Automated on-line ion chromatographic determination and monitoring of anionic sulfur species in reclaimed process water : development and validation of a novel method for a full-scale Ni–Cu concentrator plant

Abstract

Froth flotation is a commonly used method for separating valuable minerals from sulfide ores. The presence of dissolved sulfur species has been proposed to affect the separation process, and in turn, the recovery of minerals. Aqueous reactions of sulfur species are often complex and not fully understood. As the operations are pursuing sustainability through water re-use schemes the importance of monitoring process water quality becomes highlighted.

This Master’s thesis assesses the applicability of ion chromatography for automated quantitative determination of sulfur species in on-line measurement. In the literature review the aqueous chemistry of sulfur species, the available analysis methods, and ion chromatography are discussed. The experimental part first deals with method development, and then long-term validation of the developed analysis method under process conditions.

The findings corroborate existing models on elution in ion chromatography. The results suggest that the method is well-suited for the analysis of the chosen analytes, but that the sampling step may induce error to the analysis due to oxidation. Decline of ion exchange capacity is deemed to take place for the column, which is substantiated by the change in elution times.

Rikin oksianionit vaikuttavat sulfidimineraalien rikastuksessa erotusmenetelmänä käytettävään vaahdotusprosessiin ja saantoihin. Rikkilajien reaktiot vesimatriisissa ovat usein monimutkaisia, ja prosessinohjauksen kannalta tieto veden koostumuksesta on oleellinen. Prosessiveden laadun seurannan merkitys korostuu vesivirtoja kierrätettäessä kestävyysmuutoksen tavoitteisiin tähdäten.

Diplomityö tutkii ionikromatografian soveltuvuutta automatisoituun liuenneiden rikkilajien kvantitatiiviseen mittaukseen prosessivesilinjan rinnalta eli ns. online-mittauksena. Kirjallisuusosa käsittelee rikin lajien vesikemiaa, tähän soveltuvia analyysimenetelmiä ja tarkemmin ionikromatografiaa. Kokeellinen osa käsittelee analyysimenetelmän kehittämistä ja sen pitkäaikaisvalidointia prosessiolosuhteissa.

Työn tulokset tukevat aiempia tieteellisessä kirjallisuudessa esitettyjä eluutiomalleja ionikromatografiassa. Tulokset tukevat analyysimenetelmän soveltumista valituille analyyteille. Näytteenotossa aiheutuu virhettä, joka saattaa johtua näytteen hapettumisesta. Kolonnin ioninvaihtokapasiteetin on esitetty laskevan, mikä ilmenee analyyttien retentioaikojen alenemana.