maanantai 25. marraskuuta 2013

Opinpolku 7

Työn tarkoituksena on tutustua mineraalin rikastukseen vaahdottamalla.

Mitä vaahdotus on?

- Vaahdotus on yleisin rikastusmenetelmä, siinä rikastetaan lietteessä pieniä mineraalirakeita joista tietty osa kiinnittyy lietteessä syntyneisiin ilmakupliin ja kun osa rakeista jää kiinnittymättä näihin ilmakupliin.

Mitä vaahdotus on?
- Vaahdotus on yleisin rikastusmenetelmä, siinä rikastetaan lietteessä pieniä mineraalirakeita joista tietty osa kiinnittyy lietteessä syntyneisiin ilmakupliin ja kun osa rakeista jää kiinnittymättä näihin ilmakupliin.


Minkä takia mineraalirakeilla on erilaisia pintaominaisuuksia?
Asu ja se on mineralogiassa käytetty termi jolla tarkoitetaan, mineraalirakeiden ulottuvuuksien suhdetta toisiinsa. 
- Jos rakeen ulottuvuudet ovat kaikkiin suuntiin noin saman pituisia, niin mineraalienasu on rakeinen. 
- Mineraalit joissa on kaksi ulottuvuutta ovat suomuisia ja levymäisiä ja samalla ne ovat hyvin kehittyneitä ja kolmannen ulottuvuuden olessa mitätön tässä tapauksessa. 
- Ne mineraalit joilla on yksi ulottuvuus, kutsutaan kuituisiksi ja neulasmaisiksi ja ne ovat hyvin kehittyneitä. 
- Mineraalit joissa yksi ulottuvuus on kehittynyt kahta ulottuvuutta voimakkaamaksi kutsutaan sälöisiksi ja pylväsmäisiksi, näissä minneraaleissa rakeet synnyttävät pitkulaisia levyjä tai puikkoja jotka ovat säteettäisesti suuntautuneita.
- Jos raekoko mineraalilla on niin pieni että rakeiden kokoa ei silmällä erota toisistaan niin sitä voidaan kutsua massamaiseksi.

Mitä tarkoittaa että mineraalin pinta on polaarinen?- Polarisuus tarkoittaa sitä että mineraalilla on kaksi eri osaa: Kova-lenttinen ja polaarinen.
- Kovalenttiset mineraalit tarttuvat vaahtoon paremmin kuin polaariset.
- Kun taas pinnan kanssa reagoivat paremmin mineraalit jotka ovat polaarisia.

Minkälaista polaarisuutta rakeilla on olemassa?
- Rakeilla on olemassa kahdenlaista polaarisuutta: Negatiivista ja positiivista varautuneisuutta.


Mihin asiaan vaahdotus prosessin kyky rikastaa mineraaleja perustuu?

- Vaahdotus prosessin kyky rikastaa mineraaleja perustuu: Anioninen kokoojareagenssin kykyyn kiinnittyä positiivisesti varautuneen rakeen pinnalle, lisäksi siihen että vedessä vaahdotusreagenssin vaikutuksen alaisena mineraali muodostaa ilmakuplan ja lopuksi siihen että kokoojapeitteisen mineraalin pinnalle tämä ilmakupla tarttuu kiinni.

Miksi ilmakuplat eivät välttämättä tartu mineraaleihin?
- Ilmakuplat eivät tartu mineraaleihin jotka ovat hydrofiilisia tai niiden pinta on polaarinen. Nämä mineraalit jäävät jätteeksi lietteeseen.


Mitä tarkoittavat seuraavat termit: hydrofobinen, hyrdofiilinen, aerofobinen ja aerofiilinen?
-Hydrofobinen on aine joka ei pyri olemaan kosketuksissa veden kanssa ja se on veteen liukunematon.
- Hydrofiilinen on aine joka pyrkii kosketukseen veden kanssa ja se liukenee veteen hyvin.
- Aerofobinen on aine joka ei pyri olemaan ilman kanssa kosketuksissa.
- Aerofiilinen on aine joka pyrkii kosketukseen ilman kanssa.

