Bazı organik reaktiflerin ve metal iyonlarının pirit yüzeyinde ditiyofosfin adsorpsiyonuna etkisinin farklı elektrokimyasal koşullarda incelenmesi
Investigation of the effect of some organic reagents and metal ions on dithiophosphinate adsorption on pyrite surface under various electrochemical conditions
Yazar: KEMAL ŞAHBUDAK
Danışman: DOÇ. DR. TAKİ GÜLER ; PROF. ÜNAL AKDEMİR
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Ditiyofosfin = Dithiophosphinate ; Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry ; FTIR = FTIR ; Flotasyon = Flotation ; Hidrojen iyon konsantrasyonu = Hydrogen-ion concentration ; Metal iyonları = Metal ions ; Organik = Organic ; Pirit = Pyrite ; Pulp potansiyeli = Pulp potential ; Spektroskopi = Spectroscopy

Özet:
Bu çalışmada, Artvin-Murgul cevher yatağından alınan pirit örneğinin toplayıcılı Ditiyofosfinli (DTPI) ve toplayıcısız ortamda metal iyonları (Cu+2, Fe+2 ve Pb+2) ve organik bastırıcı reaktifler (dekstrin, albumin, tanin) ile etkileşiminin, dönüşümlü voltametri ve FTIR spektroskopi deneyleri ile aydınlatılması ve farklı potansiyellerde ve pH koşullarında bu reaktiflerin pirit flotasyonuna etkisinin ortaya konulması amaçlanmıştır.Öncelikle dönüşümlü voltmetre (CV) yöntemini kullanarak, farklı koşullarda piritin elektrokimyasal davranışı incelenmiş, mineral yüzeyinde gerçekleşen redoks tepkimeleri tahmin edilmiştir. Elde edilen bulgular ışığında belirlenen potansiyel değerlerinde, yüzeyde oluşan redoks bileşiklerinin piritin yüzebilirliğine etkisinin belirlenmesi amacıyla flotasyon deneyleri yapılmıştır. Genel olarak indirgen potansiyellerde düşük verim elde edilirken 200 mV'un üzerinde ise verimde önemli bir artış olduğu gözlenmiştir. Bu nedenle 200 mV'ta piritin yüzeyinde oluşan bileşikleri belirlemek amacıyla farklı deney koşullarında pirit polarize edilerek FTIR spektrumları çekilmiştir.Nötr ve alkali ortamda farklı pH değerlerinde yapılan flotasyon deneyleri sonucunda en iyi verim değerlerine pH 6.97'de orta ve yükseltgen potansiyellerde ulaşılmıştır. Pirit oksidasyonu sonucu açığa çıkan elementer kükürdün potansiyelin artışı ile verimi artırdığı ve düşük potansiyellerde ise Sº'ün hidrofilik bileşenlere indirgenerekyüzeyde oluşan metal hidroksitlerle birlikte verimi düşürdüğü tahmin edilmiştir. Cu+2 ilavesinin, pirit yüzeyinin nispeten bakır minerali gibi davranmasına neden olarak verimi artırdığı, Fe+2 ve Pb+2 ilavesinin pirit yüzeyinin metal hidroksitlerle kaplanmasına neden olarak verimi hafif düşürdüğü gözlenmiştir. Metal iyonlarının toplayıcılı ortamdaki flotasyona etkilerinin ise toplayıcısız ortamdaki etkilerine oldukça benzediği belirlenmiştir. Cu+2 iyonun verimi artırması yüzeydeki kupros fosfin oluşumundan, Fe+2 ve Pb+2 nin piritin verimi azaltması ise bunların mineral yüzeyinde metal hidroksitler oluşturmasından kaynaklanabileceği dönüşümlü voltametri ile belirlenmiştir.Çalışmalarda toplayıcı reaktif olarak kullanılan DTPI, pirit verimini artırmaktadır. Dönüşümlü voltametri çalışmaları bu artışın muhtemelen düşük potansiyellerde fosfin radikalinden yüksek potansiyellerde Dimer (DTPI)2 oluşumundan kaynaklandığını göstermektedir.Organik reaktif olarak dekstrin, albumin, taninin gerek kolektörlü gerek kollektörsüz flotasyonda pirit verimini önemli ölçüde düşürmesinin ise elektrokimyasal mekanizmadan çok kimyasal ve/veya fiziksel adsorpsiyondan kaynaklanabileceği öngörülmektedir.

Abstract:
This study, it was aimed to investigate the effects of metal ions (Cu+2, Pb+2 and Fe+2) and organic depresants (dextrin, albumine and tannin) on the interaction of these with pyrite from Artvin-Murgul ore deposit by using cyclic voltammetry (CV) and Fourier Transform Infrared Reflectance (FTIR) techniques and on the flotation of pyrite in collectorless medium and in the presence of dithiophosphinate (DTPI).Firstly electrochemical behaviour of pyrite was studied under different conditions and redox reactions were estimated using cyclic voltametry. Then flotation experiments were conducted to investigate the effects of redox compounds formed on pyrite. Recoveries were very low under reducing conditions while they significantly increased above 200 mV potential. FTIR spectra were drawn at 200 mV to determine the compounds formed on mineral surface at various experimental conditions. The experiments carried out at medium and alkaline conditions indicated that the highest flotation recoveries were obtained at pH 6.97 and at medium and high potentials.It was estimated that the reason for high recoveries was elemental sulphur resulting from pyrite oxidation and lower recoveries at reducing potentials were the reduction of S0 to hydrophilic compounds.Addition of Cu+2 increased mineral recovery since pyrite surface behaved similar to copper surface while Fe+2 and Pb+2 decreased the recovery slightly as a result of metal-hydroxide coating, in collectorless conditions. The effects of these ions in the presence of dithiophosphinate (DTPI) were found similar to the collectorless case. It was determined that Cu+2 increased recovery probably due to cuprous phosphin formation and addition of Fe+2 and Pb+2 decreased recovery due to metal hydroxide formation.Use of DTPI used as a collector was found to increase the recovery. Cyclic voltammetry indicated that the reason for this increase was the phosphin radicals at lower potentials and dimer (DTP)2 formation at higher potentials.The studies carried out by using organic reagents dextrin, albumine and tannin proposed that these reagents reduced the recovery considerebly both in the absence and presence of DTPI as a result of physical and/or chemical adsorption rather then electrochemical mechanisms.