Effetti benefici di un polisaccaride

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 6502 (2022) Citare questo articolo

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La macinazione è la fase più dispendiosa in termini energetici nei processi di arricchimento dei minerali. L’uso di coadiuvanti di macinazione (GA) potrebbe essere una soluzione innovativa per ridurre l’elevato consumo energetico associato alla riduzione dimensionale. Sorprendentemente, si sa poco sugli effetti dei GA sui processi di arricchimento minerale a valle, come la separazione per flottazione. L’uso di GA ecologici come i materiali a base di polisaccaridi aiuterebbe a moltiplicare la riduzione dei problemi ambientali negli impianti di lavorazione dei minerali. Come approccio pratico, questo lavoro ha esplorato gli effetti di un nuovo coadiuvante di macinazione a base di polisaccaridi (PGA) sulla macinazione della magnetite e sulla sua flottazione inversa. I test di macinazione in lotti hanno indicato che il PGA ha migliorato le prestazioni di macinazione riducendo il consumo di energia, restringendo la distribuzione granulometrica dei prodotti e aumentando la loro area superficiale rispetto alla macinazione senza PGA. I test di flottazione su campioni puri hanno dimostrato che il PGA ha effetti benefici sulla depressione della magnetite (con un effetto trascurabile sulla galleggiabilità del quarzo) attraverso la separazione per flottazione inversa. La flottazione del campione macinato di miscela artificiale in presenza di PGA ha confermato i benefici, fornendo un recupero massimo di Fe e una qualità pari rispettivamente a 84,4 e 62,5%. In assenza di amido (depressivo), il PGA ha prodotto un'efficienza di separazione del 56,1% rispetto al 43,7% senza PGA. Il meccanismo di adsorbimento del PGA avveniva principalmente tramite l'interazione fisica basata su spettri UV-vis, test del potenziale zeta, spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR) e analisi di stabilità. In generale, la fattibilità dell'utilizzo del PGA, un polimero verde naturale, è stata vantaggiosa sia per le prestazioni di macinazione che per quelle di separazione per flottazione inversa.

Le unità di riduzione dimensionale (frantumazione e macinazione) negli impianti di lavorazione del cemento e dei minerali consumano fino al 4% dell'energia elettrica globale prodotta ogni anno1. La macinazione, soprattutto in un mulino a sfere, la macchina più diffusa, è un processo abbastanza casuale e solo l'1–2% dell'energia in ingresso serve a generare le dimensioni del prodotto richieste2. Nell’industria del cemento, l’uso di coadiuvanti di macinazione (GA) è stato esaminato come un’alternativa promettente per affrontare questi problemi3,4. Per additivi chimici o GA si intende qualsiasi sostanza (meno dello 0,25% in peso) aggiunta al mulino per ridurre il consumo energetico5,6,7. I GA sono stati esaminati principalmente nell’industria del cemento e non sono ancora ampiamente utilizzati negli impianti di arricchimento minerale. Sulla base dei risultati del processo di macinazione dell’industria del cemento, i GA possono migliorare la macinabilità, ridurre il consumo di energia e aumentare la superficie specifica8,9,10,11,12. Tuttavia, la macinazione nei cementifici viene effettuata nell'ultima fase della produzione, e la riduzione delle dimensioni è la fase iniziale della lavorazione del minerale. Pertanto, le principali preoccupazioni negli impianti di lavorazione dei minerali includono l’alto costo dei GA, la potenziale contaminazione dei prodotti di macinazione (presunti effetti negativi sul processo a valle) e le questioni ambientali.

La progettazione e la selezione dei GA si basano quasi esclusivamente sulle loro prestazioni di macinazione. Nell’industria del cemento, molti prodotti chimici sono stati utilizzati come GA. Si va da sostanze chimiche pure come la trietanolammina (TEA) ai più recenti polimeri ad alta carica6,7,9,13. I polimeri sono i GA più commercialmente esistenti. Sono principalmente a base di glicole etilenico, glicole propilenico, triisopropanolamina (TIPA), trietanolammina (TEA) e tetraetilenepentammina (TEPA)6,7,14. Alcuni di questi GA, come il TEPA (a base di ammine), non sono biodegradabili e sollevano preoccupazioni ambientali15. I flussi di rifiuti contenenti alcanolammine possono aumentare la concentrazione di ammoniaca, nitriti e nitrati, che potrebbero infiltrarsi nel sottosuolo e nelle fonti d'acqua15.