استخدام هيكساميتافوسفات الصوديوم في تعويم المعادن

المقدمة

تعويم المعادن طريقة شائعة الاستخدام في صناعة التعدين لفصل المعادن الثمينة عن معادن العروق. تعتمد هذه الطريقة على اختلاف الخصائص الفيزيائية والكيميائية لأسطح المعادن. وقد وجد هيكساميتافوسفات الصوديوم، بتركيبه وخصائصه الكيميائية الفريدة، تطبيقات مهمة في تعويم المعادن تتطرق هذه المقالة إلى الجوانب المختلفة لاستخدامها في تعويم المعادن.

خصائص هيكساميتافوسفات الصوديوم

هيكساميتافوسفات الصوديوم مركب بوليمري غير عضوي. يظهر على شكل بلورة شفافة عديمة اللون أو مسحوق أبيض. يذوب في الماء بدرجة عالية، ومحلوله المائي قلوي. في الهواء، يتمتع بقدرة استرطابية معينة. هذه الخصائص الفيزيائية والكيميائية تُشكل أساس استخدامه في تعويم المعادن.

الأدوار في تعويم المعادن

اكتئاب

1. تثبيط معادن السيليكات والكربونات

• يُثبّط هيكساميتافوسفات الصوديوم معادن الكوارتز والسيليكات بفعالية. عند تعويم بعض الخامات، مثل تلك التي تحتوي على الفلسبار والميكا، يُمكنه الامتزاز على سطح هذه المعادن. على سبيل المثال، عند تعويم خامات الزركونيوم، يُمكنه تقليل قابلية تعويم الفلسبار المصاحب ومعادن السيليكات العالقة الأخرى عن طريق الامتزاز على أسطحها.

• كما يُظهر تأثيرات مثبطة على معادن الكربونات مثل الكالسيت والحجر الجيري. في تعويم خامات الفوسفات، حيث يُعد الكالسيت معدنًا شائعًا للعُصاب، فوسفات الصوديوم يتفاعل مع أيونات الكالسيوم على سطح الكالسيت، مكونًا مركبات مستقرة تزيد من قابلية سطح الكالسيت للماء، مما يقلل من احتمالية التصاقه بالمجمع، محققًا بذلك غرض التثبيط.

2. آلية التثبيط

• إحدى آليات التثبيط الرئيسية تتعلق بتفاعله مع أيونات المعادن على سطح المعدن. في المعادن التي تحتوي على أيونات معدنية متعددة التكافؤ، يُمكن لهيكساميتافوسفات الصوديوم تكوين مركبات مستقرة مع هذه الأيونات. في تعويم خام النيكل، يتفاعل مع أيونات محددة على سطح السربنتين، مما يُثبط قابلية السربنتين للطفو.

• بالإضافة إلى ذلك، في المحلول المائي، يمكن أن يتأين سداسي ميتافوسفات الصوديوم، ويتفاعل مع أيونات الكالسيوم في سطح المعدن وفي الطور السائل. عند فصل الكالسيت والكاسيتيريت، لا يؤثر المركب المتكون على سطح الكالسيت على الكالسيت فحسب، بل قد يمتص أيضًا على سطح الكاسيتريت، مما يقلل من انتقائية التثبيط ويخفض امتصاص المُجمِّع على سطح المعدن.

مشتتة

1. تشتت اللب المعدني

• في عمليات التعويم، وخاصةً لبعض الخامات ذات الحبيبات الدقيقة أو الخامات عالية المحتوى الطيني، يُعد تشتت اللب المعدني أمرًا بالغ الأهمية. يلعب سداسي ميتافوسفات الصوديوم دورًا هامًا كمشتت. على سبيل المثال، في تعويم خامات النيكل-بيريت المرتبطة بالسربنتين، يمكن لإضافة كمية مناسبة من سداسي ميتافوسفات الصوديوم تشتيت اللب الناتج عن التعويم. ويرجع ذلك إلى تقليل تغطية السربنتين لسطح النيكل-بيريت، مما يُعزز استخلاص النيكل-بيريت من التعويم.

2. آلية التشتت

• يمكن لهيكساميتافوسفات الصوديوم أن يُخفّض من جهد سطح المعادن. ونتيجةً لذلك، تزداد قوة التنافر الكهروستاتيكي بين جزيئات المعدن. كما أن بنيته الجزيئية، وهو مركب بوليمر خطي بطول سلسلة يتراوح بين 20 و100 وحدة على الأقل، عند امتزازه على سطح المعدن، يمكن أن تزيد أيضًا من تأثير العائق الفراغي بين الجزيئات. في تعويم بعض خامات الفوسفات دقيقة الحبيبات، يمكن أن يمنع تأثير التشتت هذا تكتل معادن الفوسفات والشوائب، مما يُحسّن كفاءة الفصل.

تطبيق في تعويم المعادن المختلفة

تعويم خام الفوسفات

1. الفصل الانتقائي

• في عملية تعويم خام الفوسفات، يُستخدم سداسي ميتافوسفات الصوديوم غالبًا لفصل معادن الفوسفات عن معادن العروق. ترتبط خامات الفوسفات عادةً بمعادن عروق متنوعة، مثل الكالسيت والدولوميت والسيليكات. يستطيع سداسي ميتافوسفات الصوديوم تثبيط هذه المعادن العروقية بشكل انتقائي. في عملية التعويم العكسي لبعض خامات الفوسفات، يمكن لإضافة كمية صغيرة من سداسي ميتافوسفات الصوديوم زيادة جودة مركز الفوسفات واستخلاصه بشكل فعال. يتفاعل مع المعادن غير الفوسفاتية دون التفاعل مع معادن الفوسفات، مما يُحسّن انتقائية تعويم معادن الفوسفات.

