University of Oulu

Flotation using cellulose-based chemicals

Saved in:
Author: Hartmann, Robert1,2
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Technology
Format: ebook
Version: published version
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526219806
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2018
Publish Date: 2018-08-14
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in the Arina auditorium (TA105), Linnanmaa, on 24 August 2018, at 12 noon
Tutor: Professor Mirja Illikainen
Reviewer: Professor Hanumantha Rao Kota
Doctor Bertil Pålsson
Opponent: Doctor Jaakko Leppinen
Description:

Abstract

Flotation is a well-known and widely used technique for the separation of particles smaller than 250 µm, but efficient performance requires the use of various synthetic chemicals which can potentially damage the health of humans and animals and pollute the environment. Consequently, their replacement through a more environment-friendly and sustainable alternative has been demanded. One promising candidate is cellulose, which is an abundant natural polymer that is environment-friendly and can be treated chemically and physically to yield tailored properties and thus a potential for use in processes such as flotation.

This work focuses on the use of cellulose-based reagents in flotation processes to replace the often harmful conventional reagents derived from mineral oil, plant oils or animal fats. The physico-chemical properties of cellulose differ from those of conventional reagents, leading to differences in performance during flotation. In particular, the chemical and morphological heterogeneity of cellulose affects its properties and thus its interaction with minerals and water. Consequently, its use requires the study of the fundamentals of flotation and their application including the physico-chemical heterogeneity of cellulose to determine the optimum conditions and enable efficient performance. This work focuses on the determination of the thermodynamic surface energetics of solid particles and changes in this after reagent adsorption, using the inverse gas chromatography technique in a dry atmosphere. Furthermore, interactions between cellulose and minerals immersed in water are investigated using the DLVO theory, the interaction forces between cellulose and the minerals being derived and correlated with flotability. The importance of free surface charges is then considered by investigating the electric surface potential of cellulose-coated minerals in connection with particle-bubble attachment efficiency. At the same time, conventional amphiphilic reagents are used and its performances are related to cellulose-based reagents.

see all

Tiivistelmä

Vaahdotus on kaivannaisteollisuudessa laajasti käytössä oleva prosessi, jonka avulla saadaan erotettua tehokkaasti pieniä, alle 250 µm kokoisia partikkeleita. Vaahdotuksen apuaineena käytetään erilaisia synteettisiä kemikaaleja, jotka voivat aiheuttaa harmia ympäristölle. Siksi niiden korvaaminen ympäristöystävällisemmillä vaihtoehdoilla on tärkeää. Yksi lupaava vaihtoehto korvaavaksi materiaaliksi on selluloosa. Selluloosa on uusiutuva ja ympäristöystävällinen luonnonpolymeeri, josta voidaan valmistaa kemiallisesti ja fysikaalisesti käsittelemällä erilaisia biokemikaaleja. Näitä voidaan soveltaa erilaisissa prosesseissa, myös vaahdotuksessa.

Tässä työssä keskitytään selluloosapohjaisten kemikaalien käyttöön vaahdotuksessa tavanomaisten, usein haitallisten synteettisten kemikaalien korvaamiseksi. Selluloosan fysikaaliskemialliset ominaisuudet eroavat synteettisten vaahdotuskemikaalien ominaisuuksista, mikä vaikuttaa niiden vuorovaikutukseen mineraalien ja veden kanssa. Erityisesti selluloosan kemiallinen ja morfologinen heterogeenisuus on keskeinen tekijä. Selluloosan hyödyntäminen tulevaisuuden vaahdotuskemikaalina edellyttää selluloosan ja mineraalien vuorovaikutuksen syvällistä ymmärtämistä.

Tässä työssä tutkitaan selluloosan ja mineraalien vuorovaikutusta sekä IGC-menetelmän avulla, että DLVO-teorian että pintavarausmittausten avulla. Lisäksi tutkitaan selluloosan ja mineraalien vuorovaikutusvoimien yhteyttä vaahdotusprosessin onnistumiseen ja saavutettuja tuloksia verrataan kaupallisten reagenssien toimintaan.

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. C, Technica
ISSN: 0355-3213
ISSN-E: 1796-2226
ISSN-L: 0355-3213
ISBN: 978-952-62-1980-6
ISBN Print: 978-952-62-1979-0
Issue: 670
Subjects: