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

Jun 03, 2023

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。

したがって、新しいアプローチとして、この研究では、逆カチオン浮遊選鉱（捕集剤としてのドデシルアミン（DDA）による）中の石英からのヘマタイトの浮選分離におけるLBG低下特性を調べる予定です。単一鉱物のマイクロ浮遊選鉱実験は、ヘマタイトの抑制に対するLBGの効果を明らかにするために最初に実施されました。プロセスの選択性をさらに調査するために、さまざまな合成ヘマタイトと石英の混合物が使用されました。ミネラルの湿潤性は、LBG の非存在下と存在下で調査され、さまざまなコレクタ濃度での接触角測定によって評価されました。両方の材料表面における LBG の吸着メカニズムを特定するために、表面特性評価が実施されました。

赤鉄鉱と石英鉱石は、それぞれケルマン州とバンダラバス州のさまざまな鉱山から収集されました。ジョークラッシャーとドライミリングを使用してバルクサンプルを粉砕しました。微粒子を篩い分けし、-75 + 38 μm の粒径分布をマイクロフローテーションに適用しました。ヘマタイトと石英の d80 は、それぞれ 58 と 62 m\(\upmu\) でした。ヘマタイトサンプルは完全に純粋ではなく、1 回の磁気分離で濃縮され、続いてモズレーテーブルを使用して鉄のグレードを向上させ、不純物を除去しました。サンプルは、D8 Advance AXS Bruker を使用した X 線回折 (XRD) および Perkin Elmer Optima 4300 XRF を使用した蛍光 X 線 (XRF) によって特性評価および分析されました。赤鉄鉱と石英のサンプルの XRD スペクトル (図 1) により、鉱物の純度が確認されました。 XRF 分析により、サンプルの純度が比較的高いことが確認され、ヘマタイトサンプルの鉄含有量は 95.5%、石英サンプルのシリカ含有量は 97.75% でした (表 2)。

ヘマタイトおよび石英サンプルの XRD 分析。

ヘマタイト抑制剤としてのＬＢＧ（分子量２２６．６６ｇ／ｍｏｌ、Ａｌｄｒｉｃｈグレード、＜２０ｍｍ）は、イラン、テヘランのＰｉｓｈｇａｍａｎＣｏｍｐａｎｙから購入した。 LBG は室温で固体の白色粉末として入手できました (図 2)。 LBGは多糖類の一種であるため、20～30℃の水にはよく溶けません。したがって、事前の準備が必要です23,25,26,27。調製のために、LBG粉末を250 mL三角フラスコ中で水酸化ナトリウムおよび蒸留水と混合し、ホットプレートに置き、均質な不透明な液体が得られるまでマグネチックスターラーを使用して連続的に撹拌した。

ローカストビーンガムの構造式２２．

ドデシルアミン CH3(CH2)11NH2 をコレクターとみなしました。長鎖アミンは水にわずかにしか溶けないため、塩酸を使用して溶解しました29。捕集剤とpH調整剤の調製にはHCl（塩酸）を使用し、pH調整剤としてNaOHも使用していることに注意してください。すべての溶液は蒸留水を使用して特定の濃度で調製されました。

単一の純粋な鉱物のマイクロ浮選試験は、80 mL ハリモンド管内で実行されました。メカニカルスターラーの固定速度および通気速度は、それぞれ650 rpmおよび100 mL/分であった。すべての実験において、1.0 g の純粋なミネラルと約 75 mL の蒸留水をチューブ内で混合し、一定の撹拌下で 1 分間コンディショニングしました。溶液のｐＨを１０に設定した。その後、抑制剤（３分間）およびコレクター溶液（１分間）をそれぞれ添加した。最後に、１分間浮選を行った。 pH レベルはコンディショニングプロセス全体を通じて監視されました。浮選生成物は 50 °C のオーブンで乾燥され、さらなる特性評価の前に正確に重量が測定されました。結果の再現性を確保するために、マイクロ浮遊試験による各条件を 5 回繰り返しました。

