1. Koncept flotace
Flotace, známá také jako flotační obohacení, je technologie zpracování nerostů, která odděluje užitečné minerály od hlušiny na rozhraní plyn-kapalina-pevná fáze s využitím rozdílů v povrchových vlastnostech různých minerálů v rudách a nazývá se také „separace rozhraní“. Všechny technologické procesy, které přímo či nepřímo využívají fázová rozhraní k dosažení separace částic na základě rozdílů v mezifázových vlastnostech různých minerálních částic, se označují jako flotace.
Povrchové vlastnosti minerálů se vztahují k fyzikálním, chemickým a dalším vlastnostem povrchu minerálních částic, jako je smáčivost povrchu, elektrické vlastnosti povrchu, typy, nasycenost a aktivita chemických vazeb povrchových atomů atd. Různé minerální částice mají určité rozdíly v povrchových vlastnostech. Využitím těchto rozdílů v povrchových vlastnostech částic lze dosáhnout separace a obohacení minerálů pomocí fázových rozhraní. Flotační proces proto zahrnuje třífázová rozhraní plyn-kapalina-pevná látka.
Vlastnosti minerálního povrchu lze měnit umělým zásahem s cílem zvýšit povrchové rozdíly mezi užitečnými minerály a částicemi hlušiny, aby se usnadnilo jejich oddělení. Při flotaci se flotační činidla obvykle používají k umělé změně vlastností minerálního povrchu, rozšíření rozdílů v povrchových vlastnostech mezi minerály, zvýšení nebo snížení hydrofobicity minerálních povrchů, aby se upravilo a řídilo flotační chování minerálů a dosáhlo se lepších výsledků separace. Proto je aplikace a vývoj flotační technologie úzce spjat s flotačními činidly.
Protože se povrchové vlastnosti minerálních částic liší od fyzikálních parametrů minerálů, jako je hustota a magnetická susceptibilita, které je obtížné měnit, lze povrchové vlastnosti minerálních částic v podstatě uměle ovlivnit, aby se dosáhlo požadovaných rozdílů v povrchových vlastnostech mezi minerály pro jejich separaci. Proto se flotace široce používá při separaci minerálů a je známá jako univerzální metoda zpracování minerálů. Je to zejména nejrozšířenější a nejúčinnější metoda zpracování minerálů při separaci jemných a ultrajemných materiálů.
2. Aplikace flotace
Zpracování nerostných surovin je výrobní operace, která připravuje suroviny pro tavení kovů a chemický průmysl, a pěnová flotace se stala jednou z nejdůležitějších metod zpracování nerostných surovin. Flotací lze oddělit téměř všechny nerostné zdroje.
V současné době se flotace široce používá u rud železných kovů, zejména pro obohacení železa a manganu, jako je hematit, smithsonit, ilmenit a další minerály; u rud drahých kovů, zejména pro obohacení zlata a stříbra; u rud neželezných kovů, jako je měď, olovo, zinek, kobalt, nikl, molybden, antimon, včetně sulfidových minerálů, jako je galenit, sfalerit, chalkopyrit, chalkocit, molybdenit, pentlandit, a oxidových minerálů, jako je malachit, cerusit, hemimorfit, kasiterit, wolframit; pro separaci nekovových solných minerálů, jako je fluorit, apatit, baryt, a rozpustných solných minerálů, jako je draselná sůl a kamenná sůl; a také pro separaci nekovových a silikátových minerálů, jako je uhlí, grafit, síra, diamant, křemen, slída, živec, beryl, spodumen.
Flotace nashromáždila bohaté zkušenosti v oblasti zpracování nerostných surovin a neustále se rozvíjí. Nízkokvalitní a strukturně složité minerály, které dříve nebyly považovány za suroviny s průmyslovou využitelností, se nyní recyklují (druhotné suroviny) flotací.
S tím, jak se nerostné zdroje stávají stále chudšími, jsou užitečné minerály v rudách jemněji rozptýleny a promíchány, což ztěžuje jejich separaci; aby se snížily výrobní náklady, kladou průmyslová odvětví, jako jsou hutní materiály a chemikálie, vyšší požadavky na standardy kvality a přesnost zpracovávaných surovin, tj. separovaných produktů.
Na jedné straně je nutné zlepšit kvalitu; na druhé straně, vzhledem k problému obtížné separace minerálů kvůli jemné velikosti částic, flotace vykazuje stále větší výhody oproti jiným metodám a stává se v současnosti nejrozšířenější a nejslibnější metodou zpracování minerálů. Flotační metody se postupně vyvinuly z původních sulfidických minerálů na oxidické minerály a nekovové minerály. V současné době celkové množství minerálů zpracovávaných flotací na celém světě dosahuje miliard tun ročně.
V posledních desetiletích se aplikace flotační technologie již neomezuje pouze na oblast inženýrství zpracování nerostných surovin, ale rozšířila se i do ochrany životního prostředí, hutnictví, výroby papíru, zemědělství, chemického průmyslu, potravinářství, materiálů, medicíny, biologie a dalších oborů.
Například flotační regenerace užitečných složek v meziproduktech, těkavých látkách a struskách pyrometalurgie; flotační regenerace hydrometalurgických loužebných zbytků a vytěsněných srážecích produktů; flotace v chemickém průmyslu pro odbarvování recyklovaného papíru a regenerace vláken z kapalné buničiny; extrakce těžké ropy z rudného písku v říčním korytě, separace malých pevných znečišťujících látek, koloidů, bakterií a odstraňování stopových kovových nečistot z odpadních vod jsou typickými aplikacemi v environmentálním inženýrství.
S rozvojem flotačních procesů a metod a s nástupem nových a účinných flotačních činidel a zařízení se flotace bude šířeji používat ve více průmyslových odvětvích a oblastech. Je třeba poznamenat, že při použití flotačních procesů činidla zvyšují náklady na zpracování (ve srovnání s magnetickou separací a gravitační separací); požadovaná velikost částic pro obohacení je relativně přísná; proces flotace ovlivňuje mnoho faktorů s vysokými technologickými požadavky; a odpadní voda obsahující zbytková činidla je škodlivá pro životní prostředí.
3. Obsah výzkumu flotace
Flotační proces zahrnuje pevné minerály a separační média (voda, plyn). Hlavní obsah výzkumu zahrnuje základní principy flotace, flotační činidla, flotační stroje, flotační procesy atd.
Základní teorie flotace zahrnuje flotovatelnost minerálů, vlastnosti separačních rozhraní atd., studium vlastností fázových rozhraní, interakce mezi fázemi, mechanismus mineralizace bublin atd.; výzkum flotačních činidel zahrnuje typy, struktury, vlastnosti, mechanismy působení, metody přípravy a použití činidel; výzkum flotačních strojů zahrnuje strukturu, princip činnosti a případy použití flotačních strojů; výzkum flotačních procesů se týká struktury procesu, vlivu a řízení procesních faktorů a systému činidel; kromě toho probíhá výzkum praktického využití různých rud.
Teoretický systém výzkumu flotace zahrnuje disciplíny, jako je procesní mineralogie, organická chemie, anorganická chemie, fyzikální chemie (chemie rozhraní, koloidní chemie), mechanika tekutin, strojírenství, automatická detekce a technická a ekonomická analýza.
Čas zveřejnění: 9. února 2026