Naatriumsulfiidi roll mineraalide töötlemisel

Sissejuhatus

Maavarade töötlemise keerulises ja elutähtsas valdkonnas mängivad mitmesugused keemilised reaktiivid väärtuslike mineraalide eraldamise ja ekstraheerimise optimeerimisel võtmerolli. Nende hulgast paistab silma naatriumsulfiid (Na₂S) kui mitmekülgne ja laialdaselt kasutatav kemikaal. Sellel on mitu funktsiooni erinevat tüüpi mineraalide töötlemise toimingutes, eriti flotatsiooniprotsessides , mis on maakidest mineraalide tõhusa eraldamise seisukohalt üliolulised.

Naatriumsulfiidi keemilised omadused

Naatriumsulfiid on sool, mis on saadud vesiniksulfiidist, nõrgast kahealuselisest happest. Toatemperatuuril ja ühe atmosfäärirõhu juures vesilahustes on enam kui 30 molekulaarse ja ioonse väävliliigi seast termodünaamiliselt stabiilsed ainult kuus: HSO₄⁻, SO₄²⁻, H₂S, HS⁻ ja S²⁻. Vesilahuse pH on vesiniksulfiidi oksüdeerimisel oluline kontrollmuutuja. Alla pH 6 on "molekulaarne vesiniksulfiid" domineeriv redutseeritud väävliliik. pH 7 juures on lahuses redutseeritud väävliliigid ühtlaselt jaotunud "lahustunud vesiniksulfiidi" ja bisulfiidiliikide (HS⁻) vahel, kusjuures HS⁻ on peamine liik pH vahemikus 8–11.

Naatriumsulfiidi funktsioonid mineraalide töötlemisel

Sulfiidmineraalide inhibiitor

Naatriumsulfiid on suurtes kogustes kasutamisel efektiivne inhibiitor enamiku sulfiidmineraalide jaoks. Selle inhibeeriva toime järjestus sulfiidmineraalidele väheneb üldiselt järgmiselt: galeniit, sfaleriit, kalkopüriit, borniit, kovelliit, püriit ja kalkotsiidid. Tähelepanuväärne on see, et molübdeniidi suurepärase loodusliku ujuvusvõime tõttu ei suuda naatriumsulfiid seda inhibeerida. Seda omadust kasutatakse ära molübdeniidi flotatsioonil, kus Na₂S-i saab kasutada teiste sulfiidmineraalide flotatsiooni pärssimiseks, võimaldades molübdeniidi selektiivset eraldamist.

Mitteraudmetallide oksiidimaakide sulfidiseeriv aine

Ksantaadikogujad ei suuda värviliste metallide oksiidimaake otse püüda. Kui aga enne ksantaadi flotatsiooni maagimassile lisatakse naatriumsulfiidi, reageerib see värviliste metallide oksiidimineraalide pinnaga. Selle reaktsiooni tulemusel moodustub oksiidmineraalide pinnale õhuke sulfiidmineraalide kile. Näiteks kui valge pliimaak reageerib naatriumsulfiidiga, muutub selle pinnavärvus valgest tumedaks ja kui malahhiit reageerib naatriumsulfiidiga, muutub selle pinnavärvus rohelisest tumemustaks. Need värvimuutused näitavad algsest mineraalist erineva sulfiidkile edukat moodustumist. Pärast sulfidisatsiooni suudab ksantaat neid mineraale tõhusalt püüda, parandades seeläbi värviliste metallide oksiidimaakide flotatsiooni saagist.

Sulfiidsete mineraalide segakontsentraatide desorbeeriv aine

Suure koguse naatriumsulfiidi kasutamisel saab desorbeerida mineraalide pinnale adsorbeerunud ksantaaditüüpi kollektoreid. Plii-tsingi või vase-plii kontsentraatide eraldamisel saab maagimassi esmalt kontsentreerida. Seejärel lisatakse mineraali pinnale kollektorite desorbeerimiseks suur kogus naatriumsulfiidi. Seejärel pestakse tselluloos ja lisatakse värsket vett, et tselluloos järgnevaks flotatsiooniks ette valmistada. See protsess aitab kõrvaldada algsete kollektorite segavat mõju ja võimaldab segakontsentraadis erinevaid mineraale tõhusamalt eraldada.