Mitä kokoojareagenssilla saadaan aikaan?
- Kokoojareagenssilla saadaan mm. aikaan se, että sillä muutetaan epäorgaanisien ja polaarisien mineraalipintojen pinnat orgnaanisiksi ja ei-polaarisiksi riittävässä määrin.Ja kun halutaan vaahdottaa haluttu mineraali malmilietteeseen, niin siihen lisätään kokoojareagenssi joka ohjautuu halutun mineraalin pinnalle ja kiinnittyy siihen mutta ei samanaikaisesti muiden mineraalien pinnoille joista emme ole kiinnostuneita. Kyky kiinnittyä mineraalien pintoihin perustuu siihen että kokoojareagenssilla on voimakas taipumus tai ohjattu kyky ohjautua mineraalin pinnalle.

Miksi vaahdotuksessa käytetään vaahdotetta?
- Koska muuten ei saada vaahtoa tarpeeksi ja sen koostumus pitää olla oikeanlainen haluttuun mineraaliin.
- Tehostamaan mineraalirakeiden kiinnittymistä ilmakupliin.



punnittisimme vuolukiveä vaa'alle.
Tässä olemme aloittamassa vuolukiven mursakausta.

Murskattua vuolukiveä
100g kuulamyllyssä jauhettua vuolukiveä.
Punnitsimme 4,9998g vuolukiveä ennen vaahdotusta.




Tässä olemme aloittamassa suodattamaan
vaahdotetun vuolukiven bühnersuppilon ja imun avulla.

Tässä olemme suodattaneet rikasteet 1-4 + jätteen 1000 ml:n dekanterilaseihin



 punnitsimme posliiniupokkaaseen 5,0000 g vuolukiveä.

laitoimme rikasteet 1-4, jätteen ja syötteen,
900 asteiseen uuniin ja annoin niiden olla siellä 30 min.

laitoimme kaikki 6 näytettä eksikaattoriin kuivumaan.






maanantai 27. toukokuuta 2013

Sekoituksen tehokkuuden tutkiminen partikkelien ikäjakautuman perusteella


Valmistin ensin 10 100 ml liuosta joiden
 kalsiumkloridi pitoisuudet olivat erit
 Mittasin jokaisesta liuoksesta johtokyvyn ja kirjasin ne ylös.

Valmistin impulssiin tarvittavan liuos sekoittamalla
100 g kalsiumkloridia 500 ml vettä, jonka
 kaadoimme nopeasti akselin viereen.
Seurasin johtokykymittaria 0,5 min. välein puolentunnin ajan.
Raporttiin tästä

Murskaus, jauhatus ja vaahdotus. Talkin rikastus vuolukivestä vaahdottamalla.

 Vaahdotus on yleisin rikastusmenetelmä sekä metalleja sisältäville malmeille että teollisuusmineraaleille. Vaahdotusta voidaan lisäksi käyttää mm. kierrätysmateriaalien käsittelyssä, pilaantuneiden maiden puhdistuksessa, paperin siistauksessa ja vedenpuhdistuksessa.
Vaahdotus perustuu mineraalien fysikaalisiin ominaisuuksiin ja pinta-aktiivisuuteen. Jotkin mineraalit  hylkivät vettä ja sitoutuvat öljyihin, toiset taas viihtyvät paremmin veden seurassa. Vaahdotuksessa tätä hyödynnetään siten, että rikastettavan aineen ja veden seokseen puhalletaan ilmakuplia, joihin rikastettavat mineraalit tarttuvat, ja kuplien noustessa pintaan kehkeytyy vaahdotusastian pintaan mineraalipitoinen vaahto, joka kuoritaan talteen ja kuivataan. Käänteisessä vaahdotuksessa talteen otetaan vaahdotusastian pohjalle kertyvä sakka. Käänteistä vaahdotusta käytetään esimerkiksi kalkkikiven rikastuksessa.
 Hydrofobinen tarkoittaa kemiassa vettähylkivää, eli ainetta tai sen osaa, jonka vesimassa työntää pois sisältään. Tämä ominaisuus on tärkeä mm. tietyissä solubiologisissa prosesseissa. Esimerkkejä hydrofobisista molekyyleistä ovat alkaanit ja rasvat.
 Hydrofiilinen tarkoittaa molekyylin ominaisuutta, jonka johdosta se liukenee veteen tai muuhun pooliseen liuottimeen. Tämä ominaisuus on tärkeä tietyissä solubiologisissa järjestelmissä. Hydrofiiliset yhdisteet ovat usein poolisia.
Kokoojareagenssin avulla muutetaan epäorgaaniset ja polaariset mineraalipinnat riittävässä määrin orgaanisiksi ja ei-polaarisiksi. Halutun mineraalin vaahdottamiseksi malmilietteeseen lisätään orgaaninenkokoojareagenssi, jolla on voimakas luontainen taipumus tai ohjattu kyky kiinnittyä juuri tämän mineralin pinnalle, mutta ei samanaikaisesti muiden mineraalien pinnalle.
Vaahdotteen avulla saadaan aikaan haluttu vaahdon muodostus. 
 Punnitsimme aluksi n. 500 g vuolukiveä.
 Murskasimme vuolukiven leukamurskaimella.
Vaahdotimme jauhetun vuolukivierän vaahdotuskennossa
 johon olimme lisänneet vettä ja vaahdotetta.
 Otimme rikasteet talteen kaapimalla eri aikoihin vaahtoa pinnalta.


