Interaction between fine particles and colloidal gas aphrons (CGA)

Lee, Inkoo; Lee, Inkoo

Thesis

Interaction between fine particles and colloidal gas aphrons (CGA)

Public Deposited

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Creator

Lee, Inkoo

Contributors

Kristian Waters (Internal/Supervisor)

Abstract

English

Interactions between fine particles (-10 µm) and colloidal gas aphrons (CGA) were predicted from zeta potential measurements, which were then compared to flotation experiments. CGAs, which are microbubbles coated and stabilized by a surfactant, were used as to selectively recover fine iron oxide or silica particles. Surfactant adsorption was measured by the changes in zeta potential as a function of surfactant addition. Using synthetic mineral (-10 µm) particles, four sets of recovery experiments were conducted using negatively charged CGA and positively charged CGA (1: iron (III) oxide and sodium dodecylsulfate (SDS) CGA, 2: silicon dioxide and SDS CGA, 3: iron (III) oxide and hexadecyltrimethylammonium bromide (HTAB) CGA, and 4: silicon dioxide and HTAB CGA). In addition, the recovery of natural fine mineral particles (hematite and quartz) was tested using an identical experiment setups.Both sets of synthetic particles and natural minerals showed positive correlations between recovery experiments and surfactant adsorption experiments. Therefore, high levels of particle recovery is related to good adsorption of surfactant onto the surface of particles, which is in agreement with electrostatic interactions of particles and CGA. Conversely, low levels of particle recovery is associated with poor adsorption of surfactant to the surface of particles, which is also explained by their electrostatic properties of similar charge. After analysis of the experimental data, it is proposed that a particle is attached to a charged microbubble which is generated from an ionic surfactant of opposite charge to the particle. If the particle and CGA have a similar charge, there exists a repulsive electrostatic barrier preventing attachment. A particle’s attachment on the charged microbubble showed a strong dependency on the relative electrostatic properties of the particle and charged bubble, with particles able to be selectively attached to charged microbubbles by adjusting both electrostatic properties of particles and bubbles. The current studies of single minerals provided a consistent rationale to explain the results of binary mineral separation experiments by CGA flotation, supporting the dependency on the electrostatic interactions when a bubble and a particle engaged together. To conclude, a strong dependency on electrostatic properties was found in the behaviors of fine particles to the charged microbubbles, and this phenomena was used for the selective attachment of fine particles to CGAs.

French

Les interactions entre des particules fines (-10μm) et aphrons de gaz colloïdale (AGC) ont été prédits à partir de mesures du potentiel zêta, qui ont comparées à des expériences de flottation. AGC, qui sont des microbulles enrobées et stabilisées par un tensioactif, ont été utilisés pour récupérer sélectivement des particules fines d'oxyde de fer ou de dioxyde de silicium. L’adsorption de tensioactif a été mesurée par les modifications du potentiel zêta en fonction de l'addition de tensioactif.En utilisant des particules minérale synthétique (-10μm), quatre séries d'expériences de récupération ont été menées en utilisant chargé négativement AGC et chargé positivement AGC (1: oxyde de fer (III) et sulfate de dodécyle de sodium (SDS) CGA, 2: dioxyde de silicium et SDS CGA, 3: oxyde de fer (III) et le bromure hexadécyle triméthyle ammonium (BHTA) CGA et 4: dioxyde de silicium et BHTA CGA). En outre, la récupération de particules fines minérales naturelles (hématite et de quartz) a été testé en utilisant un configurations expérimentales identiques.Les deux de particules synthétiques et minéraux naturels ont montré des corrélations positives entre les expériences de la récupération et les expériences de l’adsorption de tensioactif. Donc, des niveaux élevés de récupération des particules sont associés à une bonne adsorption du tensioactif sur la surface des particules, ce qui est en accord avec des interactions électrostatiques des particules et des AGC . Inversement, de faibles niveaux de récupération des particules sont associés à une mauvaise adsorption du tensioactif à la surface des particules, ce qui se explique aussi par leurs propriétés électrostatiques de charge similaire.Après analyse des données expérimentales, il est proposé qu'une particule est attachée à un accusé de microbulles qui est généré à partir d'un agent tensioactif ionique de charge opposée à la particule. Si la particule et AGC ont une charge identique, il existe une barrière empêchant l'attachement électrostatique répulsive. L'attachement d'une particule chargée sur le microbulles a montré une forte dépendance sur les propriétés électrostatiques relatives de la particule et la bulle chargée, avec des particules susceptibles d'être montés sélectivement à microbulles chargées en ajustant les deux propriétés électrostatiques des particules et des bulles. Les études actuelles de minéraux simples fourni une justification cohérente pour expliquer les résultats des expériences de séparation de minéraux binaire par la flottation de AGC, en soutenant la dépendance sur les interactions électrostatiques lorsqu'une bulle et une particule engagés ensemble.Pour conclure, une forte dépendance sur les propriétés électrostatiques a été trouvé dans les comportements des particules fines à microbulles chargées, et ce phénomène a été utilisé pour l’attachement sélective de particules fines aux AGC.

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