 |
|
งานวิจัย
|
การลอยแร่เฟลด์สปาร์ออกจากทรายซิลิกาโดยใช้กรดไฮโดรคลอริก
แปลจาก US Patent & Trademark Office
โดย อากิระ คาตายานางิ
บทคัดย่อ
การปรับปรุงกระบวนการสำหรับแยกแร่เฟลด์สปาร์ จากสินแร่ที่มีองค์ประกอบของแร่เฟลด์สปาร์และซิลิกา โดยอาศัยกระบวนการลอยแร่ ซึ่งใช้ส่วนผสมของปิโตรเลียมซัลโฟเนต ร่วมกับเกลืออัลคิล-อัลคิลีนไดอามีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง รวมกับ อัลคิลามีน เป็นสารเคมีสำหรับลอยแร่ ในสภาพที่เป็นกรดจากกรดไฮโดรคลอริก จากกระบวนการนี้จะได้แร่เฟลด์สปาร์ที่มีคุณภาพดีโดยอาศัยขั้นตอนการลอยแร่เพียงขั้นตอนเดียวโดยปราศจากการลอยแร่ซ้ำซึ่งมีความยุ่งยากในการปรับกระบวนการใหม่
การทดลอง
การลอยแร่เฟลด์สปาร์จากเฟลด์สปาร์ติกแซนด์โดยใช้กรดไฮโดรคลอริก จะทำได้โดยการบดย่อยแร่เป็นอนุภาคละเอียด และนำแร่ที่ผ่านการบดย่อยแล้วมาเตรียมสำหรับลอยแร่โดยผสมกับน้ำและปรับสภาพความเป็นกรดด้วยกรดไฮโดรคลอริก จากนั้นจะเติมน้ำยาลอยแร่ที่มีส่วนผสมของปิโตรเลียมซัลโฟเนต ร่วมกับเกลืออัลคิล-อัลคิลีนไดอามีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง รวมกับ เกลืออัลคิลามีน ปล่อยอากาศเข้าสู่กระบวนการลอยแร่และกวาดเอาแร่เฟลด์สปาร์ที่ลอยขึ้นมา
สำหรับกระบวนการนี้ ปิโตรเลียมซัลโฟเนตคือส่วนผสมระหว่างเกลือของกรดโอเลฟินซัลโฟนิกมีสูตรทั่วไปคือ
(CnH2n)10SO3H- (CnH2n)6SO3H โดย n มีค่าระหว่าง 20-30
สำหรับ เกลืออัลคิล-อัลคิลีนไดอามีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง คือเกลือที่ผสมกับกรดจากสารประกอบอินทรีย์ หรืออนินทรีย์ โดยมีสูตรทั่วไปดังนี้
RNH-A-NH2
โดย R จะแทนกลุ่มอัลคิลที่มีคาร์บอนระหว่าง 15-25 อะตอม และ A จะแทนกลุ่มอัลคิลีนที่มีคาร์บอนระหว่าง 2-5 อะตอม
สำหรับเกลืออัลคิลามีน คือสารประกอบระหว่างเกลือที่ผสมกับกรดอนินทรีย์หรือกรดอินทรีย์ มีสูตรทั่วไปดังนี้
R-NH2
โดย R จะแทนกลุ่มอัลคิลที่มีคาร์บอนระหว่าง 15-25 อะตอม
สัดส่วนการผสมระหว่างปิโตรเลียมซัลโฟเนต กับเกลืออัลคิล-อัลคิลีนไดอามีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง รวมกับ เกลืออัลคิลามีน จะอยู่ในช่วงระหว่าง 1:4 ถึง 7:3 โดยน้ำหนัก
เงื่อนไขในการลอยแร่จะปรับสภาพให้เป็นกรดด้วยกรดไฮโดรคลอริกให้มีค่า pH 1.8-2.5
ใช้สารคลือบฟองจากน้ำมันสกัดจากพืช กรดเครโซลิก หรือโพลิเอเทอร์ที่มีปริมาณแอลกอฮอล์สูง โดยใช้ในปริมาณ 10-50 กรัมต่อตันของสารละลาย
สำหรับกระบวนการลอยแร่เป็นกระบวนการแต่งแร่ที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางในการแยกแร่ออกจากกัน ดังเช่นการแยกแร่โดยอาศัยความแตกต่างของขั้วแม่เหล็กที่ผิวแร่หรือการแยกแร่โดยอาศัยความแตกต่างของความถ่วงจำเพาะของแร่ ซึ่งกระบวนการลอยแร่จะอาศัยทฤษฎีของศักย์ไฟฟ้าที่ผิวแร่ จากการเปลี่ยนศักย์ไฟฟ้าของแร่สองชนิดขึ้นไปให้แตกต่างกันจากปรับสภาพกรด-ด่างในสารละลาย และใช้ฟองอากาศดึงดูดอนุภาคแร่ที่มีศักย์ไฟฟ้าตรงกับสารละลาย (ผิวแร่จะไม่สัมผัสกับสารละลาย) ให้ลอยขึ้นมาเพื่อแยกออกจากแร่ที่มีศักย์ไฟฟ้าตรงข้ามกับสารละลาย
