بررسی اثر میکروویو بر روی ویژگی های فیزیکوشیمیایی سطح ایلمنیت

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی

چکیده

در این پژوهش از انرژی میکروویو برای اصلاح ویژگ ی‌های فیزیکوشیمیایی سطح ایلمنیت و بهبود قابلیت شناورسازی آن استفاده شد. نتیجه‌ های آنالیز XPS نشان داد که پس از تابش میکروویو در اثر اکسایش Fe2+ به Fe3+ میزان یون‌های Fe3+از 5/48 درصد به 66 درصد افزایش یافت. در اثر این فرایند، اکسایش پتانسیل زتای سطح ایلمنیت کاهش یافت؛ به طوری‌ که نقطه ایزوالکتریک آن از 4/5pH= به 0/3pH= تغییر پیدا کرد. افزایش میزان یون‌هایFe3+ در سطح، باعث افزایش میزان جذب یون ‌های اولئات و در نتیجه تشکیل اولئات آهن فریک پایدار می‌ شد. بیشترین مقدار جذب اولئات در 7-6pH= اتفاق افتاد که در اثر آن زاویه تماس ایلمنیت پس از تابش میکروویو از 0/74 درجه به 8/78 درجه افزایش می ‌یافت. پس از جذب اولئات پتانسیل زتا نیز برای ایلمنیت پیش و پس  از تابش به ترتیب 3/66- و 1/78- میلی‌ ولت به دست آمد. بنابراین تغییر ویژگی‌ های فیزیکوشیمیایی صورت گرفته پس از تابش میکروویو در سطح ایلمنیت منجر به افزایش آب‌ گریزی و سرانجام افزایش قابلیت شناورسازی ایلمنیت در بازه‌ ی گستره ‌ای از pH شد.در این پژوهش از انرژی میکروویو برای اصلاح ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی سطح ایلمنیت و بهبود قابلیت شناورسازی آن استفاده شد. نتیجه‌ های آنالیز XPSنشان داد که پس از تابش میکروویو در اثر اکسایش Fe2+ به Fe3+میزان یون‌های Fe3+از 5/48 درصد به 66 درصد افزایش یافت. در اثر این فرایند، اکسایش پتانسیل زتای سطح ایلمنیت کاهش یافت؛ به طوری‌ که نقطه ایزوالکتریک آن از 4/5pH= به 0/3pH= تغییر پیدا کرد. افزایش میزان یون‌ هایFe3+ در سطح، باعث افزایش میزان جذب یون‌های اولئات و در نتیجه تشکیل اولئات آهن فریک پایدار می ‌شد. بیشترین مقدار جذب اولئات در 7-6pH= اتفاق افتاد که در اثر آن زاویه تماس ایلمنیت پس از تابش میکروویو از 0/74 درجه به 8/78 درجه افزایش می ‌یافت. پس از جذب اولئات پتانسیل زتا نیز برای ایلمنیت پیش و پس  از تابش به ترتیب 3/66- و 1/78- میلی‌ ولت به دست آمد. بنابراین تغییر ویژگی‌ های فیزیکوشیمیایی صورت گرفته پس از تابش میکروویو در سطح ایلمنیت منجر به افزایش آب‌گریزی و سرانجام افزایش قابلیت شناورسازی ایلمنیت در بازه‌ی گستره ‌ای از pH شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Nayl A.A., Ismail I.M., Aly H.F., Ammonium Hydroxide Decomposition of Ilmenite Slag, Hydrometallurgy, 98: 196- 200 (2009).

[2] Nayl A., Awwad N., Aly H., Kinetics of Acid Leaching of Ilmenite Decomposed by KOH, Leaching by H2SO4 and C2H2O4,Part 2, Journal of Hazardous Materials, 168: 793-799 (2009).

[4] اسم­خانی، رحیم؛ قبادی، بهمن؛ امیرخانی، اکبر؛ امین­خانی، علی؛ شناسایی نمونه گل قرمز کارخانه تولید آلومینای جاجرم و مطالعه روش های بازیابی تیتانیم دی اکسید از آن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)27 : 59 تا 66 (1387).