鉱物混合試験は「ヘマタイト：石英」の質量比75：25で実施した。バッチ浮選試験は、1 L デンバー D12 実験室用浮選セルを使用して実施されました。固形分率は３０％、撹拌速度は１１００ｒｐｍに設定した。風量は５Ｌ／分であった。捕集剤および抑制剤の濃度は、それぞれ 150 および 300 g/t で使用されました。マイクロ浮選試験と同じコンディショニングおよび試薬添加時間を考慮しましたが、浮選時間は 2 分でした。泡生成物と尾部を 50 °C のオーブンで乾燥させ、さらなる特性評価の前に正確に重量を測定しました。回収率は乾燥重量 (式 1) と化学分析に基づいて計算されました。実験は二重に実行され、平均値が報告されました。さらに、本物の鉱石（Fe 合計 46.67%、SiO2 13.7%、P 1.7%）を用意し、乾式粉砕し、同様の実験を行ってローカストビーンガムの抑制能力を評価しました。

ここで、f、t、c は飼料、尾部、精鉱の Fe のグレードです。

接触角測定は、試薬の非存在下と存在下の両方で鉱物の表面湿潤性を特徴付けるために実施されました。固着滴法 (SDM) を使用して、ゴニオメーター DSA25 (Kruss、ドイツ) を使用して接触角を測定しました。鉱物プレートの表面は浮遊選鉱試薬で事前に調整されました。続いて、ガラス製注射器と直径 0.510 mm および 0.487 mm の針を使用して、水滴を鉱物の表面に静かに置き、接触角を測定しました。すべての測定は室温で行われました。 Kruss ソフトウェアは、ベースラインと適合した気泡形状の間のシステムの三相接触点を自動的に測定し、正確な接触角測定を提供します。バブルの境界とベースラインをフィッティングできるため、ヤングラプラス、楕円、円のフィッティングモデルが使用されました。。微小な角度を測定するにはヤングラプラスが最も信頼できるモデルであるのに対し、より大きな接触角 (多くの場合 40° を超える) を計算するには楕円フィッティングの方が正確であることが一般に知られていました。ヘマタイトと石英の接触角は、LBG (300 mg/L) を使用した場合と使用しない場合の両方で測定されました。さまざまな濃度の DDA (0、5、30、50、および 75 mg/L) を使用します。接着仕事量と広がり係数の値は、式1に基づいて計算されました。 (2) と (3) は、各実験条件で測定された接触角の平均とその標準偏差を使用します。

ここで、Wa、S、θ、γLVは、順に付着仕事（erg/cm2）、広がり係数（erg/cm2）、接触角（°）、水の表面張力（mN/m）を表します。

溶液枯渇技術は吸着研究に使用されました。この手順では、各純粋なミネラル 1.0 g を、特定の濃度の LBG を含む 40 mL の溶液に添加し、pH を所望のレベルに調整しました。室温で２時間、フラスコを２２０ｒｐｍで撹拌した。フラスコを１時間放置して（振盪せずに静止させて）懸濁固体を自然に沈降させた。 25 mL ピペットを使用して上清を除去し、実験室規模の遠心分離機で 6,000 rpm で 15 分間遠心分離しました。次に、サーモガンマメトリックの Helios Alpha UV-Vis 分光光度計を使用して、残りの LBG 含有量を 279 nm の波長で測定しました。元の濃度と残留濃度の差を使用して、鉱物表面への LBG の吸着を計算しました (式 4)。

ここで、C1 と C2 はそれぞれ最初と最後の LBG 濃度 (mg/L) を表します。 qe は吸着剤の平衡吸着容量 (mg/g)、V は溶液の体積 (L)、m はミネラルの重量 (g) です。フロイントリヒとラングミュアの吸着等温線は、鉱物表面の LBG 吸着機構を理解するために適用されました (それぞれ式 5 と 6)。フロイントリヒ吸着等温線の n 係数と KF 係数、およびラングミュア吸着等温線の qm 係数と KL 係数をそれぞれ決定しました。

鉱物表面のゼータ電位は、Zetasizer Nano ZS を使用して測定されました。ゼータ電位測定は、300 mg/L LBG の存在下およびその非存在下で、pH 値 2、4、7、9、10、および 11 で実行されました。 1 g の鉱物サンプルを 100 mL の前処理済み溶液に添加しました。マグネティックスターラーを使用して懸濁液を調整した。コンディショニング中、pH レベルを監視および維持しました。デジタル pH メーターの電極は、コンディショニング中に溶液内に配置され、pH レベルが継続的にチェックされました。粒子を沈降させるために懸濁液を５分間放置した。 3 mL の上清サンプルを取り出し、ゼータ電位を測定するために使用しました。すべて室温で実施されたすべてのテストの結果は、3 回の個別の測定の平均でした。

