d e t e r m i n e d f o r e a c h m i n e r a l i n d e i o n i z e d w a t e r w i t h H2S° 4 an d NaOH a s pH r e g u l a t o r s . T h e z e t a p o t e n t i a l was a l s o d e t e r m i n e d a f t e r a d m i x t u r e o f w a t e r g l a s s a t n a t u r a l pH.A s o d a w a t e r g l a s s c o m p o s e d o f 2 9 . 8 % S i 02 a n d 8.99% N a20 ( S i 02/ N a20 = 3 . 3 1 ) was u s e d i n t h e s e m e a s u r e m e n t s . I n t h e m e a s u r e m e n t s made i n d e i o n i z e d w a t e r , a s m a l l q u a n t i t y o f a m i n e r a l was a d d e d a n d t h e pH was t h e n a d j u s t e d t o t h e c o r r e c t v a l u e a s t h e m i x t u r e was s t i r r e d . T h e pH was c h e c k e d a f t e r t h e z e t a p o t e n t i a l m e a s u r e m e n t s . I n t h e m e a s u r e m e n t s made w i t h w a t e r g l a s s p r e s e n t , m i x i n g t o o k p l a c e a t a b o u t 15% s o l i d s b y v o l u m e a n d t h e w a t e r g l a s s d o s a g e v a r i e d f r o m a b o u t 50 t o 4000 g / t r e c k o n e d o n t h e c o m m e r c i a l p r o d u c t w i t h t h e a n a l y s i s s t a t e d a b o v e . A d o s a g e o f a b o u t 1000 g w a t e r g l a s s p e r t o n n e t h u s g i v e s a c o n c e n t r a t i o n i n t h e p u l p f l u i d o f a b o u t 0 . 1 2 mg S i 02 p e r m l o f t h e s o l u t i o n . To e n a b l e z e t a p o t e n t i a l m e a s u r e m e n t s t o b e made t h e p a r -t i c l e s w e r e s e p a r a -t e d f r o m -t h e l i q u i d b y c e n -t r i f u g a -t i o n a n d f i l t r a t i o n t h r o u g h OOH f i l t e r p a p e r . A d r o p o r so o f t h e o r i g i n a l s u s p e n s i o n was t h e n a d d e d t o o b t a i n a s u i t a b l e d i l u -t i o n f o r m e a s u r e m e n -t s o f -t h e z e -t a p o -t e n -t i a l . The a d s o r p t i o n o f S i 02 o n v a r i o u s m i n e r a l s a f t e r a d d i t i o n o f w a t e r g l a s s h a s b e e n s t u d i e d b y m i x i n g p u r e a i r s t r e a m s e p a r a t e d m i n e r a l o f t h e 2 0 4 0 ym f r a c t i o n w i t h a d i l u t e s o l u -t i o n o f w a -t e r g l a s s . T h e p u l p d e n s i -t y was k e p -t a -t a b o u -t 15% s o l i c b y v o l u m e a n d t h e e x t e r n a l s p e c i f i c s u r f a c e was k e p t c o n s t a n t . The same w a t e r g l a s s was u s e d a s i n t h e z e t a p o t e n t i a l m e a s u r e -m e n t s , a n d t h e c o n c e n t r a t i o n o f S i 02 i n t h e d i l u t e w a t e r g l a s s s o l u t i o n was r o u g h l y e q u i v a l e n t t o t h a t o c c u r r i n g i n v a r i o u s f l o t a t i o n p r o c e s s e s . The e x t e r n a l s p e c i f i c s u r f a c e o f t h e m i n e r a l was d e t e r m i n e d b y J . S v e n s s o n ' s (1) p e r m e a b i l i t y m e t h o d . T h e e x t e r n a l s p e c i f i c s u r f a c e i s s m a l l e r t h a n t h e t o t a l s u r f a c e a v a i l a b l e f o r a d s o r p -t i o n o f S i 02. S i n c e t h e m i n e r a l s i n q u e s t i o n a r e w e l l c r y s t a l -l i z e d , t h e i r t o t a -l a v a i -l a b -l e s u r f a c e o u g h t t o b e o f t h e o r d e r o f 150% t o 200% o f t h e e x t e r n a l s p e c i f i c s u r f a c e . As t h e p u r p o s e o f t h e i n v e s t i g a t i o n was p u r e l y c o m p a r a t i v e , i t was t h e r e f o r e f e a s i b l e t o u s e t h e e x t e r n a l s p e c i f i c s u r f a c e . T a b l e 2 l i s t s t h e e x t e r n a l s p e c i f i c s u r f a c e a n d t h e v a l u e o f k g ^ f o r t h e m i n e r a l s c o n c e r n e d ( k i s t h e t h e o r e t i c a l mesh w i d t h 8U t h r o u g h w h i c h 80% o f t h e m i n e r a l c a n p a s s ) .

