ITEM METADATA RECORD
Title: Metal Speciation and Flotation in Soils and Sediments
Other Titles: Speciatie en flotatie van metalen in bodems en sedimenten
Authors: Vanthuyne, Mathias; S0048253
Issue Date: 22-Jun-2006
Abstract: Flotatie wordt sinds ongeveer een eeuw wereldwijd en met succes toegepas t in de ertsverwerkende industrie om waardevolle mineralen, die meestal in één specifieke chemische vorm voorkomen, te scheiden van de ongewenst e ganggesteentemineralen. Luchtbellen die omhoog doorheen de pulp bewege n vangen de hydrofobe deeltjes en dragen deze naar een schuimlaag aan he t oppervlak van de flotatiecel, terwijl de hydrofiele deeltjes in de pul p achterblijven. Recent (1998) werd aangetoond dat flotatie potentieel k an toegepast worden in de ex-situ remediatie van metaalverontreinigde su lfiderijke sedimenten en sulfide-behandelde bodems. De flotatiespecifici teit van de metalen werd grotendeels toegeschreven aan hun dominante ass ociatie met sulfidefasen. In deze studie werd het potentiële gebruik van flotatie om metalen zoals Cd, Cu, Pb en Zn te verwijderen uit sedimenten en bodems verder onderzo cht. Labo-schaal Denverflotatietesten werden uitgevoerd op 4 anoxische s edimenten, namelijk de sedimenten van rivier Schijn (zandige leem), Zuid -Willemsvaart (leem), dokken van Brussel (kleiige leem) en kanaal Gent-T erneuzen (klei). Labo-schaal Denverflotatietesten werden ook uitgevoerd op een leemrijk bodemstaal van Tienen dat vooraf voor minstens 1 dag in suspensie werd behandeld met een overmaat natriumsulfide in verschillend e condities. Door Denverflotatie op de 4 sedimenten werd 35.4-73.4 % van de metalen verwijderd in 20.4-25.5 % van de inputmassa maar de metaalco ncentraties (bv. Cd en Zn) in de restfracties voldeden niet aan de maxim um aanvaardbare concentraties voor hergebruik als bodem. Door Denverflot atie op de sulfide-behandelde Tienen bodemsuspensies werd 30-57.5 % van de metalen verwijderd in 17.9-34 % van de inputmassa maar de cadmiumconc entratie in de restfracties voldeed niet aan de bodemsaneringsnorm voor gebruik als landbouwgrond. Aangezien de potentiële floteerbaarheid van de “target” metalen grotende els afhangt van de chemische vorm waarin zij voorkomen werd hun speciati e (partitie) onderzocht vóór flotatie. Voor het bodemstaal werd vastgest eld dat de koperfractie, die werd geëxtraheerd in 0.1 M EDTA/0.5 M NaOAc (pH 4.65), verminderde van ongeveer 60 % tot 2 % door overnacht voor te behandelen met een overmaat sulfide wat erop wijst dat de potentieel be schikbare metalen werden getransfereerd naar een unieke, floteerbare sul fidefase. Voor anoxische sedimenten werd een nieuwe methode ontwikkeld, die gebaseerd is op het opvolgen van de 1 dag oxidatiekinetiek van de se dimenten bij pH 8 in een achtergrondoplossing die een overmaat EDTA beva t, voor de bepaling van de (sulfide)partitie van (spoor)metalen. Een wis kundig model dat twee pseudo-eerste orde reacties combineert werd gebrui kt om de metaalconcentraties, die werden vrijgezet als functie van de ox idatietijd, te beschrijven. De methode gebaseerd op oxidatiekinetiek liet toe om Cu, Pb en Zn van de bestudeerde sedimenten onder te verdelen in 4 fracties, namelijk (1) ee n fractie die onmiddellijk wordt vrijgezet in de EDTA-oplossing (C0), (2 ) een fractie die geassocieerd is met ‘snel-oxideerbare’ FeS fasen (C1), (3) een fractie die geassocieerd is met ‘langzaam-oxideerbare’ (spoor)m etaalsulfidefasen en (4) een niet-beschikbare fractie die geassocieerd i s met sedimentfasen waarop oxidatie geen invloed heeft (Cno). De fractie s van Zn en Pb, die geassocieerd waren met de “pools” C1 en C2, waren ve rgelijkbaar met de AVS-geëxtraheerde fracties van Zn en Pb, die werden b epaald om onafhankelijk de fracties van Zn en Pb die geassocieerd zijn m et sulfiden te schatten. Deze observatie toont aan dat de sulfide-geasso cieerde fractie van (spoor)metalen kon voorspeld worden door de som te n emen van de fracties die geassocieerd zijn met de “pools” C1 en C2. Bove ndien werden de sulfide-geassocieerde metaalfracties, die door oxidatiek inetiek worden voorspeld, gecorrigeerd voor de 1 dag anoxische EDTA-oplo sbare fractie daar (spoor)metalen, die geassocieerd zijn met bv. carbona at en/of hydroxidefasen en de C0 “pool”, ook in oplossing kwamen tijdens de oxidatiekinetiek-experimenten. De sulfide-geassocieerde fracties van Cu, Pb en Zn, die door de combinatie van (a) 1 dag oxidatiekinetiek bij pH 8 in een achtergrondoplossing die een overmaat EDTA bevat en (b) cor rectie voor de 1 dag anoxische EDTA-oplosbare worden voorspeld, waren gr otendeels vergelijkbaar voor alle bestudeerde sedimenten en toonden aan dat deze “target” metalen in de meeste gevallen dominant geassocieerd wa ren met sulfidefasen. Er werden voor Cd geen oxidatiekinetiek-gegevens b ekomen daar de concentraties, die werden vrijgezet als functie van de ox idatietijd, onder de detectielimiet voor analyse gelegen waren. AVS/SEM extracties voorspelden echter dat Cd ook dominant voorkomt als sulfidefa sen in de bestudeerde sedimenten. Ondanks het feit dat de partitiestudies aantoonden dat de “target” metal en dominant geassocieerd waren met sulfidefasen was de metaalflotatiesel ectiviteit van de sulfide-behandelde bodemsuspensies en de sulfide-rijke sedimenten laag (concentreringsfactoren ≈ 2) in vergelijking met de gebruikelijke selectiviteit (concentreringsfactoren > 5) in sulfide-e rtsflotaties, zelfs voor Cu, Pb en Zn van Het Schijn sediment (concentre ringsfactoren ≈ 3). Bovendien werkte Denverflotatie niet goed geno eg bij aanvaardbare hoeveelheden van de inputmassa die werden geconcentr eerd in de schuimfractie daar de metaalconcentraties in de restfracties niet voldeden aan de voorgeschreven VLAREBO-limieten. De lage flotatie-s electiviteit van Cd, Cu, Pb en Zn is toe te schrijven aan (1) de té klei ne deeltjesgrootte van de metaalsulfiden en (2) de concentratie van klei ne, ongewenste hydrofiele deeltjes in de schuimlaag ten gevolge van de t urbulente flotatiecondities. Bijgevolg draagt “entrainment” (aselectieve meesleur) in grote mate bij tot de totale hoeveelheid van de metalen di e verwijderd wordt door Denverflotatie, zoals werd aangetoond door de vo orspellingen voor de procentuele bijdrage van “true flotation’’ (echte f lotatie door bel-partikel aanhechting) en “entrainment”.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Centre for Surface Chemistry and Catalysis

Files in This Item:

There are no files associated with this item.

Request a copy

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.