フーリエ変換赤外分光法 (FTIR) を適用して、LBG による調整前後の純粋な単一鉱物の表面の分子構造と官能基を発見しました。サンプルを調整するために、1.0 g の各純粋サンプルを 300 mg/L の LBG を含む水溶液に添加し、サンプルを 6 時間調整しました (pH 10)。粒子を濾過し、室温で２４時間乾燥させた。１重量％のＫＢｒ（臭化カリウム）を鉱物サンプルに添加した。比較するために、純粋な鉱物（未処理）のスペクトルも分析されました。

石英からのヘマタイトの逆浮遊選別は、pH 1030 で起こることが一般に知られています。DDA 濃度 30 mg/L でのマイクロ浮選試験の結果 (図 3) は、石英とヘマタイトの回収率がそれぞれ 94 % と 75% であることを示しました。。石英と赤鉄鉱の回収率は、DDA 濃度が 75 mg/L に達するまで大きな変化はありませんでした。マイクロ浮遊選鉱の結果は、LBG、石英、およびヘマタイトを添加しなければ、低 DDA 濃度でも両方とも浮遊することを明らかにしました (図 3)。しかし、LBG濃度を添加して増加させると、ヘマタイトの浮遊性が大幅に低下しました（図4）。一方、石英の浮遊性と回収率はごくわずかな低下を示しました (図 4)。ＬＢＧ投与量を３００ｍｇ／Ｌに設定したのは、それを超えてもヘマタイト抑制が顕著に改善しなかったためである。

抑制剤の非存在下、pH = 10 での純粋なヘマタイトと石英の浮遊性に及ぼす DDA の影響。

pH = 10での純粋なヘマタイトと石英の浮遊性に対するLBGの影響（コレクターの存在下、DDA 30 mg/L）。

「ヘマタイト：石英」質量比75：25のバッチ浮選試験を実施しました（図5）。バッチ浮遊選鉱の結果は、精鉱中の Fe 品位、Fe 回収率、および Si 回収率がそれぞれ 56.6、88.1、および 37.5% であることを強調しました。これらの結果は、以前の調査と概ね一致しており、一段階浮選法で合理的なグレードと回収が得られることを示しています1、14、16。これらの発見は、LBG がヘマタイトを選択的に抑制し、浮選効率を高めることができることを示しました。実際の鉱石サンプルの実験では、より粗くきれいな段階での Fe 回収率は 85.41% であることが示されました。

ヘマタイトと石英の混合物の浮遊選鉱から得られた鉄精鉱の Fe グレード、鉄回収、Si 回収 (150 g/t DDA、300 g/t LBG の存在下、pH 値 10)。

石英とヘマタイトの表面の濡れ性は、LBG の存在下と非存在下での接触角に基づいて、また DDA 濃度の関数として接着仕事を測定することによって調査されました。結果（図6a〜d）は、コレクタ濃度の増加により両方の鉱物の付着仕事が減少することを示し、DDAがそれらの表面エネルギーを減少させたことを示しています。他の研究でも、カチオン捕集剤の濃度が増加するにつれて水溶液の Wa 値が減少するという同様の結果が報告されています 31。

