هندسة التعدين: التعويم الرغوي - المواد المجمعة (Collectors) (1/2)

التعويم الرغوي (Froth Flotation)

المواد المجمعة (Collectors) (1/2)

هي مواد عضوية تتكون من جزئين ( heteropolar) أحدهما محب للماء و الآخر كاره للماء. الجزء الكره للماء يتكون من سلسلة هيدروكربونية في حين أن الجزء المحب للماء أو ما يسمى بالرأس القطبي (Polar head) يحمل شحنة موجبة أو سالبة. و كما ذكرنا في المقال السابق أن المواد المجمعة تعمل على تغيير الخصائص السطحية لأحد أو بعض المعادن بشكل انتقائي لتصبح كارهه للماء و يمكن تعويمها و فصلها من المعدن أو المعادن الاخرى المصاحبة لها. و يحدث ادمصاص جزيئات المواد المجمعة بحيث يكون الرأس القطبي في اتجاه الحبيبات الصلبة و السلسلة الهيدروكربونية الكارهة للماء في اتجاه الماء و يعمل على الارتباط (Attachment) بفقاعات الهواء.

و يمكن تصنيف المواد المجمعة على حسب الشحنة التي يحملها الرأس القطبي إلى مواد مجمعة موجبة أو سالبة. لكن يجب الإشارة إلى المواد المجمعة المتعادلة (Neutral collectors) و التي تكون عبارة عن مواد عضوية و لا يوجد بها رأس قطبي و مثال على ذلك الكيروسين و زيت الوقود (Fuel oil) و يستخدم هذا النوع في تعويم المعادن الكارهة للماء بشكل طبيعي (Naturally hydrophobic) مثل الفحم و التلك. و هي زهيدة الثمن مقارنة بالانواع الاخرى.

أما المواد المجمعة الموجبة فهي تكون جميعأ من الامينات (Amines) و ايثر الامينات (Amine Ethers) .و تحتوي على النيتروجين في رأسها القطبي. و تستخدم اساسا في تعويم السيليكا و السيليكات، بعض العناصر الارضية النادرة (Rare earth elements) و كلوريد البوتاسيوم من كلوريد الصوديوم. و تعمل بصورة افضل في الوسط ذي درجة الحموضة المنخفضة (Low pH).

و هناك اربع انواع من المواد المجمعة الامينية حسب عدد المجموعات الهيدروكربونية (Hydrocarbon radicals) المتصلة بها وهي:

1 - اولية (Primary) حيث تتصل بمجموعة كربونية واحدة

2- ثانوية (Secondary) حيث تتصل بمجموعتين كربونيتين

3- ثلاثية (Tertiary) حيث تتصل بثلاث مجموعات كربونية

4- رباعية (Quaternary) حيث تتصل بأربع مجموعات كربونية

(1) (2) (3)

(4)

و يعيب المواد المجمعة الامينية ارتفاع سعرها و حساسيتها تجاه التغيرات الطفيفة في درجة الحموضة (pH).

تمثل المواد المجمعة السالبة اكثر انواع المواد المجمعة تنوعا و استخداما في عمليات التعويم. و تنقسم الى مجموعتين رئيستيين هما المواد المجمعة للمعادن الكبريتيدية (Sulfhydryl collectors) و المواد المجمعة الاكسجينية (Oxyhydryl collectors). و تعمل بشكل اكثر كفاءة في الوسط ذي درجة القاعدية العالية (High pH).

المواد المجمعة للمعادن الكبريتيدية تنقسم الى ثلاث انواع رئيسة هي الزانسات (Xanthates ) و ثنائي كبريتيد كربامات (dithiocarbamate) و ثنائي الفوسفات الكبريتي (Dithiophosphate) وهي مواد مجمعة خاصة بتعويم المعادن الكبريتيدية نظرا لأن الرأس القطبي بها يحتوي على الكبريت و يوضح الشكل التالي التركيب العام لهذه الانواع.

الزانسات ثنائي الفوسفات الكبريتي ثنائي كبريتيد كربامات

أما المواد المجمعة الاكسجينية (Oxyhydryl collectors) فهي اكثر المواد المجمعة السالبة تنوعا و استخداما حيث يندرج تحتها احدى عشر مجموعة و تستخدم في تعويم معادن السيليكات، الكربونات، الاكاسيد و المعادن المحتوية على الاكاسيد الكبريتية. لكننا هنا سنذكر اهم ثلاث مجموعات وهي:

1- الاحماض الدهنية (Fatty acids or Carboxylic acids) : و هي اكثر الانواع شيوعا و استخداما نظرا لسهولة توفرها و رخص سعرها. شكل رقم (1) ادناه.