B4 T a b l e 2 S p e c i f i c s u r f a c e , k a n d d e n s i t y o f e x p e r i m e n t a l m i n e r a l s . M i n e r a l S p e c i f i c 2 3 cm / cm * s u r f a c e cm / g k8 0 ym D e n s i t y g/ cm Q u a r t z 2970 1121 33 2 . 6 5 M a g n e t i t e 2950 578 2 6 . 5 5 . 1 0 H e m a t i t e 3150 605 25 5 . 2 1 F l u o r s p a r 3025 973 3 3 . 5 3 . 1 1 C a l c i t e 3240 1187 3 2 . 5 2 . 7 3 F e l d s p a r 2950 1152 34 2 . 5 6 • A c c o r d i n g t o J . S v e n s s o n A f t e r m i x i n g f o r 20 m i n u t e s ( i n o n e c a s e 80 m i n u t e s ) , t h e m i n e r a l was s e p a r a t e d b y c e n t r i f u g a t i o n , a f t e r w h i c h t h e l i q u i d was f i l t e r e d t h r o u g h a n OOH f i l t e r p a p e r . T h e l i g u i d p h a s e c l a r i f i e d i n t h i s way was a n a l y z e d f o r S i O ^ - T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e o r i g i n a l S i O ^ c o n t e n t a n d t h e S i C ^ c o n t e n t o f t h e f i l t r a t e was t a k e n a s a m e a s u r e o f t h e a m o u n t o f S i O ^ a d s o r b e d . I n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e d e g r e e t o w h i c h t h e i o n c o n c e n t -r a t i o n i n a f l o t a t i o n p u l p i n f l u e n c e s t h e z e t a p o t e n t i a l , s a m p l e s o f p u l p w e r e t a k e n b e f o r e a n d a f t e r a d d i t i o n o f w a t e r g l a s s i n t h e f l o t a t i o n o f q u a r t z f r o m N o r v i j a u r c a l c i t e . A c l a r i f i e d l i q u i d p h a s e was o b t a i n e d f r o m t h e p u l p s a m p l e s b y c e n t r i f u g a t i o n a n d f i l t r a t i o n t h r o u g h OOH f i l t e r p a p e r . Q u a r t z o r c a l c i t e p a r t i c l e s s m a l l e r t h e n 5 ym w e r e a d d e d t o t h e c l e a r l i q u i d .

The w a t e r g l a s s d o s a g e was 4000 g / t r e c k o n e d o n t h e commer-c i a l p r o d u commer-c t commer-c o n t a i n i n g 29.8% S i 02 a n d 8.99% N a ^ . I t i s s t a t e d i n t h e l i t e r a t u r e t h a t m e t a l l i c c a t i o n s h a v e a f a v o u r a b l e e f f e c t i n c o m b i n a t i o n w i t h w a t e r g l a s s . I n t h i s c o n t e x t t e s t s h a v e b e e n made t o f i n d o u t w h e t h e r t h e o r d e r i n w h i c h t h e m e t a l l i c c a t i o n s a n d w a t e r g l a s s a r e a d d e d h a s a n y s i g n i f i c a n c e ( 2 ), a n d i n some p a t e n t s ( 3 , 4 ) i t i s c l a i m e d t h a t t h e m e t a l l i c c a t i o n s s h o u l d b e m i x e d i n t o a d i l u t e s o l u t i o n o f w a t e r g l a s s b e f o r e t h e m i x t u r e i s a d d e d t o t h e f l o t a t i o n p u l p . The p a t e n t s s t a t e t h a t v e r y g o o d s e p a r a t i o n b e t w e e n d i f f e r e n t c a l c i u m m i n e r a l s c a n b e o b t a i n e d i n t h i s w a y . T h e m e t h o d i s