โดยทั่วไปกระบวนการลอยแร่เฟลด์สปาร์มักนิยมใช้กรดกัดแก้วหรือกรดไฮโดรฟลูออริกเพื่อปรับสภาพผิวแร่ และใช้คอลเลคเตอร์ชนิดที่มีสายโซ่โมเลกุลยาวเช่นอลิฟาติกเอมีน และใช้สารเคลือบฟองจำพวกน้ำมันสน เพื่อลอยแยกเอาแร่เฟลด์สปาร์ออกจากควอร์ตซ์
ในกระบวนการลอยแร่เฟลด์สปาร์ซึ่งปรับสภาพกรด-ด่างโดยใช้กรดไฮโดรฟลูออริกนี้จะต้องใช้ความระมัดระวังเนื่องจากกรดไฮโดรฟลูออริกเป็นกรดแก่ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงมากซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ปฏิบัติการได้ นอกจากนี้กรดไฮโดรฟลูออริกยังสามารถกัดผิวแร่ควอร์ตซ์และอนุภาคอื่นๆ ซึ่งจะรบกวนต่อเปอร์เซ็นต์ยีลด์เมื่อทำการลอยแร่ในระดับการค้า
นอกจากนี้หลังจากลอยแร่เฟลด์สปาร์ออกจากควอร์ตซ์โดยการใช้กรดไฮโดรฟลูออริกเป็นตัวปรับสภาพแล้วยังต้องมีการลอยแร่ซ้ำเพื่อลอยเอาแร่มลทินออกจากเฟลด์สปาร์เพื่อให้ได้แร่เฟลด์สปาร์ที่สะอาดเพียงพอต่อความต้องการใช้ สำหรับกระบวนการลอยแร่เพื่เอาแร่มลทินออกจากเฟลด์สปาร์นี้จะใช้กรดซัลฟูริกเป็นตัวปรับสภาพผิวแร่และใช้อลิฟาติกเอมีนร่วมกับปิโตรเลียมซัลโฟเนตเป็นสารปรับสภาพเพื่อแยกเอาแร่มลทินให้ลอยขึ้นมากับฟองและแยกจากเฟลด์สปาร์ การลอยแร่ในขั้นตอนนี้จะต้องระวังการเกิดปฏิกริยาระหว่างกรดซัลฟูริกและเอมีนจะได้สารแขวนลอยขึ้นมาและรบกวนกระบวนการลอยแร่
จะเห็นได้ว่ากระบวนการลอยแร่เฟลด์สปาร์โดยทั่วไปที่ใช้กรดไฮโดรฟลูออริกมีความยุ่งยากซับซ้อนและมีสารเคมีอันตรายรายมากมายนอกจากนี้การเกิดปฏิกริยากันเองระหว่างสารเคมีจะรบกวนต่อกระบวนการลอยแร่ทำให้ได้แร่ที่ไม่มีความสะอาดเพียงพอต่อการนำไปใช้และมีต้นทุนที่สูงเนื่องจากกรดไฮโดรฟลูออริกมีราคาสูง
จากปัญหาข้างต้นได้มีการวิจัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการลอยแร่เฟลด์สปาร์ออกจาก ทรายซิลิกา โดยอาศัยกระบวนการลอยแร่เพียงขั้นตอนเดียวจากการปรับสภาพด้วยกรดไฮโดรคลอริก ร่วมกับสารเคมีลอยแร่ที่เหมาะสมกับสภาพเงื่นไขในการลอยแร่จำพวกปิโตรเลียมซัลโฟเนต และเกลืออัลคิล-อัลคิลีนไดอามีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ร่วมกับ เกลืออัลคิลามีน จะสามารถลอยแร่แยกเอาเฟลด์สปาร์ออกมาได้โดยมีประสิทธิภาพสูงถึง 90 เปอร์เซ็นต์
สำหรับตัวอย่างการวิจัยของ อากิระ คาตายานางิ ได้ใช้แร่เฟลด์สปาร์อะตากะ จากเมืองทากาวะ จังหวัดฟูกูโอกะ ประเทศญี่ปุ่น มาบดและคัดขนาดที่ 60-200 เมช จากนั้นนำมาผสมน้ำจนมีร้อยละของอนุภาคของแข็งในน้ำระหว่าง 10-40 โดยน้ำหนัก ปรับสภาพให้เป็นกรดโดยใช้กรดไฮโดรคลอริกจนมีค่า pH ระหว่าง1.8-2.5 แล้วเติมปิโตรเลียมซัลโฟเนต และเกลืออัลคิล-อัลคิลีนไดอามีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ร่วมกับ เกลืออัลคิลามีน ในปริมาณ 200-350 กรัมต่อตันแร่ เติมสารเคลือบฟองในปริมาณ 10-50 กรัมต่อตันแร่ กวนทิ้งไว้จนผิวแร่มีการเปลี่ยนสภาพ จากนั้นจะปล่อยฟองอากาศเพื่อลอยแร่แยกเอาแร่เฟลด์สปาร์ขึ้นมา จากกระบวนการนี้จะได้แร่เฟลด์สปาร์ที่มีเปอร์เซนต์ยีลด์สูง อย่างไรก็ตามปริมาณสารเคมีที่ใช้ในการลอยแร่ต้องคำนึงถึงคุณภาพของแร่เฟลด์สปาร์และประสิทธิภาพในการลอยแร่ |
|
|
