1. Das Konzept des Auftriebs
Die Flotation, auch Flotationsaufbereitung genannt, ist eine Mineralaufbereitungstechnologie, die wertvolle Mineralien von Gangartmineralien an der Phasengrenzfläche Gas-Flüssig-Fest trennt. Dies geschieht durch Ausnutzung der unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften verschiedener Mineralien im Erz und wird auch als „Grenzflächentrennung“ bezeichnet. Alle technologischen Prozesse, die Phasengrenzflächen direkt oder indirekt zur Partikeltrennung auf Basis der unterschiedlichen Grenzflächeneigenschaften verschiedener Mineralpartikel nutzen, werden als Flotation bezeichnet.
Die Oberflächeneigenschaften von Mineralien umfassen die physikalischen, chemischen und sonstigen Eigenschaften der Oberfläche von Mineralpartikeln, wie z. B. Benetzbarkeit, elektrische Eigenschaften, Art, Sättigung und Aktivität der chemischen Bindungen der Oberflächenatome. Unterschiedliche Mineralpartikel weisen spezifische Unterschiede in ihren Oberflächeneigenschaften auf. Durch die Nutzung dieser Unterschiede lassen sich Minerale mithilfe von Phasengrenzflächen trennen und anreichern. Daher beinhaltet die Flotation Dreiphasengrenzflächen (Gas-Flüssig-Feststoff).
Die Oberflächeneigenschaften von Mineralien lassen sich gezielt verändern, um die Oberflächenunterschiede zwischen nutzbaren Mineralien und Gangartpartikeln zu vergrößern und so deren Trennung zu erleichtern. Bei der Flotation werden üblicherweise Flotationsmittel eingesetzt, um die Oberflächeneigenschaften von Mineralien künstlich zu verändern, die Unterschiede zwischen den Oberflächen zu vergrößern, die Hydrophobie der Mineraloberflächen zu erhöhen oder zu verringern und so das Flotationsverhalten der Mineralien zu steuern und bessere Trennergebnisse zu erzielen. Daher sind die Anwendung und Weiterentwicklung der Flotationstechnologie eng mit den Flotationsmitteln verknüpft.
Da sich die Oberflächeneigenschaften von Mineralpartikeln von mineralphysikalischen Parametern wie Dichte und magnetischer Suszeptibilität unterscheiden, die nur schwer veränderbar sind, können die Oberflächeneigenschaften von Mineralpartikeln im Prinzip künstlich so eingestellt werden, dass die für die Trennung erforderlichen Unterschiede zwischen den Mineralen erzielt werden. Daher findet die Flotation breite Anwendung in der Mineraltrennung und gilt als universelles Mineralaufbereitungsverfahren. Insbesondere bei der Trennung von feinen und ultrafeinen Materialien ist sie das am weitesten verbreitete und effektivste Verfahren.
2. Anwendungen der Flotation
Die Mineralaufbereitung ist ein Produktionsprozess, der Rohstoffe für die Metallverhüttung und die chemische Industrie aufbereitet. Die Schaumflotation hat sich dabei zu einem der wichtigsten Verfahren der Mineralaufbereitung entwickelt. Nahezu alle mineralischen Rohstoffe lassen sich durch Flotation trennen.
Gegenwärtig wird die Flotation in großem Umfang bei Eisenerzen, hauptsächlich zur Anreicherung von Eisen und Mangan, wie Hämatit, Smithsonit, Ilmenit und anderen Mineralien, eingesetzt; bei Edelmetallerzen, hauptsächlich zur Anreicherung von Gold und Silber; bei Nichteisenmetallerzen wie Kupfer, Blei, Zink, Kobalt, Nickel, Molybdän, Antimon, einschließlich Sulfidmineralien wie Galenit, Sphalerit, Chalkopyrit, Chalkosin, Molybdänit, Pentlandit und Oxidmineralien wie Malachit, Cerussit, Hemimorphit, Kassiterit, Wolframit; zur Trennung von nichtmetallischen Salzmineralien wie Fluorit, Apatit, Baryt und löslichen Salzmineralien wie Kalisalz und Steinsalz; sowie zur Trennung von nichtmetallischen Mineralien und Silikatmineralien wie Kohle, Graphit, Schwefel, Diamant, Quarz, Glimmer, Feldspat, Beryll, Spodumen.
Die Flotation hat im Bereich der Mineralaufbereitung dank kontinuierlicher technologischer Weiterentwicklung umfangreiche Erfahrungen gesammelt. Minderwertige und strukturell komplexe Mineralien, die zuvor als industriell wertlos galten, werden heute durch Flotation recycelt (Sekundärrohstoffe).