2. التأثير على استقرار الرغوة

• كما يؤثر على استقرار الرغوة في عملية تعويم خام الفوسفات. تلعب الرغوة في عملية التعويم دورًا في جمع معادن الفوسفات. يمكن لهيكساميتافوسفات الصوديوم أن يعزز استقرار الرغوة، حيث يُنتج عددًا كبيرًا من الرغوات المستقرة، مما يُحسّن من فعالية جمع معادن الفوسفات. كما تُحمل معادن الفوسفات بشكل أفضل بواسطة الرغوة المستقرة إلى السطح، مما يُحسّن كفاءة التعويم ودرجة حرارته.

تعويم خام المعادن غير الحديدية

1. تعويم خام النيكل

• كما ذُكر سابقًا، يُستخدم سداسي ميتافوسفات الصوديوم في تعويم خام النيكل بشكل رئيسي لتثبيط السربنتين. يُعد السربنتين معدنًا شائعًا في خامات النيكل، ويمكن أن يؤثر وجوده على تعويم المعادن المحتوية على النيكل. بإضافة سداسي ميتافوسفات الصوديوم، يمكن أن يتفاعل مع أيونات المعادن على سطح السربنتين، مما يقلل من قابليته للطفو ويحسّن فصل المعادن المحتوية على النيكل عن السربنتين. وهذا مفيد لتحسين جودة مركزات النيكل واستخلاصها.

2. تعويم خام النحاس والرصاص والزنك

• في عملية تعويم خام النحاس والرصاص والزنك، عند وجود معادن راكدة تحتوي على الكالسيوم، مثل الكالسيت والدولوميت، يمكن استخدام هيكساميتافوسفات الصوديوم لتثبيط هذه المعادن. في بعض خامات النحاس والرصاص والزنك المعقدة، يمكن لضبط كمية هيكساميتافوسفات الصوديوم التحكم بفعالية في قابلية تعويم معادن الراكدة، مما يُحسّن انتقائية التعويم وجودة مُركّزات النحاس والرصاص والزنك.

العوامل المؤثرة على تأثير التطبيق

الجرعة

1. تحديد الجرعة المثلى

• تؤثر جرعة هيكساميتافوسفات الصوديوم بشكل كبير على أدائها في تعويم المعادن. قد تؤدي الجرعة غير المناسبة إلى نتائج دون المستوى المطلوب. إذا كانت الجرعة منخفضة جدًا، فقد لا تُثبّط المعادن العالقة بفعالية أو تُشتّت اللب. على سبيل المثال، في تعويم خام الفوسفات، إذا كانت كمية هيكساميتافوسفات الصوديوم المضافة غير كافية، فقد لا تُثبّط المعادن العالقة جيدًا، مما يؤدي إلى انخفاض جودة مُركّز الفوسفات.

• من ناحية أخرى، إذا كانت الجرعة مرتفعة جدًا، فقد لا تؤدي إلى زيادة التكاليف فحسب، بل قد تُسبب أيضًا بعض الآثار السلبية. في بعض الحالات، قد يُثبط سداسي ميتافوسفات الصوديوم المفرط المعادن المستهدفة إلى حد ما، مما يُقلل من معدل الاسترداد. لذلك، يُعد تحديد الجرعة المثلى من خلال البحث التجريبي وتصحيح الأخطاء في الموقع أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق أفضل نتائج التعويم.

قيمة الرقم الهيدروجيني لللب

2. التأثير على التفاعلات الكيميائية

• يؤثر الرقم الهيدروجيني (pH) لللب المُعوّم على التفاعلات الكيميائية لهيكساميتافوسفات الصوديوم. في بيئات مختلفة، قد تتغير درجة تأين هيكساميتافوسفات الصوديوم وشكلها الكيميائي. في البيئات الحمضية، قد يضعف تأثيره المثبط لبعض المعادن. وفي البيئات شديدة القلوية، قد يتفاعل مع مواد أخرى في اللب، مما يؤثر على وظيفته الطبيعية. على سبيل المثال، في تعويم بعض خامات النحاس والرصاص والزنك، يضمن الحفاظ على قيمة pH مناسبة (عادةً ما بين 8 و10) أن هيكساميتافوسفات الصوديوم يُثبط بفعالية معادن العُصاب، ويُعزز تعويم المعادن المستهدفة.

خاتمة

يلعب هيكساميتافوسفات الصوديوم أدوارًا مهمة متعددة في تعويم المعادن، بما في ذلك كـ اكتئاب ومشتت. وقد حسّنت تطبيقاته في أنواع مختلفة من تعويم المعادن، مثل تعويم خام الفوسفات وخامات المعادن غير الحديدية، كفاءة وجودة فصل المعادن بشكل ملحوظ. ومع ذلك، لتحقيق أقصى استفادة منه، يجب التحكم بدقة في عوامل مثل الجرعة ودرجة حموضة اللب. مع التطور المستمر لصناعة التعدين، قد يؤدي إجراء المزيد من الأبحاث حول استخدام هيكساميتافوسفات الصوديوم في تعويم المعادن إلى طرق معالجة معادن أكثر كفاءة واستدامة.