Adsorption behaviour of sodium hexametaphosphate on pyrochlore and calcite

Abstract

FTIR, XPS and zeta potential measurements were performed on pyrochlore and calcite to study the adsorption mechanisms of sodium hexametaphosphate (NaHMP). While no hexametaphosphate could be detected on the FTIR spectra of NaHMP treated pyrochlore or calcite, the observed chemical shifts of the binding energies of Ca 2p^5/2 (0·25 eV) and P 2p (0·20 eV) electrons indicated that the hexametaphosphate groups formed a complex with calcium on calcite. The complex seemed soluble in water leaving a low concentration of its residue on calcite surface after water washing, thus undetectable by FTIR. The binding energy shifts of Nb 3d^5/2 (0·13 eV) and Ca 2p^5/2 (0·10 eV) electrons on NaHMP-treated pyrochlore were within instrumental resolution, therefore, NaHMP was not strongly bound to pyrochlore. The zeta potentials of pyrochlore and calcite were both lowered in the presence of NaHMP. However, for pyrochlore, the zeta potential drop occurred mainly in the acidic pH range, while the drop for calcite was independent of pH, indicating possible chemisorption of NaHMP on calcite. The work explained the selective depressive function of NaHMP in the hydroxamic acid flotation of carbonatite niobium ores.

On a effectué des mesures de FTIR, de XPS et de potentiel zêta du pyrochlore et de la calcite afin d’étudier les mécanismes d’adsorption de l’hexamétahosphate de sodium (NaHMP). Bien qu’on ne puisse pas détecter d’hexamétaphosphate dans les spectres de FTIR du pyrochlore ou de la calcite traités au NaHMP, les décalages chimiques observés des énergies de liaison des électrons de Ca 2p^5/2 (0·25 eV) et de P 2p (0·20 eV) indiquaient que les groupes d’hexamétaphosphate formaient un complexe avec le calcium sur la calcite. Le complexe semblait soluble dans l’eau, laissant une faible concentration de son résidu à la surface de la calcite après lavage à l’eau, donc indétectable par FTIR. Les décalages de l’énergie de liaison des électrons du Nb 3d^5/2 (0·13 eV) et du Ca 2p^5/2 (0·10 eV) du pyrochlore traité au NaHMP se situaient dans les limites de résolution de l’instrument. Donc, le NaHMP n’était pas fortement lié au pyrochlore. Les potentiels zêta du pyrochlore et de la calcite s’abaissaient tous deux en présence de NaHMP. Cependant, la chute de potentiel zêta du pyrochlore se produisait principalement dans la gamme de pH acide, alors que la chute pour la calcite était indépendante du pH, indiquant la possibilité d’une chemisorption du NaHMP sur la calcite. Ce travail explique la fonction sélective et dépressive du NaHMP lors de la flottation à l’acide hydroxamique des minerais de carbonite de niobium.

Keywords:

• Hexametaphosphate
• Calcite
• Niobium oxide
• Rare earth oxide
• Hydroxamic acid

Financial support to this project is provided by The Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), COREM and IAMGOLD through a collaborative research and development (CRD) project. The XPS analyses were carried out at Alberta Centre for Surface Engineering and Science (ACSES), University of Alberta.