دور كبريتات النحاس في صناعة معالجة المعادن

في مجال معقد وحيوي التخصيبتلعب الكواشف الكيميائية المختلفة دورًا حاسمًا في تحسين فصل المعادن الثمينة واستخلاصها. وقد برزت كبريتات النحاس، بخصائصها الكيميائية المتميزة، ككاشف بالغ الأهمية في هذه الصناعة. تتناول هذه المقالة الوظائف المتعددة الجوانب لـ كبريتات النحاس في معالجة المعادن، واستكشاف آلياتها وتطبيقاتها.

تنشيط المعادن

من أهم وأشهر أدوار كبريتات النحاس في معالجة المعادن دورها كمنشط. في خام الكبريتيد طفوعلى سبيل المثال، فإنه يتمتع بميزة ملحوظة تفعيل يؤثر على العديد من المعادن مثل السفاليرايت، والستيبنيت، والبيريت، والبيروتيت، مع تأثير قوي بشكل خاص على السفاليرايت.

آليات التنشيط

1. تفاعل التبادل لتكوين فيلم التنشيط

عند استخدام كبريتات النحاس لتنشيط السفاليرايت، يحدث تفاعل تبادل. يتشابه نصف قطر أيونات النحاس ثنائية التكافؤ مع نصف قطر أيونات الزنك، وتكون ذوبانية كبريتيد النحاس أقل بكثير من ذوبان كبريتيد الزنك. ونتيجةً لذلك، يمكن تكوين طبقة من غشاء كبريتيد النحاس على سطح السفاليرايت. بعد تكوين غشاء كبريتيد النحاس، يتفاعل بسهولة مع... جامعي مثل الزانثات. تتمتع الزانثات بتقارب قوي مع كبريتيد النحاس، مما يعزز كراهية سطح السفاليرايت للماء، مما يسهل على المعدن الالتصاق بفقاعات الهواء والطفو، وبالتالي تنشيط السفاليرايت.

2. إزالة المثبطات وتكوين فيلم التنشيط

في بعض الحالات، قد يتم تثبيط المعادن بواسطة مواد أخرى. على سبيل المثال، عندما سيانيد الصوديوم يستخدم كمثبط في عملية التعويم، ويمكنه تكوين الزنك المستقر - السيانيد أيونات معقدة على سطح السفاليرايت، مما يُثبط تعويمه. مع ذلك، تُعدّ أيونات النحاس-السيانيد المعقدة أكثر استقرارًا من أيونات الزنك-السيانيد المعقدة. عند إضافة كبريتات النحاس إلى خليط السفاليرايت المُثبّط بالسيانيد، تتساقط جذور السيانيد من سطح السفاليرايت، ثم تتفاعل أيونات النحاس الحرة مع السفاليرايت لتكوين طبقة تنشيط من كبريتيد النحاس، مما يُعيد تنشيط السفاليرايت للتعويم.

تنظيم درجة حموضة الملاط

تُستخدم كبريتات النحاس أيضًا كمنظم في ملاط ​​معالجة المعادن، وخاصةً فيما يتعلق بضبط الرقم الهيدروجيني (pH). يُعدّ الرقم الهيدروجيني للملاط عاملًا حاسمًا يؤثر على خصائص سطح المعادن وأداء كواشف التعويم.

عند إضافة كبريتات النحاس إلى الملاط، يمكن أن يخضع للتحلل المائي في الماء. يمكن لحمض الكبريتيك الناتج أن يزيد تركيز أيونات الهيدروجين في الملاط، مما يؤدي إلى خفض قيمة الرقم الهيدروجيني (pH). عند قيمة pH مناسبة، يمكن لكبريتات النحاس أن تتفاعل مع أيونات الهيدروجين على سطح المعدن لتكوين مواد كيميائية تتحد معه. يمكن أن يزيد هذا التفاعل من قابلية المعدن للماء وطفويته، مما يعزز تأثير التعويم. على سبيل المثال، في بعض الخامات المحتوية على الذهب، يمكن أن يؤدي تعديل الرقم الهيدروجيني للملاط بكبريتات النحاس إلى تعزيز التفاعل بين المعادن المحتوية على الذهب والمجمعات، مما يحسن استخلاص الذهب بالتعويم.

