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Untersuchung der freien Oberflächenenergie von verschiedenen Mineralen und Korrelation mit deren Flotierbarkeit Verteidigung der Masterarbeit von Robert.

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Präsentation zum Thema: "Untersuchung der freien Oberflächenenergie von verschiedenen Mineralen und Korrelation mit deren Flotierbarkeit Verteidigung der Masterarbeit von Robert."—  Präsentation transkript:

1 Untersuchung der freien Oberflächenenergie von verschiedenen Mineralen und Korrelation mit deren Flotierbarkeit Verteidigung der Masterarbeit von Robert Hartmann FlotationiGC [1]

2 2 Inhalt 1) Motivation 2) Grundlagen zur Flotation und iGC 3) Behandlung der Proben 4) Ergebnisse und Auswertung 5) Zusammenfassung

3 3 Motivation [2] [3] Zunehmender Konsum von technologischen Gütern Aufbereitung der Materialien sehr oft durch technisch aufwendige Verfahren Rohstoffe müssen vorhanden sein oder aufbereitet und recycelt werden

4 4 Motivation Einführung eines Flotationsprozesses zur Aufbereitung eines Minerals sehr zeitaufwendig Physikalische Eigenschaften der festen Oberfläche in Bezug auf deren Benetzungseigenschaften noch nicht verstanden [4] Flotation ein mögliches Verfahren zur Aufbereitung von Mineralen Aber:

5 5 Motivation Die freie Oberflächenenergie ist die fundamentale physikalisch-chemische Eigenschaft zur Beschreibung der Benetzungseigenschaften von Mineraloberflächen Aber: Durchführung der Flotation in Wasser und Messung der freien Oberflächenenergie durch iGC im trockenen Zustand Untersuchung des Einflusses der Vorbehandlung der Minerale auf die freie Oberflächenenergie Einfluss der unterschiedlichen Messbedingungen auf Oberflächeneigenschaften

6 6 Grundlagen zur Flotation Zu trennende Minerale in Wasser Zugabe von Luft und Sammler- Molekülen Na +

7 7 Grundlagen zur Flotation Selektive Adsorption der Sammler- Moleküle an der Partikeloberfläche Angepasste Oberflächeneigenschaften führen zur Ausbildung von Partikel- Luftblasen-Aggregaten hydrophob hydrophil Wie bestimmt man „hydrophil“ oder „hydrophob“?

8 8 Grundlagen zur iGC Injektion einer Molekül- Art in die Kolonne Moleküle ad- und desorbieren auf und von der Oberfläche Moleküle verlassen Kolonne und werden detektiert Die Retentionszeit (Zeitverzögerung) auf Grund von Wechselwirkungen ist Hauptinformation der Messung Alkane Monopolare Moleküle

9 9 Grundlagen zur iGC Disperse Oberflächenenergie mit Hilfe einer homologen Reihe von unpolaren Alkanen Signalstärke Zeit HeptanOktan Nonan Dekan Zusätzliche CH 2 -Gruppe führt zur Zunahme der attraktiven Kräfte zwischen injizierten Molekül und Feststoffoberfläche Hexan

10 10 Grundlagen zur iGC Hexan Heptan Oktan Nonan Dekan Aus dem Anstieg der Geraden der homologen Reihe der Alkane kann die disperse Oberflächenenergie des Feststoffes berechnet werden Zur Ermittlung der polare Oberflächenenergie werden monopolare Moleküle in die Kolonne Dichlormethan Ethylacetat Aus dem vertikalen Abstand der monopolaren Moleküle zur Geraden der homologen Alkanreihe wird die polare Oberflächenenergie des Feststoffes ermittelt

11 11 Behandlung der Proben Konditionierung IKonditionierung IIKonditionierung IIIKonditionierung IV optionale Ultraschall- Behandlung Reine Proben: Apatit Magnetit Quarz Dispergieren in Sammler- Lösung Waschen mit Salz- Lösung Waschen mit Aceton Hydrophobierung der Feststoffoberfläche durch Sammler Abwaschen der adsorbierten Sammler- Moleküle zur Bildung einer Monoschicht auf der festen Oberfläche und zur Untersuchung der Adsorptionsmechanismen (Physi- oder Chemisorption)

12 12 Ergebnisse und Auswertung- Flotation I II_NaOL III_NaOL IV_NaOL US Ultraschall-Behandlung ist mit Entschlämmung verbunden ApatitQuarz US I II_DDAA III_DDAA IV_DDAA Feine Partikel entfernt ?

13 13 Ergebnisse und Auswertung- iGC Was wäre das zu erwartende Ergebnis? Unregelmäßige Festkörperoberfläche mit Poren, Ecken und Kanten, die höhere Oberflächenenergie als ebene Flächen besitzen Sammlermoleküle adsorbieren an hochenergetischen Bereichen Freie Oberflächenenergie der Minerale wird durch adsorbierte Sammlermoleküle herabgesetzt

14 14 Ergebnisse und Auswertung- disperse Oberflächenenergie (APA mit und ohne NaOL) Sowohl Sammlermolekül als auch Ultraschall vermindert disperse Oberflächenenergie

15 15 Ergebnisse und Auswertung- polare Oberflächenenergie Sammlermoleküle und Ultraschall-Behandlung vermindern polare Oberflächenenergie Sind Minerale mit niedriger polarer Oberflächenenergie hydrophob?

16 16 Ergebnisse und Auswertung- Flotation ↔ freie Oberflächenenergie Flotation: Mineralgewinnung Apatit höher als Quarz Ultraschall-Behandlung wirkt sich stark auf Austrag bei Apatit aus, aber nicht bei Quarz NaOL stärkere Bindung auf Grund Chemisorption Ultraschall entfernt feine Partikel im Falle von Apatit Freie Oberflächenenergie: Disperse Oberflächenenergie wird durch Sammlermoleküle reduziert Polare Oberflächenenergie nimmt durch adsorbierte Sammlermoleküle stark ab Unterschied in der Flotierbarkeit trotz ähnlicher Oberflächeneigenschaften!!!