Da die mineralischen Ressourcen immer knapper werden, sind die nutzbaren Mineralien feiner verteilt und in den Erzen vermischt, was die Trennung erschwert; um die Produktionskosten zu senken, stellen Branchen wie die Metallurgie und die Chemie höhere Anforderungen an die Qualitätsstandards und die Präzision der verarbeiteten Rohstoffe, d. h. der abgetrennten Produkte.
Einerseits ist eine Qualitätsverbesserung notwendig; andererseits hat sich die Flotation hinsichtlich der Schwierigkeit der Mineraltrennung aufgrund der feinen Partikelgröße zunehmend als vorteilhaft gegenüber anderen Verfahren erwiesen und ist heute das am weitesten verbreitete und vielversprechendste Verfahren zur Mineralaufbereitung. Flotationsverfahren wurden sukzessive von der anfänglichen Anwendung auf Sulfidminerale auf Oxidminerale und nichtmetallische Mineralien ausgeweitet. Mittlerweile werden weltweit jährlich Milliarden Tonnen Mineralien mittels Flotation verarbeitet.
In den letzten Jahrzehnten beschränkt sich die Anwendung der Flotationstechnologie nicht mehr auf den Bereich der Mineralaufbereitung, sondern hat sich auf Umweltschutz, Metallurgie, Papierherstellung, Landwirtschaft, chemische Industrie, Lebensmittel, Werkstoffe, Medizin, Biologie und andere Bereiche ausgeweitet.
Beispiele für typische Anwendungen in der Umwelttechnik sind die Flotationsgewinnung von Wertstoffen in Zwischenprodukten, flüchtigen Bestandteilen und Schlacken der Pyrometallurgie; die Flotationsgewinnung von hydrometallurgischen Laugungsrückständen und verdrängten Fällungsprodukten; die Flotation in der chemischen Industrie zum Deinking von Altpapier und zur Faserrückgewinnung aus Zellstoffabfällen; die Gewinnung von Schweröl aus Flussbett-Erzsand, die Abtrennung von kleinen festen Schadstoffen, Kolloiden, Bakterien und die Entfernung von Spurenmetallverunreinigungen aus Abwässern.
Mit der Verbesserung von Flotationsverfahren und -methoden sowie der Entwicklung neuer und effizienter Flotationsreagenzien und -anlagen wird die Flotation in immer mehr Branchen und Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass bei der Flotation die Reagenzien die Verarbeitungskosten erhöhen (im Vergleich zur Magnet- und Schwerkrafttrennung); die erforderliche Partikelgröße für die Aufbereitung ist relativ streng; der Flotationsprozess ist von vielen Faktoren beeinflusst und stellt hohe technologische Anforderungen; zudem ist Abwasser, das Reagenzienreste enthält, umweltschädlich.
3. Inhalt der Flotationsforschung
Beim Flotationsverfahren werden feste Mineralien mit Trennmedien (Wasser, Gas) getrennt. Die Forschungsinhalte umfassen die Grundlagen der Flotation, Flotationsreagenzien, Flotationsmaschinen, Flotationsprozesse usw.
Die Grundlagen der Flotationstheorie umfassen die Flotierbarkeit von Mineralien, die Eigenschaften von Trennflächen usw., die Untersuchung der Eigenschaften von Phasengrenzen, die Wechselwirkung zwischen Phasen, den Mineralisierungsmechanismus von Blasen usw. Die Forschung an Flotationsreagenzien umfasst deren Arten, Strukturen, Eigenschaften, Wirkungsmechanismen, Herstellungs- und Anwendungsmethoden. Die Forschung an Flotationsmaschinen umfasst deren Aufbau, Funktionsprinzip und Anwendungsgebiete. Die Forschung an Flotationsprozessen bezieht sich auf die Prozessstruktur, den Einfluss und die Steuerung von Prozessfaktoren sowie das Reagenzsystem. Darüber hinaus wird die praktische Anwendung verschiedener Erze erforscht.
Das theoretische System der Flotationsforschung umfasst Disziplinen wie Prozessmineralogie, organische Chemie, anorganische Chemie, physikalische Chemie (Grenzflächenchemie, Kolloidchemie), Strömungsmechanik, Maschinenbau, automatische Detektion sowie technische und wirtschaftliche Analyse.
Veröffentlichungsdatum: 09.02.2026