Kolik toho víte o flotaci?

01 KonceptFlotace

Flotace, známá také jako flotační zpracování nerostů, je technologie separace nerostů, která odděluje cenné minerály od hlušiny na rozhraní plyn-kapalina-pevná látka s využitím rozdílů v povrchových vlastnostech různých minerálů obsažených v rudách. Také se označuje jako „mezifázová separace“. Všechny technologické procesy, které oddělují minerální částice přímo či nepřímo na základě fázových rozhraní založených na odlišných mezifázových vlastnostech různých minerálních částic, spadají pod definici flotace.

Povrchové vlastnosti minerálů se vztahují k fyzikálním, chemickým a dalším vlastnostem na povrchu minerálních částic, jako je smáčivost povrchu, elektrické vlastnosti povrchu, jakož i typ, nasycenost a aktivita chemických vazeb povrchových atomů. V povrchových vlastnostech různých minerálních částic existují rozdíly. Tyto rozdíly ve vlastnostech umožňují separaci a obohacení minerálů pomocí fázových rozhraní, a proto flotační proces zahrnuje třífázová rozhraní plynu, kapaliny a pevné látky.

Umělá modifikace může změnit povrchové vlastnosti minerálů a zvětšit tak rozdíly mezi cennými minerálními částicemi a částicemi hlušiny, což usnadňuje jejich oddělení. Při flotačních operacích...flotační činidlase běžně používají k umělé modifikaci povrchových vlastností minerálů, zvětšení rozdílů ve vlastnostech mezi různými minerály, zvýšení nebo snížení hydrofobicity povrchu minerálů, regulaci a řízení flotačního výkonu minerálů a v konečném důsledku k dosažení vynikajících separačních výsledků. Aplikace a rozvoj flotační technologie jsou proto úzce spjaty s flotačními činidly.

Na rozdíl od fyzikálních parametrů minerálů, jako je hustota a magnetická susceptibilita, které je obtížné upravovat, lze téměř všechny povrchové vlastnosti minerálních částic uměle modifikovat, aby se vytvořily cílené rozdíly v povrchových vlastnostech mezi minerály pro potřeby separace. Z tohoto důvodu se flotace hojně uplatňuje při obohacování nerostů a je označována za univerzální metodu zpracování nerostů; vyniká jako nejrozšířenější a nejúčinnější separační technika, zejména pro jemné a ultrajemné granulované materiály.

02 Aplikace flotace

Zpracování nerostných surovin je výrobní operace, která připravuje suroviny pro hutní a chemický průmysl. Pěnová flotace se vyvinula v jednu z nejdůležitějších technik zpracování nerostných surovin. Flotací lze oddělit prakticky všechny druhy nerostných surovin.

V současné době je flotace široce používána pro obohacení rud železných kovů s převahou železa a manganu, jako je hematit, siderit a ilmenit; rud drahých kovů obsahujících převážně zlato a stříbro; rud neželezných kovů včetně mědi, olova, zinku, kobaltu, niklu, molybdenu a antimonu, zahrnující sulfidické minerály jako galenit, sfalerit, chalkopyrit, chalkocit a molybdenit, pentlandit, stejně jako oxidové minerály, jako je malachit, cerusit, hemimorfit, kasiterit a wolframit. Používá se také k separaci nekovových solných minerálů včetně fluoritu, apatitu a barytu, rozpustných solných minerálů jako sylvit a kamenná sůl, spolu s nekovovými a silikátovými minerály, jako je uhlí, grafit, síra, diamant, křemen, slída, živec a beryl, spodumen.

Díky vývoji flotace se nashromáždilo mnoho praktických zkušeností a související technologie se neustále rozvíjejí v odvětví zpracování nerostných surovin. Nízkokvalitní a strukturálně složité nerosty, které byly dříve považovány za komerčně bezcenné, lze nyní flotací získat a znovu použít jako druhotné suroviny.

S postupným ubýváním nerostných zdrojů se cenné minerály v rudách rozprostírají v jemnějších a složitějších formách, což vede k rostoucím obtížím s jejich separací. Zároveň s cílem snížit výrobní náklady kladou průmyslová odvětví, včetně hutnictví a chemického inženýrství, stále přísnější požadavky na kvalitu a přesnost separovaných minerálních koncentrátů používaných jako vstupní suroviny pro zpracování.

Vzhledem k dvojímu požadavku na zlepšení kvality koncentrátu a řešení obtíží s oddělováním jemně zrnitých minerálů vyniká flotace oproti alternativním separačním technologiím významnými výhodami a stala se nejrozšířenější a nejslibnější dostupnou metodou zpracování nerostů. Flotace, původně používaná pouze pro separaci sulfidických minerálů, se postupně rozšířila i na oxidové minerály a nekovové minerály, přičemž v současnosti se flotací celosvětově zpracovávají miliardy tun minerálů ročně.

V posledních desetiletích flotační technologie prolomila hranice inženýrství zpracování nerostných surovin a našla stále větší uplatnění v oblasti ochrany životního prostředí, metalurgie, výroby papíru, zemědělství, chemického inženýrství, výroby potravin, materiálových věd, farmaceutického průmyslu a biotechnologií.

Mezi typické průmyslové aplikace patří získávání cenných složek z meziproduktů, těkavých látek a strusek v pyrometalurgii pomocí flotace; extrakce užitečných složek z louživých zbytků a cementačních sraženin z hydrometalurgie; odbarvování odpadního papíru a získávání vláken z odpadních louhů z buničiny v chemickém průmyslu; a také postupy environmentálního inženýrství, jako je těžba těžké ropy z písku z říčního dna, odstraňování jemných pevných kontaminantů, koloidů, bakterií a stopových kovových nečistot z odpadních vod.

S neustálou modernizací flotačních procesů a vznikem inovativních vysoce účinných flotačních činidel a zařízení se flotace bude širší využívat ve více průmyslových odvětvích. Nicméně i zde existují nevýhody implementace flotace: ve srovnání s magnetickou separací a gravitační separací flotace spotřebovává více chemických činidel a přináší vyšší výrobní náklady; klade přísná omezení na velikost částic vstupního materiálu; řada proměnných ovlivňuje výkon flotace a zvyšuje standardy řízení procesu; odpadní voda obsahující zbytková flotační činidla představuje také environmentální riziko.

03 Výzkumný obsah flotace

Flotační proces zahrnuje interakce mezi pevnými minerálními částicemi a separačními médii (vodou a plynem). Hlavní výzkumné předměty zahrnují základní principy flotace, flotační činidla, flotační stroje a flotační procesy.

Základní teorie flotace se zaměřují na flotovatelnost minerálů a mezifázové charakteristiky během separace, včetně výzkumu mezifázových vlastností, mezifázových interakcí a mechanismu mineralizace vzduchových bublin. Výzkum flotačních činidel se zaměřuje na klasifikaci činidel, molekulární strukturu, fyzikálně-chemické vlastnosti, funkční mechanismy, techniky přípravy a protokoly terénní aplikace. Studie flotačních strojů zahrnují konfiguraci zařízení, pracovní principy a použitelné scénáře. Výzkum flotačních procesů zahrnuje uspořádání procesního obvodu, vliv a regulaci technologických parametrů a také režimy přidávání činidel, doplněné o praktický aplikační výzkum pro různé typy rud.

Teoretický rámec výzkumu flotace zahrnuje řadu disciplín, jako je procesní mineralogie, organická chemie, anorganická chemie, fyzikální chemie (chemie rozhraní a koloidní chemie), mechanika tekutin, strojírenství, technologie automatické detekce a technicko-ekonomická analýza.