Development and applications of frother analysis in flotation circuits

• Main Author: Zangooi, Azin
• Other Authors: James A Finch (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2014
• Subjects: Engineering - Metallurgy
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=122992

Flotation machines disperse air into bubbles using a variety of devices. Since the characteristics of the bubble population are controlled by frother, measurement of frother concentration it is vital to understand and control performance. A previously developed colorimetric technique, based on a reaction between a dehydrated frother molecule and an aldehyde proposed by Komarowsky, was refined to increase analysis rate and reproducibility, particularly for low-solubility frothers.The refinements included replacing volumetric preparation of frother solutions by weighing of components. This permitted a reduction in the concentration of the solutions which facilitated analysis of low-solubility frothers. Extraction of frother into chloroform demonstrated that the choice of chloroform was critical. A significant change was in the construction of the calibration curve, where the wavelength selected (in the range 300-700 nm) was which given the minimum sum of squares of residuals. Use of a blank and a sample with no frother, resulted in linear calibrations through the origin. Developing a way to process samples in batches increased the daily analysis rate to 20 samples making it suited to plant surveys.The reproducibility of the refined technique showed a relative error at the 95% confidence interval of about 2.5% which included solution preparation. The detection limit was approximately 0.2 ppm, although the technique is still able to detect frother at concentrations below 0.1 ppm.A database was created to document experiences in selecting standards for commercial frothers, which will help users of the technique.The method was exploited in a basic study to determine frother coverage on bubbles, which required novel equipment and procedures. The results, expressed as area of adsorbed frother molecule, were comparable to the estimation from the Gibbs adsorption isotherm. In an industrial application, frother partitioning (ratio of overflow to underflow concentration) was shown to be significant, in some cases helping to explain downstream problems. The technique was integrated into the gas dispersion technology used to troubleshoot flotation cell hydrodynamics.Transfer of the technology was undertaken. It was shown how frother concentration varies with location and time in a circuit. Such information was not available previously. This was referred to as 'frother mapping' and proved useful in diagnosing stability of frother delivery, adequacy of number and location of addition points, and in detecting units operating with potentially too low a frother concentration. Experience at several concentrators is discussed along with possible implications and remedies. === Les appareils assurant la flottation dispersent l'air en formant des bulles par divers moyens. Les caractéristiques de la population de bulles dépendent de la concentration du moussant. Il est donc essentiel de comprendre et de pouvoir contrôler le fonctionnement de ces appareils. Une méthode colorimétrique déjà développée par Komarowsky, fondée sur une réaction entre une molécule déshydratée du moussant et un aldéhyde, a été affinée afin d'augmenter le taux d'analyses et leur reproducibilité, en particulier pour les moussants faiblement solubles.Parmi les affinements, la préparation volumétrique des solutions de moussant a été remplacée par une préparation pondérale, ce qui a permis de réduire la concentration des solutions, et a mené à une analyse plus facile des moussants faiblement solubles. L'extraction du moussant dans le chloroforme s'est avérée d'importance critique. Une amélioration importante a eu lieu dans la construction de la courbe de calibrage, où la longueur d'onde choisie, entre 300 et 700 nm, est celle qui produit la somme résiduelle minimale. L'utilisation d'un blanc et d'un échantillon dépourvu de moussant a mené à un calibrage linéaire passant par l'origine. Le développement d'une façon de procéder avec échantillons groupés a augmenté le taux d'analyses quotidien jusqu'à 20, ce qui est pratique pour évaluations dans une usine.La reproducibilité de la technique affinée, y compris l'étape de la préparation des solutions, a démontré une erreur relative d'environ 2.5% à un intervalle de confiance de 95%. Le seuil de détection était d'environ 0.2 ppm, quoique la méthode permet de déceler le moussant à un seuil inférieur à 0.1 ppm.La méthode a été exploitée dans une étude fondamentale visant à évaluer le taux de recouvrement d'un molécule moussant sur les bulles, ce qui a exigé un nouvel équipement et des procédures modifiées. L'aire du moussant adsorbé qui en a résultée est comparable à la valeur estimée selon l'isotherme d'adsorption de Gibbs. Dans une application industrielle, la répartition du moussant (rapport des concentrations au surverse et sousverse) est importante dans certains cas afin d'expliquer les problèmes éventuels. La technique modifiée a pu être intégrée à la technologie de dispersion des gaz pour dépannage en ce qui touche les aspects hydrodynamiques des cellules de flottation.On a entrepris un transfert de la nouvelle technologie. La concentration du moussant dans un circuit peut varier selon l'endroit et le temps, information non disponible antérieurement. Une telle "cartographie du moussant" s'avère d'une grande utilité pour évaluer la stabilité de livraison du moussant, l'adéquation du nombre et d'endroits de points d'ajout, et la détection d'unités ayant des concentrations potentiellement trop faibles. L'analyse comprend une évaluation de plusieurs concentrateurs, ainsi que des implications possibles et des procédures d'amélioration.