On-line determination of residual collector concentration in flotation process

Abstract

Valuable minerals can be recovered by using froth flotation. This is a widely used separation technique in mineral processing. In a flotation cell hydrophobic particles attach on air bubbles dispersed in the slurry and rise on the top of the cell. Valuable particles are made hydrophobic by adding collector chemicals in the slurry. With the help of a frother reagent a stable froth forms on the top of the cell and the froth with valuable minerals, i.e. the concentrate, can be removed for further processing. Normally the collector is dosed on the basis of the feed rate of the flotation circuit and the head grade of the valuable metal. However, also the mineral composition of the ore affects the consumption of the collector, i.e. how much is adsorbed on the mineral surfaces. Therefore it is worth monitoring the residual collector concentration in the flotation tailings. Excess usage of collector causes unnecessary costs and may even disturb the process. In the literature part of the Master’s thesis the basics of flotation process and collector chemicals are introduced. Capillary electrophoresis (CE), an analytical technique suitable for detecting collector chemicals, is also reviewed. In the experimental part of the thesis the development of an on-line CE method for monitoring the concentration of collector chemicals in a flotation process and the results of a measurement campaign are presented. It was possible to determine the quality and quantity of collector chemicals in nickel flotation tailings at a concentrator plant with the developed on-line CE method. Sodium ethyl xanthate and sodium isopropyl xanthate residuals were found in the tailings and slight correlation between the measured concentrations and the dosage amounts could be seen.

Arvokkaat mineraalit voidaan ottaa talteen vaahdotuksen avulla. Tämä on yleisesti käytetty erotustekniikka mineraalien prosessoinnissa. Vaahdotuskennossa hydrofobiset partikkelit kiinnittyvät dispegoituihin ilmakupliin ja nousevat niiden avulla kennon huipulle. Arvokkaat partikkelit muutetaan hydrofobisiksi lisäämällä kokoojakemikaaleja lietteeseen. Vaahdote reagenssien avulla stabiili vaahtokerros muodostuu kennon yläosaan ja vaahto, joka sisältää arvokkaat mineraalit, ts. rikaste, voidaan poistaa jatkoprosessointia varten. Normaalisti kokoojakemikaalien annostus riippuu vaahdotuspiirin syöttömäärästä ja arvokkaiden metallien pitoisuudesta syötteessä. Kuitenkin myös syötteen mineraalikoostumus vaikuttaa kulutukseen, eli siihen paljonko kemikaalia adsorboituu mineraalipinnoille. Siksi kokoojakemikaalien jäännöspitoisuuksia kannattaa mitata vaahdotuksen jätteissä. Ylimääräinen kokoojakemikaalien käyttö aiheuttaa ylimääräisiä kustannuksia ja saattaa jopa haitata prosessia. Diplomityön kirjallisuusosassa esitellään vaahdotuksen perusteet, kokoojakemikaalit, sekä kapillaarielektroforeesi (CE), kokoojakemikaalien määrittämiseen sopiva analyyttinen menetelmä. Diplomityön kokeellisessa osassa kuvataan vaahdotusprosessin kooojakemikaalien havaitsemiseen soveltuva on-line-CE-menetelmän kehitys ja tulokset mittauskampanjasta. Myös kokoojakemikaalien havaitsemis- ja määritysrajat esitetään. Kehitetyllä menetelmällä oli mahdollista määrittää kokoojakemikaalien määrä ja laatu nikkelivaahdotuksen jätteestä rikastamolla. Havaitut kokoojakemikaalit olivat natrium-etyyli-ksantaatti ja natrium-isopropyyli-ksantaatti. Mitattujen kokoojakemikaalikonsentraatioiden ja annostusten välillä oli havaittavissa lievää korrelaatiota.