The utilization of hydroxypropyl methylcellulose as a flotation frother for chalcopyrite-containing ores
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2018-11-06
Department
Major/Subject
Functional Materials
Mcode
CHEM3025
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
104+15
Series
Abstract
Froth flotation is a widely applied mineral separation technique, in which minerals are enriched in a complex three-phase system (froth) that comprises of air-, liquid-, and solid phases. In the flotation process, a variety of reagents are needed to control the chemical environment of the process, and to provide the basis for the separation to happen. Frothers, which are flotation chemicals used to control the properties of air bubbles, are an example of such reagents. Recently, efforts have been made to improve the environmental performance of flotation by replacing some of the industrially applied hazardous reagents by more sustainable alternatives. In this master’s thesis, a sustainable cellulose-based frother (hydroxypropyl methylcellulose, HPMC) was studied and compared to a commercially available frother. The aim of this thesis was to understand the theory of flotation, the theory of macromolecular frothers, and the role of frothers in the flotation process in general. Furthermore, in the experimental section, an effort was made to optimize the flotation parameters for chalcopyrite separation from a pyrite-rich Cu-Zn ore, utilizing HPMC as a frother. A total of 53 experiments were conducted, studying two distinctive types of HPMC both singularly, and in mixtures with the commercial frother. Furthermore, reference experiments were conducted utilizing the commercial frother only. HPMC was found to produce very stable froths at concentrations exceeding 30ppm, and the kinetics of the HPMC-based separation were observed to be superior compared to the commercial frother. Furthermore, on its own HPMC produced very high recoveries of the valuables but failed to separate them selectively. However, when applied in mixtures with the commercial frother, the selectivity of the process could be improved, while the high recovery values were maintained (also with HPMC concentration well-below the 30ppm threshold point). In the experiments, the best separation efficiency obtained with a mixture was 69.51%, whereas the commercial frother performed slightly better at 74.67%. These values were not yet on an industrially acceptable level (due to poor pyrite depression) but they were still comparable with one another. Although further research is needed, based on these results it can be stated that HPMC seems to be a potential alternative, when it comes to improving the environmental performance of flotation.Vaahdotus on mineraaliteollisuuden yleisesti hyödyntämä erotusmenetelmä, jossa haluttu mineraali rikastetaan vaahdoksi kutsuttuun ilman, veden ja kiinteän aineen muodostamaan kolmifaasisysteemiin. Vaahdotuksessa tarvitaan useita kemikaaleja, joilla kontrolloidaan prosessin olosuhteita ja luodaan pohja halutun mineraalin rikastumiselle. Esimerkki tällaisista kemikaaleista ovat vaahdotteet, joilla säädellään vaahdon ilmakuplien ominaisuuksia. Viime aikoina vaahdotuksen ympäristösuorituskykyä on pyritty parantamaan tutkimalla ympäristölle edullisia vaihtoehtoisia vaahdotuskemikaaleja nykyisten osittain toksisten kemikaalien korvaajina. Tässä diplomityössä tutkittiin ekologista selluloosapohjaista vaahdotinkemikaalia (HPMC), sekä vertailtiin sen suorituskykyä kaupalliseen vaahdottimeen. Työn tavoitteena oli ymmärtää vaahdotuksen ja suurimolekyylisten vaahdotteiden teoriaa, sekä vaahdotteiden yleistä merkitystä vaahdotusprosessissa. Lisäksi kokeellisessa osuudessa pyrittiin optimoimaan vaahdotusparametrit kuparikiisun erottamiseksi pyriittipitoisesta kupari–sinkki-malmista, käyttäen HPMC-vaahdotetta. Työssä suoritettiin 53 vaahdotuskoetta, joissa tutkittiin kahta erilaista HPMC-vaahdotetta niin yksittäin, kuin sekoitettuna kaupalliseen vaahdottimeen. Lisäksi kaupallisella vaahdottimella suoritettiin referenssikokeita. HPMC:n todettiin muodostavan hyvin stabiileja vaahtoja tietyn kynnyksen ylittävissä konsentraatioissa (30ppm), sekä sen erotuskinetiikan huomattiin olevan huomattavasti kaupallista vaahdotetta nopeampi. Pelkällä HPMC:llä kyettiin myös huomattavan suuriin kuparikiisun talteenottoihin, mutta selektiivisyys ei ollut toivotulla tasolla. Sen sijaan sekoittamalla HPMC:tä ja kaupallista vaahdotinta saatiin selektiivisyyttä parannettua, talteenoton pysyessä korkealla (myös hyvin pienillä HPMC-konsentraatioilla). Suoritetuissa kokeissa sekoituksilla saavutettu paras erotustehokkuus oli 69,51%, kun se kaupallisella vaahdottimella oli hieman parempi 74,67%. Arvot eivät vielä olleet teollisesti hyväksyttävällä tasolla (johtuen pyriitin painamisen hankaluudesta), mutta ne olivat silti keskenään vertailukelpoisia. Vaikkakin lisätutkimuksia vielä tarvitaan, voidaan jo nyt todeta, että HPMC on varteenotettava vaahdotinkemikaali vaahdotuksen ympäristösuorituskyvyn parantamiseen tähtäävässä tutkimuksessa.Description
Supervisor
Serna Guerrero, RodrigoThesis advisor
Nuorivaara, TedKeywords
froth flotation, frothers, chalcopyrite, hydroxypropyl methylcellulose, HPMC, hypromellose