DDA 濃度の関数としての、pH = 10、300 mg/L LBG の存在または非存在下での純粋な石英とヘマタイトの濡れ性パラメータ。

湿潤性の結果はマイクロ浮遊選鉱の結果と一致しており、コレクタ濃度の増加により石英と赤鉄鉱鉱物の両方の浮遊性が向上することが実証されました（図 3）。レリスら。 (2019 年と 2022 年) は、カチオンコレクタの濃度を増加させることにより、石英の表面エネルギーがヘマタイトよりも大幅に低くなることを示しました 32,33。これらのデータは、LBG 処理された石英がより疎水性であることを示しています。ある液体が固相上にどのように広がるかを示す拡散係数積は、石英と赤鉄鉱の両方の鉱物で同等のパターンを示しました。浮選分離には、負の拡散係数値が高いことが好ましい34。石英の疎水性は、LBG で処理したヘマタイトよりもかなり大きいことが示され、これはマイクロ浮選試験の結果を裏付けました。研究で観察された石英鉱物がLBG処理ヘマタイト鉱物よりも高い疎水性を示した現象は、DDAイオンが石英表面に対してLBG処理ヘマタイト表面よりも大きな静電引力を持っていることに起因する可能性があります。この静電引力は、DDA イオンと石英表面上のシラノール基の間に水素結合を形成することによってさらに強化された可能性があります 32、35、36、37。表面濡れ性の結果（図6a）は、LBG処理ヘマタイトサンプルが未処理ヘマタイトサンプルよりも高い接着仕事量を持っていることも示しました。この高い接着力は、LBG 処理されたヘマタイトの水に対する高い親和性と相関している可能性があります。言い換えれば、DDA の存在下でも、LBG は石英と比較してヘマタイト表面を大幅に低下させました。コレクタの存在下では、LBG 処理されたヘマタイトの拡散係数は、その表面が完全に濡れた状態に変わったことをさらに示しました。一方、石英は異なる応答を示し（図6d）、LBGの存在下での広がりと接着作用のレベルがヘマタイトよりも低かった。 LBG の添加により、DDA の存在下で石英の濡れ性がわずかに変化するだけであることがわかりました。これらの結果は、LBG が存在する場合でも石英が高い浮遊性を示すことを示した微小浮選の発見を裏付けています (図 4)。

石英とヘマタイトの表面でのLBG吸着の評価に基づいて、LBG濃度が増加すると、両方の鉱物表面でのLBG吸着量が増加することがわかりました（図7に示すように）。しかし、ヘマタイト表面に吸着された LBG の量は、広範囲の LBG 濃度にわたっても、石英表面に比べてはるかに多かった。具体的には、LBG濃度が150mg/Lに達したとき、ヘマタイト表面のLBG吸着量は2.3mg/gであるのに対し、石英表面では同じ濃度でも0.57mg/gに過ぎなかった。これは、LBG が石英よりもヘマタイト表面との吸着相互作用が強いことを示しています。

pH = 10におけるLBG濃度の関数としてのヘマタイトおよび石英へのLBGの吸着量（粒子サイズ：+ 38〜75 μm）。

さらに、フロイントリヒとラングミュアの等温式を使用して吸着平衡データを分析したところ、(表 3 に示す) 結果は、ラングミュア等温モデルの方が相関性が高いため、鉱物表面での LBG 吸着を宣言するのにより適切であることを示しました。係数。さらに、ヘマタイトと石英の qm 値はそれぞれ 3.90 と 0.86 であることが判明し、LBG とヘマタイトの相互作用が石英との相互作用よりも著しく強いことを示唆しています。

ゼータ電位測定 (図 8) は、裸の石英とヘマタイトの IEP (等電点) がそれぞれ pH 2 と約 4.2 で発生することを示しました。同様の値がさまざまな調査でも報告されています16、38、39、40、41。ヘマタイトと石英の両方の表面のゼータ電位は、pH 値が増加するにつれて実質的に負の値を維持し、浮遊選鉱の pH 範囲にわたって負でした。しかし、LBG を添加すると (300 mg/L)、両方の処理ミネラルのゼータ電位が未処理ミネラルと比較して増加しました。 LBG 存在下でのヘマタイト表面の変化は石英中よりも大きく、LBG がヘマタイト表面により多く吸着されていることを示しています。これらの結果は、湿潤性および吸着分析の結果と一致します。しかし、両方の鉱物の表面電荷の大きさは影響を受けませんでした。この現象は、非イオン性ポリマー特性を持つ多くのヒドロキシル基を持つ多糖類である LBG の非イオン性ポリマー特性によるものである可能性があります 42。観察された変動は、両方の鉱物の表面に吸着されたLBGの影響を受ける鉱物界面での二重電気層の滑りプレートの動きによって引き起こされました24、43。