Suodatimme vaahtona saadut rikasteet ja kennoon jääneen jätteen 
 ja kuivasimme lämpökaapissa 80 asteessa yön yli.
 
Työ raporttiin tästä.

Haihdutus, tislaus ja refraktometria.

 Tislaus on toisiinsa liuenneiden aineiden erottamiseksi käytetty menetelmä, joka perustuu seoksessa olevien aineiden eri haihtuvuuksiin. Tislaus on kemiantekniikassa yksikköoperaatio eli siinä ei tapahdu kemiallista reaktiota.Tislaamalla saadaan erotetuksi toisiinsa liuenneet nestemäiset aineet sekä haihtumattomat aineet haihtuvista aineista. Tislauksen tuotetta kutsutaan tisleeksi ja haihtumatonta osaa pohjatuotteeksi tai jatkuvatoimisessa tislaimessa alitteeksi. Tislaus on monimutkaisempi versio haihduttamisesta, jossa haihtumattomat aineet erotetaan haihtuvista.



 Haihdutus on erotusmenetelmä, jossa haihtuva aine poistetaan haihtumattomasta pelkästään lämpöä tai paineenalennusta käyttämällä. Aineet erottava ominaisuus on siis haihtuvuus. Haihdutus voi vaatia erillistä lämmitystä. Haihdutettava seos voi olla niin homogeeninen kuin heterogeeninenkin; esimerkiksi merisuola valmistetaan homogeenisesta seoksesta eli merivedestä haihduttamalla, sipsit taas heterogeenisesta seoksesta eli märästä perunajauhomassasta.

Pyröhaihdutin alipainemittari varustuksella.
Kellonpohjakolonni

Työ raporttiin pääset tästä

Jäteveden puhdistus.

 Pienet kiintoainehiukkaset  laskeutuvat lietteessä erittäin hitaasti, joten edellytys tehokkaalle selkeytykselle on lietteen flokkulointi. Flokkulaation ansiosta kiintoainehiukkaset muodostavat löysän ryhmittymän ns. flokin.
Vedessä oleva kiintoaine voidaan poistaa painovoimaa hyväksi käyttäen. Tätä kutsutaan selkeytykseksi.

 Ioninvaihto tapahtuu vain samanmerkkisten ionien välillä, joten kationinvaihtajat vaihtavat vain kationeja ja anioninvaihtajat vain anioneja. Ioninvaihtimina toimivat esim. luonnosta peräisin olevat orgaaniset aineet, synteettiset epäorgaaniset aineet, synteettiset orgaaniset hartsit ja nestemäiset ioninvaihtajat. Teollisten ioninvaihtoprosessien tavoite on pieninä pitoisuuksina esiintyvien epäpuhtauksien poisto liuoksista tai arvokkaiden aineiden puhdistus ja talteenotto.

                            Ensiksi suodatimme sellunkeittimen viemärikanaalista otetun jäteveden.                                        
                                                           Jaoimme suodoksen kolmeen osaan
   Säädimme kahden suodoksen pH:n 5,8:aan ja
toisten kahden suodoksen pH:n 10 lisäämällä
 natriumhydroksidia ja rikkihappoa
 Teimme anioninvaihdon 100 ml:lle AlCl3:lla
selkeytetylle jätevedelle anioninvaihtohartsilla.