تثبيط المعادن غير المرغوب فيها

بالإضافة إلى التنشيط، يمكن لكبريتات النحاس أن تعمل أيضًا كمثبط في حالات معينة. في عملية التعويم، غالبًا ما يكون من الضروري فصل المعادن المستهدفة عن المعادن الأخرى غير المرغوب فيها. يمكن استخدام كبريتات النحاس لمنع تعويم المعادن غير المستهدفة.

عند إضافتها إلى الملاط، يُمكن لكبريتات النحاس تكوين أنيونات تُمتص على سطح معادن أخرى لا تتطلب التعويم. يُقلل هذا الامتصاص من قابلية هذه المعادن غير المُستهدفة للماء وطفوها، مما يمنعها من الطفو مع المعادن المُستهدفة. على سبيل المثال، في نظام التعويم الذي يهدف إلى فصل معادن الذهب عن بعض معادن العُصاب، يُمكن لإضافة مثبطات كبريتات النحاس إلى الملاط أن تُبقي معادن العُصاب في قاع خلية التعويم، بينما تسمح لمعادن الذهب بالطفو على السطح بمساعدة المُجمّعات والفقاعات.

تعديل الأسطح المعدنية

يمكن لكبريتات النحاس أن تعمل كمُعدِّل لسطح المعدن، مُغيِّرةً خصائصه الكيميائية والفيزيائية. في تعويم خام الذهب، تُعدّ الخصائص الكهربائية ودرجة انجذاب سطح المعدن للماء عوامل رئيسية تؤثر على كفاءة التعويم.

في الملاط المعدني، يمكن لكبريتات النحاس تكوين أيونات تحتوي على النحاس. تتفاعل هذه الأيونات مع أيونات المعادن على سطح المعدن، مما يُغير خصائصه الكيميائية. على سبيل المثال، على سطح بعض المعادن الحاملة للذهب ذات طبقة أكسيد معينة، يمكن للأيونات المحتوية على النحاس أن تتفاعل مع أيونات المعادن في طبقة الأكسيد، مُشكلةً مركبات كيميائية جديدة على السطح. هذا يُمكن أن يُغير الشحنة السطحية والتفاعل الكيميائي للمعدن.

علاوة على ذلك، يمكن لكبريتات النحاس أن تؤثر أيضًا على قابلية أسطح المعادن للماء. فمن خلال زيادة مساحة التلامس بين المعادن والماء، يُمكن تحسين تشتت المعادن في الملاط. ويمكن أن يكون هذا التشتت المُحسَّن مفيدًا للتأثير اللاحق للمجمعات. فعند إضافة المجمعات، يُمكنها التفاعل بشكل أكثر فعالية مع أسطح المعادن المُعدّلة، مما يُعزز التصاق المعادن بفقاعات الهواء، ويُحسّن في النهاية تأثير التعويم في مناجم الذهب.

خاتمة

باختصار، تلعب كبريتات النحاس دورًا أساسيًا ومتنوعًا في صناعة معالجة المعادن. فبصفتها منشطًا، يمكنها تحسين أداء تعويم المعادن، مثل السفاليرايت، بشكل كبير من خلال تكوين أغشية تنشيط أو إزالة المثبطات. وبصفتها منظمًا، تساعد على تحسين درجة حموضة الملاط، وهو أمر بالغ الأهمية لحسن سير عملية التعويم. وبصفتها مثبطًا، يمكنها منع تعويم المعادن غير المرغوب فيها بشكل انتقائي، مما يحسن نقاء التركيز النهائي. وبصفتها مُعدّلًا لسطح المعدن، يمكنها تغيير الخصائص الكيميائية والفيزيائية له، مما يعزز التفاعل بين المعادن وكواشف التعويم. إن الاستخدام السليم لكبريتات النحاس في معالجة المعادن لا يحسن كفاءة فصل المعادن فحسب، بل يساهم أيضًا في الاستخدام المستدام والاقتصادي للموارد المعدنية.