Monitoring mineral surface phenomena by infrared reflection spectroscopy

• Autorzy: Mielczarski J. A. , Mielczarski E.

Warianty tytułu

PL

Monitorowanie zjawisk powierzchniowych za pomocą refleksyjni spektroskopii w podczerwieni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Determination of the mineral surface composition and structure at molecular and atomic levels and understanding adsorption mechanisms and kinetics are crucial to perform efficient separation processes for mineral beneficiation. This understanding is a fundamental requirement to make possible the prediction and control of the macroscopic surface properties that govern the efficiency of separation technologies. The developed infrared external reflection technique has a unique ability to study interface phenomena at a molecular level on heterogeneous substrates. The variety, precision and reliability of information about interface phenomena delivered by this technique are superior to other single techniques. The experiments are fast and non-destructive. High sensitivity (part of monolayer), in-situ collected information in a multiphase system even in the region of a strong absorption of substrate, makes this technique a very valuable experimental tool. The complexity of the recorded reflection spectra, their sensitivity to any variations of the optical properties of all bulk and surface components and their spatial distribution in the system under investigation, are in fact the major strength of the technique. In this paper a few examples of application of this multidiagnostic technique for monitoring surface modifications of sulphide and semisoluble minerals for selective flotation are overviewed in detail.

PL

Poznanie składu powierzchni minerału oraz struktury cząsteczek i atomów na tej powierzchni a takżeB zrozumienie mechanizmów i kinetyki adsorpcji na powierzchni, stanowią istotne elementy potrzebne dlay osiągnięcia efektywnej separacji w procesach wzbogacania minerałów. Jest to podstawowy warunek,^ który musi być spełniony, aby móc przewidzieć i kontrolować właściwości powierzchniowe minerałów, które to właściwości rządzą efektywnością procesów separacyjnych. Rozwój techniki spektroskopii w podczerwieni stwarza ogromne możliwości dla badania zjawisk na granicy faz na poziomie molekularnym, które zachodzą na heterogennych powierzchniach. Różnorodność, precyzja i niezawodność uzyskiwanych informacji o zjawiskach na granicy między fazowej sprawia, że techniki spektroskopowe przewyższają inne proste techniki badawcze. Pomiary wykonywane tą techniką są szybkie i nie powodują zniszczenia badanej próby. Wysoka czułość (dochodząca do monowarstwy) w zbieraniu informacji w sposób in situ w układzie wielofazowym nawet w obszarze o silnej adsorpcji' substartów powoduje, że ta technika jest cennym eksperymentalnym narzędziem. Złożoność rejestrowanego widma refleksyjnego, jego czułość na wszelkie zmiany we właściwościach optycznych zarówno związków będących w roztworze jak i na powierzchni międzyfazowej oraz ich dystrybucja w badanych układach, są faktyczna siłą tej techniki badawczej. W pracy dokonano przeglądu, na podstawie wybranych przykładów, możliwości tej techniki badawczej w monitorowaniu modyfikacji właściwości powierzchniowych siarczków i minerałów typu sole, pod kątem ich selektywnej flotacji.

Słowa kluczowe

EN

adsorption of flotation reagents; surface monitoring; reflection spectroscopy

PL

monitoring powierzchni; spektroskopia refleksyjna

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 39
• Strony: 33--46
• Opis fizyczny: bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Mielczarski J. A.

• Laboratoire Environnement et Mineralurgie, U.M.R. 7569 du C.N.R.S. INPL/ENSG 15 Avenue du Charmois, BP 40, Vandoeuvre-les-Nancy 54501, Cedex, France

autor

Mielczarski E.

• Laboratoire Environnement et Mineralurgie, U.M.R. 7569 du C.N.R.S. INPL/ENSG 15 Avenue du Charmois, BP 40, Vandoeuvre-les-Nancy 54501, Cedex, France