Työ raporttiin pääset tästä

torstai 2. toukokuuta 2013

Opinpolku 8

Työn tarkotuksena on tutustua kiintoaine-neste-uuttoon suorittamalla pähkinöiden uuto etanolilla ja neste-neste-uuton suoritukseen uuttamalla etanoli-liuoksesta azuleeni sukloheksaanin avulla

Murskataan 10,000g pähkinöitä ja kootaan uuttolaitteisto. Sen jälkeen pistetään uuttolaitteisto päälle kolvi pesään  ja päälle. Kaadetaan pähkinät soxhlet uuttohylsyyn. Kolvin kuumetessa neste nousee hylsyssä tiettyyn korkeuteen ja laskee takasin. Tämä toistetaan noin 20kertaa. Sen jälkeen tislataan kolvista liuotin pois.

Laitetaan pähkinäuute lämpökaappiin kuivumaan 16tunniksi.

Tehtävä 2: Neste-Neste-Uutto

Laitetaan erotussuppiloon Sykloheksaani+etanoli yhdiste. Sykloheksaani kerääntyy suppilon yläpintaan.

Lisätään mittalasiin 70ml etanolia ja 2ml azuleenia sen jälkeen alkaa uutto. Kootaan neste-neste-uuttolaitteisto. Uuttolaitteiston uuttoosaan alkaa kerääntymään sykloheksaania. Sykloheksaani liuottaa azuleenin lähes täysin.

Uuton jälkeen tyhennä uuttoosan nesteet jäteastiaan ja ala tislaamaan sykloheksaania pois azuleenista

Tarkemman työ raportin näet tästä

maanantai 12. marraskuuta 2012

Malmikiven murskaus, seulonta,jauhatus ja malmikiven rautapitoisuuden määritys



Työn tarkoitus:

Tässä opinpolussa harjoitellaan yksikköprosesseja murskaus, jauhatus, seulonta sekä liuotus, saostus ja suodatus.


1) Murkaus leukamurskaimella 
 Työssä tutustuimme leukamurskaimen rakenteeseen ja toimintaan eri asetusarvoilla murskattaessa.

säädimme leukamurskaimen asetusarvon maksimiin (5) jonka jälkeen käynnistimme murskaimen ja syötimme malmikiven lohkareet rauhallisesti.
Pienensimme aina murskaimen asetusarvoa, ja toistimme malmikiven syötön.
Murskauksen jälkeen aloitimme seulomisen
 
Seulontakone
 
 
SeulaSeula-aukkoSeula ennenSeulaa jälkeenSeulalle jäänyt
Seulan läpäissyt
Nommggg%%














1   1450,99642,38191,3962,6637,34
20,71451,99476,9824,998,1891,82
30,5374,59392,6918,15,9394,07
40,25349,79377,2127,428,9891,02
50.125340,28359,8919,616,4293,58
60,065327,77341,7413,974,5795,43
70.045239,68246,346,662,1897,82
Pohja
438,39441,683,291,0898,92
Yhteensä
2973,483278,91305,43

Häviöt





 
 Murskatun malmikiven jauhatus

Työn tarkoituksena on tutustua jauhatustapahtuman
suorittamiseen laboratoriomittakaavaisella kuula- ja/tai
tankomyllyllä.
 
 Työn suoritus 

Tutustuttiin käytössä olevaan jauhatuslaitteistoon.
Työssä käytettyjen jauhinkappaleiden tiedot: 
 
jauhatus mylly.
Jauhattu kivi

Nyt alamme käsittelemään jauhattua kiveä
 
1) työn suoritus
 
Upokaan vakiopainoon saattaminen
 
Hehkutettiin upokkaita uunissa 800 asteessa 30 min. Nostettiin upokkaat keraamiselle alustalle jäähtymään 10 minuutiksi ja siirrettiin tämän jälkeen upokkaat eksikaattoriin.Pidimme upokkaita tarkasti eksikaattorissa 15 minuuttia ja sen jälkeen punnitsimme ne analyysivaa`alla.
Toistettiin hehkutus (15 min), jäähdytys keraamisella alustalla, jäähdytys eksikaattorissa täsmälleen saman ajan kuin 1. kerralla ja punnitsimme vaa`alla. Punnitusten ero oli pienempi, kuin 0,2 mg.