[5] Kothari N., Recent Developments in Processing Ilmenite for Titanium., International Journal of Mineral Processing, 1: 287- 305 (1974).

[6] Fan X., Rowson N., The Effect of Pb (NO3) 2 on Ilmenite Flotation,Minerals Engineering, 13: 205- 215 (2000).

[7] Pryor E.J., “Mineral Processing”, E3, 3rd ed, Amsterdam, Great Yarmouth Printed, (1965).

[8] Fan X., Kristian E.W., Rowson N., Parkera D.J., Modification of Ilmenite Surface Chemistry for Enhancing Surfactants Adsorption and Bubble Attachment, Journal of Colloid and Interface Science, 329: 167- 172 (2009).

[9] Song Q., Tsai S.C., Flotation of Ilmenite Using Benzyl Arsonic Acid and Acidified Sodium Silicate, International Journal of Mineral Processing, 26: 111- 121 (1989).

[10] رضایی،بهرام؛ "فلوتاسیون"، انتشارات دانشگاه هرمزگان، (1378).

[11] مالکی­مقدم، مصطفی؛ سام، عباس؛ حاجی امین شیرازی، حسن؛ بررسی فعال­سازی سطحی و پالایش اسیدی در بازیابی کانی ایلمنیت، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)31 : 88 - 81 (1391).

[12] Chen T., Dutrizac J.E., Haque K.E., Wyslouzil W., Kashyap S., The Relative Transparency of Minerals to Microwave Radiation, Canadian Metallurgical Quarterly, 23: 349- 351 (1984).

[13] Meredith R.R.J., “Engineers Handbook of Industrial Microwave Heating”, IET, (1998).

[14] Kingman S., Jacksona K., Bradshaw S.M., An Investigation Into the Influence of Microwave Treatment on Mineral ore Comminution, Powder technology, 146: 176- 184 (2004).

[15] George C., Rao G., Thalakola V., Thermal Desorption of Contaminants Using Microwave Heated Rotary Mixture, in: "Proceedings of the 29th Microwave Power Symposium", Chicago, IL.(1994).

[16] Kobusheshe J., "Microwave Enhanced Processing of Ores", University of Nottingham. (2010).

[17] Metaxas A.A., Meredith R.J., "Industrial Microwave Heating", Peter Peregrinus LTD, The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, )1983(.

[18] Fan X., Rowson N., Fundamental Investigation of Microwave Pretreatment on the Flotation of Massive Ilmenite Ores, Developments in Chemical Engineering and Mineral Processing, 8: 167- 182 (2000).

[19] Galema S.A., Microwave Chemistry, Chem. Soc. Rev, 26: 233- 238 (1997).

[20] Botsco R., Cribbs R.W., Mcmaster R., "Nondestructive Testing Handbook", Vol 4. E2, Editor: R.C McMaster, Ameircan Society for Nondestructive Testing, (1986)

[21] Von Hippel A., "Dielectric Materials and Applications", Technology Press of M.I.T., John Wiley and Sons, New York, (1954).

[22] مهدیلو، اکبر؛ "مطالعات کانه‌آرایی کانسنگ تیتانیم قره‌آغاج به روش‌های فیزیکی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی امیر کبیر تهران (1382).

[23] Zhu Y., Zhang G.F., Feng Q.M., Effect of Surface Dissolution on Flotation Separation of Fine Ilmenite from Titanaugite, Trans. Nonferrous Met. Soc. China., 21: 1149- 1154 (2011).

[24] Thostenson E., Chou T.W., Microwave Processing Fundamentals and Applications. Composites Part A, Applied Science and Manufacturing, 30: 1055- 1071 (1999).

[25] Mehdilo A., Irannajad M., Rezai B., Effect of Chemical Composition and Crystal Chemistry on the Zeta Potential of Ilmenite, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 428: 111-119 (2013).