300 mg/L LBG の存在下でのさまざまな pH 値でのヘマタイトと石英のゼータ電位。

FT-IR分析によると（図9に示すように）、LBGのスペクトルは3425.41cm-1に広いバンドを示し、これは-OH基の伸縮振動に関連しています。アルキル -CH および -CH2 基の C-H 伸縮振動は 2927.41 cm-1 で観察され、C-O-H 伸縮振動は 1022.08 cm-1 で存在しました 44,45。 LBG の化学構造にはカルボキシルやヒドロキシルなどの酸素含有官能基が含まれており、これにより LBG は金属鉱物の表面と相互作用します。（図9a）に見られるように、ヘマタイトの特徴的なバンドが476.33cm-1、551.54cm-1、および1087.45cm-1に現れました。これらはFe-O振動（金属-O）および-OH伸縮に関連していました。振動46． LBG処理されたヘマタイト表面が示されると（図9a）、LBGスペクトルからのヒドロキシル基-OH基の伸縮振動と-CH2の伸縮振動にそれぞれ関連する、3426.88と2366.22cm-1に新しいピークが現れました。これらの結果は、LBG 分子がヘマタイト表面に効果的に吸着されたことを示唆しています。 LBGの構造中に多くの水酸基が存在することで水素結合が促進され、LGBとヘマタイト表面との間の吸着が可能になった可能性がある。一方、石英粒子の特徴的なバンドは1083.79cm-1、798.38cm-1、462.83cm-1に観察されました（シラノール基と-OHバンド）（図9b）。石英をLBGで処理した場合、石英+LBGスペクトルに新しい特徴的なピークは現れませんでした（図9b）。これらのスペクトルとゼータ電位の測定により、LBG が石英表面と弱く相互作用することが実証されました。したがって、LBG は石英からの浮選分離におけるヘマタイトの選択的抑制剤として使用できます。

300 mg/L の LBG で処理した (a) ヘマタイトと (b) 石英の FT-IR スペクトル。

結果によると、LBG は逆カチオン浮遊選鉱において効果的なヘマタイト抑制剤として作用する可能性があります。マイクロ浮選試験から得られた結果は、LBG がヘマタイトの浮遊性を大幅に低下させる一方で、石英の回収には無視できる影響を与えることができることを示しました。表面特性分析により、LBG で処理した場合、石英の疎水性がヘマタイトの疎水性よりもかなり高いことが示され、これはマイクロ浮遊選鉱実験の結果を裏付けました (図 3)。

濡れ性データ (図 6) に基づくと、石英の表面エネルギーはヘマタイトよりもはるかに低いです。ヘマタイトはその表面に Fe3+ と O2- が露出していますが、石英は Si4+ と O2- を持っています。石英表面上の Si4+ カチオンの割合が高く、金属カチオンの割合が低いと、アミン種の吸着が増加し、その結果、浮遊性が向上しました 47。対照的に、鉱物表面の金属部位は抑制剤の吸着に重要な役割を果たします。その結果、ヘマタイト表面には石英表面に比べてLBGの吸着量が有意に多いことが分かりました。ゼータ電位測定 (図 8) に基づくと、LBG は石英表面との相互作用が少なくなります。 LBG がプロセスに追加されると、ヘマタイトのゼータ電位が正でなくなり、ヘマタイトと石英の間の電位差が増加し、分離が改善されます。しかし、石英の不利な塩基性と pH 2 での IEP が一定であるため、LBG は一般に石英と相互作用しません (図 8)。逆に、ゼータ電位試験によれば、ヘマタイトは pH 4.2 の IEP を有するため、高い多糖類吸着密度とより強く相互作用します。したがって、ヘマタイト表面へのLBGの吸着は、ヘマタイト表面上の金属イオンとLBGのアニオン性官能基との間の相互作用に起因すると考えられる。

