ローカストビーンガムによる石英からの逆選択浮選分離のための緑色のヘマタイトのくぼみ

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8980 (2023) この記事を引用

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逆カチオン浮遊選鉱は現在、ケイ酸塩から微細ヘマタイトをアップグレードするための主要な処理技術です。浮遊選鉱は、危険な可能性のある化学物質を処理する鉱物濃縮の効率的な方法として知られています。したがって、このようなプロセスに環境に優しい浮遊選鉱試薬を使用することが、持続可能な開発とグリーン移行への新たなニーズとなっています。革新的なアプローチとして、この研究は、逆カチオン浮遊選鉱によって石英から微細ヘマタイトを選択的に分離するための生分解性抑制剤としてのローカストビーンガム（LBG）の可能性を調査しました。さまざまな浮選条件（マイクロおよびバッチ浮遊選鉱）を実施し、さまざまな分析（接触角測定、表面吸着、ゼータ電位測定、およびFT-IR分析）によってLBG吸着のメカニズムを調べました。マイクロ浮選の結果は、LBG が石英の浮遊性にほとんど影響を与えずにヘマタイト粒子を選択的に押し下げることができることを示しました。混合鉱物（さまざまな比率のヘマタイトと石英の混合物）の浮遊選鉱により、LGB が分離効率を向上させることができることが示されました（ヘマタイト回収率 > 88%）。表面の濡れ性の結果は、コレクタ（ドデシルアミン）の存在下でも、LBG がヘマタイトの接着仕事を減少させ、石英にわずかな影響を与えることを示しました。各種表面分析により、ヘマタイト表面にLBGが水素結合により選択的に吸着することが判明した。

さまざまな産業における鉄鋼の需要が大きいため、複雑な鉱物学的性質を持つ低品位の細かく分散した酸化鉄鉱石が鉄資源としてみなされ、さまざまなアップグレード技術で処理されてきました1。逆（カチオン/アニオン）浮選分離は、鉱物の遊離が微細な画分で起こる低品位のヘマタイト鉱石を濃縮するための最も包括的な処理方法であることが十分に文書化されています2、3。最も典型的な脈石相であるケイ酸塩は、カチオン性/アニオン性コレクターによって浮遊し、ヘマタイトは抑制剤によって抑制されるはずです4、5、6。しかし、これらの低品位鉱石からヘマタイトをグレードアップするには、大量の材料を浮遊選鉱回路に供給する必要があり、それにはかなりの量の試薬が必要です。これらの事実は、プロセス全体で選択的で環境に優しい浮遊選鉱化学物質を使用し、プロセス効率を高め、潜在的な環境問題を軽減することで明らかになります7、8。したがって、環境に優しい生分解性抑制剤を考慮して、低品位のヘマタイト鉱石をアップグレードするための環境に優しいアプローチを探るため、いくつかの調査が行われてきました1,9,10,11,12,13,14,15,16,17。

デンプン 18、19、20、21、デキストリン 9、10、17、カルボキシルメチルセルロース 12、13、フミン酸 14、15、タンニン 16 などのさまざまな抑制剤が、このような目的で試験され成功しています。これらの研究は、ヘマタイトの逆浮選分離用の環境に優しい抑制剤を開発すれば、持続可能な開発とよりクリーンな生産に向けたグリーン移行を促進できることを示しました。したがって、ヘマタイト抑制については、多糖類ベース、ポリフェノールベース、リグノスルホン酸ベースなどのさまざまな生分解性抑制剤を検査し、選択的分離を通じてそれらの吸着メカニズムを探索することが不可欠です。

ローカストビーンガム (LBG) は、イナゴマメとしても知られる Ceratonia siliqua の木から抽出されたハイドロコロイドで、食品業界で広く使用されています 22。 LBG は高分子量のガラクトマンナン多糖であり、グアーガムやタラガムと同様の単量体構造を持っています23。 LBG は、さまざまな鉱物から黄銅鉱を浮選分離するための抑制剤として使用され、成功しています (表 1)。 LBG は硫化鉱物 (閃亜鉛鉱、黄鉄鉱、方鉛鉱) とタルクによって選択的に抑制される可能性があることが報告されています。 LBG は、主に水素結合による物理吸着によってタルク表面を不活性化します。それはタルク粒子の表面上の電気二重層のせん断面を引き伸ばし、それらの電荷の大きさを減少させるであろう24。対照的に、酸化生成物との相互作用を介して閃亜鉛鉱表面に化学吸着が見られました25。また、LBG は黄鉄鉱および方鉛鉱の表面では物理吸着を示しましたが、黄銅鉱粒子ではこの吸着が弱かったことも記録されています 23,26。驚くべきことに、ヘマタイト石英の浮選分離に対する選択抑制剤としての LBG の応用は報告されていません。