آشنایی با انواع کلکتور گزنتات در فلوتاسیون

کلکتور ها (Collector) در واقع مواد فعال سطحی (Surface Active Agents) یا به اختصار سورفکتانت (Surfactant) می باشند، این مواد دو بخش تشکیل شده اند: ۱- بخش قطبی ۲- بخش ناقطبی (بخش هیدروکربی). کلکتورها با چسبیدن به کانی مورد نظر باعث آبران شدن آن می گردند، در نتیجه کانی هدف به حباب هوای موجود در سلول فلوتاسیون متصل شده و به سطح سلول منتقل می گردد. کلکتور ها دارای دسته بندی های مختلفی می باشند. در این مقاله به بررسی گزنتات به عنوان یکی از پرکاربرد ترین کلکتور های صنعت فلوتاسیون می پردازیم.

معرفی:

کلکتور گزنتات یا زنتات (Xanthate)، کلکتور های آنیونی و از نوع سولفیدریل محسوب می شود. 

کلکتورهای گزنتات یکی از عمده‌ترین گروه‌های مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند فلوتاسیون هستند. این معرف‌ها (Reagent) به عنوان کلکتور عمل می‌کنند و توانایی اتصال به مواد معدنی سولفیدی و در برخی موارد غیر سولفیدی را دارند. خواص فیزیکی و شیمیایی گزینهات‌ها باعث می‌شود تا آن‌ها در جداسازی کانی‌ها بر اساس خواص سطحی‌شان بسیار موثر باشند.

ساختار و فرمول شیمیایی:

گزنتات‌ها از لحاظ ساختاری به صورت نمک‌های الکیل گزنتیک اسید می‌باشند. فرمول عمومی گزنتات‌ها به شکل ROCS2M می باشد که در آن R نشان دهنده گروه آلکیل،CS2 گروه کربونیل سولفید، و M کاتیون فلزی (معمولاً سدیم یا پتاسیم) است. این ساختار دو پیوند کووالانسی غیر قطبی S-S دارد که به گزنتات قابلیت ایجاد پیوند با سطح کانی‌های فلزی را می‌دهد.

انواع گزنتات‌:

گزنتات‌ها بر اساس طول زنجیره آلکیل R به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند:

با افزایش طول زنجیره هیدروکربنی در کلکتورها، انتخاب پذیری کلکتور کاهش و قدرت شناورسازی آن افزایش می باشد. که معمولا باعث کاهش عیار و افزایش بازیابی کانی هدف در فلوتاسیون می گردد.

۱. اتیل گزنتات (Ethyl xanthate):

فرمول شیمیایی (سدیم): C3H5NaOS2

موارد مصرف: این نوع گزنتات غالباً در فلوتاسیون کانی‌های مس و سرب مورد استفاده قرار می‌گیرد. طول کوتاه زنجیره آلکیل، آن را برای کانی‌هایی که پیوند سطحی قوی‌تری نیاز دارند، مناسب می‌کند. دو نوع کلکتور پتاسیم اتیل گزنتات (PAX یا KAX) و سدیم اتیل گزنتات (S-EX) از این دسته می باشند که برای فلوتاسیون سرب و روی سولفیدی مثل فلوتاسیون گالن و اسفالریت مورد استفاده قرار می گیرند. پتاسیم یا سدیم تقریبا تاثیری روی خواص کلکتور ندارد و فقط در انحلال پذیری آن می تواند تا حدودی تاثیر گذار باشد.

۲. پروپیل گزنتات (Propyl xanthate):

فرمول شیمیایی (سدیم): C4H7NaOS2
موارد مصرف: برای فلوتاسیون کانی‌های مس و نیکل به کار می‌رود. طول زنجیره آلکیل متوسط، این گزنتات را برای انواع وسیعی از مواد معدنی قابل استفاده می‌کند. سدیم ایزوپروپیل زنتات (sodium isopropyl xanthate: SIPX) یک نوع پروپیل گزنتات می باشد.

۳. ایزوبوتیل گزنتات (Isobutyl xanthate):

فرمول شیمیایی: C5H10OS2 
موارد مصرف: این نوع نیز در عملیات فلوتاسیون کانی‌های سولفیدی مانند مس و روی استفاده می‌شود. ساختار شاخه‌ای آن منجر به داشتن انتخاب پذیری بالاتری برای برخی از کانی‌ها می‌گردد. سدیم ایزو بوتیل زنتات (Sodium Isobutyl Xanthate: SIBX)) یک نوع از این مورد می باشد.

۴. آمیل گزنتات (Amyl xanthate):

فرمول شیمیایی (پتاسیم): CH3(CH2)4OCS2K
موارد مصرف: به دلیل طول بلندتر زنجیره آلکیل، برای فلوتاسیون کانی‌های پیچیده‌ (Complex) کار می‌رود. این گزنتات توانایی شناورسازی بالاتری دارد. پتاسیم آمیل زنتات (potassium amyl xanthate: PAX) که از این گروه می باشد برای فلوتاسیون سرب اکسیده (سروزیت و کالامین) کاربرد دارد.

گزنتات ها معمولا به صورت پلت (Pellet) می باشند (تصویر بالا)

موارد مصرف:

گزنتات‌ها به عنوان معرف‌های اصلی در فرآیند فلوتاسیون جهت جداسازی کانی‌های سولفیدی فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. وقتی به پالپ (اسلاری) افزوده می‌شوند، گزنتات‌ها به سطوح کانی‌های فلزی پیوند می‌خورند و لایه‌ای هیدروفوبیک (آبران یا هوادوست) ایجاد می‌کنند. این حالت باعث می‌شود که این ذرات به حباب‌های هوا بچسبند و به سطح سلول فلوتاسیون آورده شوند، درحالی‌که سایر مواد معدنی ته نشین می گردند.

گزنتات‌ها به طور خاص برای فلوتاسیون کانی‌های مس، سرب، روی و نیکل کارآمد هستند. در برخی موارد، آن‌ها همچنین برای فلوتاسیون کانی‌های غیرسولفیدی مانند فسفات‌ها و باریت نیز استفاده می‌شوند.

شرایط عملیاتی:

عوامل زیادی مانند pH محیط، نوع و مقدار گزنتات، حضور فلزات دیگر و زمان تماس می‌تواند بر عملکرد گزنتات ها تأثیر بگذارد. به طور معمول، فلوتاسیون با گزنتات ها در محیط بازی انجام می‌شود، زیرا شرایط بازی پایداری ترکیت‌های سولفیدی را در برابر اکسیداسیون کاهش داده و عملکرد گزنتات‌ها را بهبود می‌بخشد.