これらの発見は、FTIR 分析によって裏付けられています (図 9)。 LBG の化学構造には、FTIR スペクトルで検出された酸素含有官能基、カルボキシル、ヒドロキシルが含まれています。アルカリ環境では、LBG 溶液中に多数の遊離カルボキシル基が存在し、多価金属イオンとの強力な錯体形成効果があります 46。したがって、LBG は石英よりもヘマタイト表面に対して高い親和性を持っていました。 LBG とヘマタイト表面の間の吸着は水素結合によるもので、特に Fe-O 振動 (Metal-O) と -OH 伸縮振動が関与しています。多糖類とヘマタイトの間の相互作用は、酸/塩基相互作用として特徴づけられており、多糖類は酸として作用し、ヘマタイト表面は塩基として機能します48,49。 LBG をヘマタイト表面に選択的に吸着すると、DDA の吸着が妨げられます。それにより、ヘマタイトが選択的に抑制されることになる。しかし、LBG は石英への吸着力が弱いため、多量の DDA が石英に吸着され、石英の高い回収率が得られました。

本研究では、環境に優しい新規抑制剤であるローカストビーンガム（LBG）の、逆カチオン浮遊選鉱によるヘマタイトと石英の選択的分離に対する抑制効果を、さまざまな浮遊選鉱条件を通じて調査しました。マイクロ浮遊選鉱の結果は、LBG が低濃度 (30 mg/L) であってもヘマタイトの浮遊性を大幅に低下させ、石英の回収にはほとんど影響を及ぼさないことを示しました。バッチ浮遊選鉱実験により、LBG はヘマタイト沈下に対して高い選択性を持ち、精鉱中の鉄グレードと鉄回収率はそれぞれ 56.6 と 88.1 であることが明らかになりました。さまざまな表面分析により、ヘマタイトと石英上の LBG 吸着が大きく異なることが示されました。濡れ性分析により、コレクタ濃度を増加させることにより、石英の表面エネルギーがヘマタイトよりも大幅に低くなることが示されました。したがって、石英の疎水性は、LBG 処理したヘマタイトよりも大幅に高かった。さらに、LBG 処理したヘマタイトと未処理のサンプル間の接着力の差は非常に大きかった。 LBG を添加すると、DDA の存在下で石英の濡れ性がわずかに変化するだけでした。表面吸着分析の結果、LBG は石英よりもヘマタイト表面と強く相互作用し、300 mg/L LBG の濃度ではヘマタイトと石英の吸着量はそれぞれ 3.3 と 1.7 (mg/g) でした。 FT-IRの結果から、LBG分子は水素結合を介してヘマタイト表面に吸着され、石英表面と弱く相互作用していることが明らかになった。

現在の研究中に使用および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

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著者らは、テヘラン大学鉱物加工研究所スタッフの技術的支援に感謝します。この原稿は、ルレオ工科大学の卓越した研究拠点として、先進鉱業冶金センターである CAMM3 によって支援されたプロジェクトから生まれました。

Lulea 工科大学が提供するオープンアクセス資金。 Center of Advanced Mining and Metallurgy (CAMM3) によって提供されるオープンアクセスの資金提供。

テヘラン大学、鉱業工学部、工学部、テヘラン、イラン

メルダッド・コルドルー、ゴラムレザ・コダダドマフムーディ、イーサン・エブラヒミ、アリ・レザエイ

ヤズド大学、鉱業冶金工学部、ヤズド、89195-741、イラン

アラシュ・トーリー

鉱物および冶金工学、スウェーデン鉱山学校、土木環境天然資源工学科、ルレオ工科大学、971 87、ルレオ、スウェーデン

サイード・チェレ・チェルガニ

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MK: 概念化、調査、データキュレーション、資金調達、リソース、実験実施、執筆 - レビューと編集、Gh.Kh:。調査、データキュレーション、形式分析、ソフトウェア、資金獲得、リソース、執筆—原案、EE: 調査、データキュレーション、形式分析、ソフトウェア、執筆—原案、AR: 設備、リソース、資金獲得、AT: プロジェクト管理、方法論、検証、視覚化、執筆 - レビューと編集、SCCh.: 概念化、監督、検証、資金調達、執筆 - レビューと編集。

アラシュ・トーリーまたはサイード・チェレ・チェルガニへの通信。

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転載と許可

Kordloo, M.、Khodadadmahmoudi, G.、Ebrahimi, E. 他ローカストビーンガムによる石英からの逆選択的浮選分離のための緑色のヘマタイトのくぼみ。 Sci Rep 13、8980 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-36104-5

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受信日: 2023 年 3 月 1 日

受理日: 2023 年 5 月 30 日

公開日: 2023 年 6 月 2 日

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