Depressione dell'ematite verde per la separazione per flottazione selettiva inversa dal quarzo mediante farina di semi di carrube

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8980 (2023) Citare questo articolo

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La flottazione cationica inversa è attualmente la principale tecnica di lavorazione per l'aggiornamento dell'ematite fine dai silicati. La flottazione è nota come metodo efficiente di arricchimento minerale che tratta sostanze chimiche potenzialmente pericolose. Pertanto, l’utilizzo di reagenti di flottazione ecologici per tale processo rappresenta un’esigenza emergente per lo sviluppo sostenibile e la transizione verde. Come approccio innovativo, questa indagine ha esplorato il potenziale della farina di semi di carrube (LBG) come depressore biodegradabile per la separazione selettiva dell'ematite fine dal quarzo attraverso la flottazione cationica inversa. Sono state condotte varie condizioni di flottazione (flottazione micro e batch) e i meccanismi di adsorbimento di LBG sono stati esaminati mediante diverse analisi (misurazione dell'angolo di contatto, adsorbimento superficiale, misurazioni del potenziale zeta e analisi FT-IR). Il risultato della microflottazione ha indicato che il LBG potrebbe deprimere selettivamente le particelle di ematite con un effetto trascurabile sulla galleggiabilità del quarzo. La flottazione di minerali misti (miscela di ematite e quarzo in vari rapporti) ha indicato che l'LGB potrebbe migliorare l'efficienza di separazione (recupero dell'ematite> 88%). I risultati della bagnabilità superficiale hanno indicato che anche in presenza del collettore (dodecilammina), LBG ha diminuito il lavoro di adesione dell'ematite e ha avuto un leggero effetto sul quarzo. L'LBG viene adsorbito selettivamente mediante legami idrogeno sulla superficie dell'ematite sulla base di varie analisi superficiali.

A causa della notevole domanda di ferro e acciaio in vari settori, i minerali di ossido di ferro finemente disseminati di bassa qualità e con una mineralogia complessa sono stati considerati come risorse di ferro e lavorati con diverse tecniche di miglioramento1. È stato ben documentato che la separazione per flottazione inversa (cationica/anionica) è la pratica di lavorazione più completa per arricchire minerali di ematite di basso grado, in cui le liberazioni minerali avvengono in frazioni fini2,3. I silicati, le fasi più tipiche della ganga, galleggiano attraverso i collettori cationici/anionici, mentre l'ematite viene depressa dai depressori4,5,6. Tuttavia, un volume enorme di materiali deve essere alimentato ai circuiti di flottazione per l'aggiornamento dell'ematite da questi minerali di bassa qualità, che richiedono una notevole quantità di reagenti. Questi fatti emergono dall’uso di prodotti chimici di flottazione selettivi ed ecologici durante tutto il processo, migliorando l’efficienza del processo e riducendo potenziali problemi ambientali7,8. Pertanto, sono state condotte diverse indagini per esplorare un approccio ecologico per l'aggiornamento dei minerali di ematite di bassa qualità considerando i depressori biodegradabili ecologici1,9,10,11,12,13,14,15,16,17.

Diversi depressori come l'amido18,19,20,21, la destrina9,10,17, la carbossimetilcellulosa12,13, gli acidi umici14,15 e il tannino16 sono stati esaminati con successo a tale scopo. Questi studi hanno indicato che lo sviluppo di depressori rispettosi dell’ambiente per la separazione per flottazione inversa dell’ematite faciliterebbe la transizione verde verso uno sviluppo sostenibile e una produzione più pulita. Pertanto, è essenziale esaminare vari depressori biodegradabili, come quelli a base di polisaccaridi, a base di polifenolici e a base di ligninsolfonato, per la depressione dell'ematite ed esplorare i loro meccanismi di adsorbimento attraverso la separazione selettiva.

La farina di semi di carrube (LBG) è un idrocolloide estratto dall'albero Ceratonia siliqua, noto anche come carrubo, ed è ampiamente utilizzato nell'industria alimentare22. L'LBG è un polisaccaride galattomannano ad alto peso molecolare e presenta strutture monomeriche simili alla gomma guar e alla gomma tara23. L'LBG è stato utilizzato con successo come depressore per la separazione per flottazione della calcopirite da vari minerali (Tabella 1). È stato riferito che l'LBG potrebbe essere depresso selettivamente dai minerali solforati (sfalerite, pirite e galena) e dal talco. L'LBG disattiva la superficie del talco mediante adsorbimento fisico, principalmente guidato dai legami idrogeno. Allungherebbe il piano di taglio del doppio strato elettrico sulla superficie delle particelle di talco e ridurrebbe la loro intensità di carica elettrica24. Al contrario, ha mostrato un adsorbimento chimico sulla superficie della sfalerite attraverso l'interazione con i prodotti di ossidazione25. È stato inoltre documentato che LBG mostrava fisisorbimento sulla superficie di pirite e galena, mentre questo adsorbimento era più debole sulle particelle di calcopirite23,26. Sorprendentemente, non è stata riportata l'applicazione di LBG come depressore selettivo per la separazione per flottazione di ematite-quarzo.