Bibliografia

• BRUNNER, H, MAYER, U AND HOFFMANN, H, 1997. External reflection infrared spectroscopy of anisotropic adsorbate layers on dielectric substrates. Appl. Spectrosc, 51: 209-217.
• FINKELSTEIN, N P, 1989. Review of interactions in flotation of sparingly soluble calcium minerals with anionic collectors. Trans. Inst. Min. Metall. 98: C157 – C177.
• HOFFMANN, H, MAYER, U AND KRISCHANITZ, A, 1995. Structure of alkylsiloxane monolayers on silicon surfaces investigated by external reflection infrared spectroscopy. Langmuir 11: 1304-1312.
• MACPHAIL, R A, STRAUSS, H L, SNYDER, R G AND ELLIGER, C A, 1982, C-H stretching modes and the structure of n-alkyl chains. 1. Long, all-trans chains. J. Phys. Chem. 88 : 334-341.
• MIELCZARSKI, J A AND YOON, R H, 1989. FTIR external reflection study of molecular orientation in spontaneously adsorbed layers on low-absorption substrates. J. Phys. Chem. 93: 2034-2038.
• MIELCZARSKI, J A AND YOON, R H, 1991. Spectroscopic studies of the structure of the adsorption layer of thionocarbamate. II. On cuprous sulfide. Langmuir, 7 : 101-108.
• MIELCZARSKI, J A, 1993. External reflection infrared spectroscopy at metallic, semiconductor and nonmetallic substrates. I. Monolayers films. J. Phys. Chem. 97 : 2649-2663.
• MIELCZARSKI, J A and MIELCZARSKI, E, 1995. Determination of molecular orientation and thickness of self-assembled monolayers of oleate on apatite by FTIR reflection spectroscopy. J. Phys. Chem. 99 : 3206-3217.
• MIELCZARSKI, J A, MIELCZARSKI, E, ZACHWIEJA, J AND CASES, J M, 1995. In situ and ex situ infrared studies of nature and structure of thiol monolayers adsorbed on cuprous sulfide at controlled potential. Langmuir, 11 : 2787-2799.
• MIELCZARSKI, J A, MIELCZARSKI, E AND CASES, J M, 1996a. Interaction of amyl xanthate with chalcopyrite, tetrahedrite and tennantite at controlled potentials. Simulation and spectroelectrochemical results for two component adsorption layers. Langmuir, 12 : 6521-29.
• MIELCZARSKI, J A, XU, Z AND CASES, J M, 1996b. Qualitative and quantitative evaluation of heterogeneous adsorbed monolayers on mineral electrodes by infrared reflection spectroscopy. J. Phys. Chem. 100 : 7181-7184.
• MIELCZARSKI, J A, MIELCZARSKI, E AND CASES, J M, 1997. Infrared evaluation of composition and structure of ethyl xanthate monolayers produced on chalcopyrite, tetrahedrite and tennantite at controlled potentials. J. Coll. Inter. Sci. 188 : 150-161.
• MIELCZARSKI, E, MIELCZARSKI, J A AND CASES, J M, 1998a. Molecular recognition effect in monolayer formation of oleate on fluorite. Langmuir, 14 : 1739-47.
• MIELCZARSKI, J A, MIELCZARSKI, E AND CASES, J M, 1998b. Influence of chain length on adsorption of xanthates on chalcopyrite. Int. J. Miner. Proc. 52 : 215-231.
• MIELCZARSKI, J A AND MIELCZARSKI, E, 1999a. Infrared external reflection spectroscopy of adsorbed monolayers in a region of strong absorption of substrate. J. Phys. Chem. 103 : 5852-5859.
• MIELCZARSKI, J A, MIELCZARSKI, E and CASES, J M, 1999b. Dynamic of fluorite - oleate interactions. Langmuir, 15 : 500-508.
• MIELCZARSKI, J A and MIELCZARSKI, E, 1999c. Infrared external reflection spectroscopy of adsorbed monolayers in a region of strong absorption of substrate. J. Phys. Chem, 103 : 5852-5859.
• MIELCZARSKI, E, MIELCZARSKI, J A, CASES, J M, RAI, B and PRADIP. 2002a. Influence of solution conditions and mineral surface structure on the formation of oleate adsorption layers on fluorite. Colloids and Surfaces, 205 : 73-84.
• MIELCZARSKI, E, DUVAL, Y and MIELCZARSKI, J A, 2002b. Spectroscopic characterization of the nature and structure of adsorbed organic monolayers on quartz in the region of very strong absorption of substrate. Reverse surface selection rule. J. Phys. Chem. B, 106 (46) : 11985-11992.
• PARIKH, A N. and ALLARA, D L. 1992. Quantitative determination of molecular structure in multilayered thin films of biaxial and lower symmetry from photon spectroscopies. I. Reflection infrared vibrational spectroscopy. J. Chem. Phys. 96 : 927-945.
• SNYDER, R G, STRAUSS, H L and ELLIGER, C A, 1982. C-H stretching modes and the structure of n-alkyl chains. 1. Long, disordered chains. J. Phys. Chem. 86 : 5145-5150.
• YEN, Y S and WONG, J S, 1989. Infrared reflectance properties of surface thin films. J. Phys. Chem., 93: 7208-7216.