Kahjulike ioonide eemaldamine maagimassist

Naatriumsulfiid võib reageerida paljude metalliioonidega, moodustades lahustumatuid sulfiidisademeid. Maagimassis on sageli metalliioone, näiteks teatud raskmetalliioone, mis võivad flotatsiooni negatiivselt mõjutada. Naatriumsulfiidi lisamisega saab need kahjulikud metalliioonid maagimassist sulfiidisademete kujul eemaldada, luues seeläbi soodsama keemilise keskkonna flotatsiooniks ja parandades üldist flotatsiooni efektiivsust.

Naatriumsulfiidi kasutamist mineraalide töötlemisel mõjutavad tegurid

1. Maagi mineraloogia : Maagi mineraloogia mitmekesisusel võib olla märkimisväärne mõju. Näiteks oksiidmaagi sulfidiseerimisel võib erinevate mineraalide, näiteks galeniit, sfaleriit ja tserussiit, koosesinemine maagis reaktsiooniprotsessi keerulisemaks muuta. Samamoodi mõjutab sulfidiseerimisefekti ka mitmesuguste oksiidmineraalide, näiteks malahhiidi, asuriidi, atakamiidi ja krüsokolla, koosesinemine.

2. Naatriumsulfiid – mineraalide tarbimine : Mineraalid nagu püriit, markasiit, talk, tserusiit, savid, lima, leelismuldmetallide soolad, kips ja kloriidid võivad tarbida naatriumsulfiidi. See tarbimine võib viia olukorrani, kus flotatsiooniprotsessis ei ole soovitud reaktsioonide jaoks piisavalt naatriumsulfiidi, mis vähendab selle efektiivsust.

3. pH väärtus : Naatriumsulfiidi suurte annuste korral võib maagi tselluloosi pH muutuda liiga kõrgeks. See äärmuslik pH võib mõjutada mitte ainult naatriumsulfiidi keemilisi reaktsioone mineraalidega, vaid ka teiste flotatsioonisüsteemi reagentide toimivust, mõjutades lõppkokkuvõttes mineraalide eraldamist ja taaskasutamist.

4. Naatriumsulfiidi lisamise etappide asukoht ja arv : Samuti on oluline naatriumsulfiidi lisamise hetk ja arv flotatsiooniprotsessi ajal. Valed lisamiskohad või lisamisetappide vale arv võivad põhjustada naatriumsulfiidi ebaühtlast jaotumist maagi tselluloosis või enneaegseid reaktsioone, mis mõlemad võivad vähendada selle funktsioonide efektiivsust.

5. Vee koostis : Flotatsiooniprotsessis kasutatava vee koostis, eriti kaltsiumi- ja magneesiumioonide sisaldus ning vee karedus, võivad naatriumsulfiidi ja mineraalidega interakteeruda. Need interaktsioonid võivad naatriumsulfiidi reaktsioone kas soodustada või pärssida, mõjutades seeläbi selle rolli mineraalide töötlemisel.

Järeldus

Naatriumsulfiidil on mineraalide töötlemisel, eriti flotatsioonil, mitmetahuline ja asendamatu roll. Selle funktsioonid inhibiitori, sulfidiseeriva ainena , desorbeeriva ainena ning võime kõrvaldada kahjulikke ioone aitavad oluliselt kaasa väärtuslike mineraalide tõhusale eraldamisele ja taaskasutamisele erinevat tüüpi maakidest. Naatriumsulfiidi potentsiaali täielikuks ärakasutamiseks on aga vaja hoolikalt kaaluda ja kontrollida mitmesuguseid tegureid, mis võivad mõjutada selle toimivust mineraalide töötlemise keerulises keskkonnas. Nii saab mineraalide töötlemise tööstus saavutada kõrgema ressursikasutusmäära, madalamad tootmiskulud ja säästvama arengu.