Uuni 800:assa asteessa ja upokkaat uuniin.
 
seuraavaksi kivi jauhon liuottaminen.
 
 

Näytteen valmistaminen
 
Punnittiin tarkasti jauhettua malminäytettä, 1-2 grammaa. (Fe-pitoisuus oli noin 100 mg/g). liuotimme näytteen teflonisessa dekantterilasissa hiekkahauhteellalämmittäen kuningasvedellä (1 osa väk HNO3 ja 3 osaa väk HCl, ). jatkoimme kiehutusta noin 30minuutin ajan, ja lisäsimme sekaan varovasti ionivapaata vettä, jottei liuos kuivuisi. Tämän jälkeen laimensimme lioksen veteen, ja suodatimme liukenematta jääneen aineen (pääosin alumiinia ja piitä oksideina) Sekoitimme sen 250 ml mittapulloon, lisäsimme noin 0.5ml väkevää rikkihappoa H2SO4 ja täytettiin ionivapaalla vedellä merkkiin asti.





teflondekka hiekkahauteessa
suodatamme liuokenematta jääneen aineen

Vertailunäytteeksi opettaja antoi rautapitoisuudeltaan tunnetun näytteen, joka liuotettiin veteen, lisättiin noin 0.5ml väkevää rikkihappoa H2SO4 ja täytettiin ionivapaalla vedelle 250ml mittapullon merkkiin asti.
 
Näistä kahdesta 250 ml mittapulloista pipetoimme täyspipetillä 100 ml liuosta kahteen 400 ml dekantterilasiin. Kumpaakin luokseen lisättiin dekoissa 1ml väkevää vetyperoksidia H2O2, jotta kaikki kahden arvoiset rautaionit Fe2+saadaan hapetettua kolmen arvoisiksi ioneiksi Fe3+.
 
Sitten nesteet lämmitetään kellonlasilla peitettynä kiehuviksi ja keitettiin niitä jonkin aikaa vetyperoksidi ylimäärän hajoittamiseksi. Tämän jälkeen dekat otettiin keittolevyiltä ja kellokasien ala pinnat huuhdeltiin tislatulla vedellä dekkoihin. Liuoksiin lisättiin 2-3 g Ammoniumkloridia NH4Cl ja laimennettiin liuokset vedellä 150 ml:ksi



Kuuma neste kaadettiin sitten Buchner-suppiloon asetetun Ashless-suodatinpaperin läpi. Saostuman pääosa sai aluksi jäädä dekan pohjalle, missä esihuuhtelimme sen kuumalla 1% NH4NO3-lioksella. Saostuma huuhdeltiin samalla nesteellä suodattimella käyttäen apuna lasisauvaa ja pesupulloa. Saostuma pestiin siis kloridittomaksi (eli se ei sisällä enää Cl- -ioneja) NH4NO3-lioksella ja lopuksi vedellä

 
Suodatinpaperien yläosat molemmissa suodatuksissa taitettiin siten, että saostumat jäävät suljettuihin nyytteihin. Kumpikin paperinyytti asetettiin vakiopainoon saatuun posliini upokkaaseen ja kuivattiin lämpökaapissa 110 c:ssa. Sen jälkeen kumpikin upokas peitettiin kannella, asetettiin vuorollaan hehkutuskolmioon kolmihalan varaan ja kuumennettiin varovasti Bunsen-polttimen kaasuliekillä. Kun hiiltyminen oli täydellistä, kuumennetaan jäännöstä suuremmalla liekillä, kunnes hiili palaa pois.  Lopuksi upokasta hehkutettiin 800 celsiuksessa noin 30min.Uunuista upokas nostetaan keraamiselle alustalle 10 minuutiksi ja sitten eksikaattoriin jäähtymään tarkasti 20 min ja lopuksi punnittiin upokas + sakka hehkutus toistetaan niin kauan , kunnes upokas oli vakio painossa. Punnitustuloksena saadun Fe2O3-sakan painon perusteella laskettiin alkuperäisen näytteen raudan määrä.


 Hehkutus käynnissä
Lisää ja tarkemman raportin löydät täältä