1. Η έννοια της επίπλευσης
Η επίπλευση, γνωστή και ως εμπλουτισμός με επίπλευση, είναι μια τεχνολογία επεξεργασίας ορυκτών που διαχωρίζει χρήσιμα ορυκτά από ορυκτά που σχηματίζουν συσσωρευμένα πετρώματα στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού-στερεάς φάσης, αξιοποιώντας τις διαφορές στις επιφανειακές ιδιότητες διαφορετικών ορυκτών στα μεταλλεύματα, και ονομάζεται επίσης «διαχωρισμός διεπιφάνειας». Όλες οι τεχνολογικές διεργασίες που χρησιμοποιούν άμεσα ή έμμεσα διεπιφάνειες φάσεων για να επιτύχουν διαχωρισμό σωματιδίων με βάση τις διαφορές στις ιδιότητες διεπιφάνειας διαφορετικών ορυκτών σωματιδίων αναφέρονται ως επίπλευση.
Οι ιδιότητες της ορυκτής επιφάνειας αναφέρονται στις φυσικές, χημικές και άλλες ιδιότητες της επιφάνειας των ορυκτών σωματιδίων, όπως η διαβρεξιμότητα της επιφάνειας, οι ηλεκτρικές ιδιότητες της επιφάνειας, οι τύποι, ο κορεσμός και η δραστικότητα των χημικών δεσμών των επιφανειακών ατόμων κ.λπ. Διαφορετικά ορυκτά σωματίδια έχουν ορισμένες διαφορές στις επιφανειακές ιδιότητες. Αξιοποιώντας αυτές τις διαφορές στις ιδιότητες της επιφάνειας των σωματιδίων, ο διαχωρισμός και ο εμπλουτισμός των ορυκτών μπορούν να επιτευχθούν με τη βοήθεια των διεπαφών φάσεων. Επομένως, η διαδικασία επίπλευσης περιλαμβάνει τριφασικές διεπαφές αερίου-υγρού-στερεού.
Οι ιδιότητες της επιφάνειας των ορυκτών μπορούν να αλλάξουν μέσω τεχνητής παρέμβασης, με στόχο την αύξηση των επιφανειακών διαφορών μεταξύ των χρήσιμων ορυκτών και των σωματιδίων των ορυκτών που έχουν υποστεί επεξεργασία, ώστε να διευκολυνθεί ο διαχωρισμός τους. Στην επίπλευση, τα αντιδραστήρια επίπλευσης χρησιμοποιούνται συνήθως για την τεχνητή αλλαγή των επιφανειακών ιδιοτήτων των ορυκτών, την επέκταση των διαφορών στις επιφανειακές ιδιότητες μεταξύ των ορυκτών, την αύξηση ή τη μείωση της υδροφοβικότητας των ορυκτών επιφανειών, έτσι ώστε να προσαρμόζεται και να ελέγχεται η συμπεριφορά επίπλευσης των ορυκτών και να επιτυγχάνονται καλύτερα αποτελέσματα διαχωρισμού. Επομένως, η εφαρμογή και η ανάπτυξη της τεχνολογίας επίπλευσης συνδέονται στενά με τα αντιδραστήρια επίπλευσης.
Δεδομένου ότι οι επιφανειακές ιδιότητες των ορυκτών σωματιδίων διαφέρουν από τις φυσικές παραμέτρους των ορυκτών, όπως η πυκνότητα και η μαγνητική επιδεκτικότητα, οι οποίες είναι δύσκολο να αλλάξουν, οι επιφανειακές ιδιότητες των ορυκτών σωματιδίων μπορούν ουσιαστικά να παρεμβληθούν τεχνητά για να επιτευχθούν οι απαιτούμενες διαφορές στις επιφανειακές ιδιότητες μεταξύ των ορυκτών για διαχωρισμό. Επομένως, η επίπλευση χρησιμοποιείται ευρέως στον διαχωρισμό των ορυκτών και είναι γνωστή ως η καθολική μέθοδος επεξεργασίας ορυκτών. Είναι ιδιαίτερα η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη και αποτελεσματική μέθοδος επεξεργασίας ορυκτών στον διαχωρισμό λεπτών και εξαιρετικά λεπτών υλικών.
2. Εφαρμογές της επίπλευσης
Η επεξεργασία ορυκτών είναι μια παραγωγική διαδικασία που προετοιμάζει πρώτες ύλες για την τήξη μετάλλων και τη χημική βιομηχανία, και η επίπλευση με αφρό έχει γίνει μια από τις σημαντικότερες μεθόδους επεξεργασίας ορυκτών. Σχεδόν όλοι οι ορυκτοί πόροι μπορούν να διαχωριστούν με επίπλευση.
Προς το παρόν, η επίπλευση χρησιμοποιείται ευρέως σε σιδηρούχα μεταλλεύματα, κυρίως για τον εμπλουτισμό του σιδήρου και του μαγγανίου, όπως ο αιματίτης, ο σμιθσονίτης, ο ιλμενίτης και άλλα ορυκτά· σε πολύτιμα μεταλλεύματα, κυρίως για τον εμπλουτισμό του χρυσού και του αργύρου· σε μη σιδηρούχα μεταλλεύματα, όπως ο χαλκός, ο μόλυβδος, ο ψευδάργυρος, το κοβάλτιο, το νικέλιο, το μολυβδαίνιο, το αντιμόνιο, συμπεριλαμβανομένων θειούχων ορυκτών όπως ο γαληνίτης, ο σφαλερίτης, ο χαλκοπυρίτης, ο χαλκοκίτης, ο μολυβδαινίτης, ο πεντλαντίτης και ορυκτών οξειδίων όπως ο μαλαχίτης, ο κερουσίτης, ο ημιμορφίτης, ο κασσιτερίτης, ο βολφραμίτης· στον διαχωρισμό μη μεταλλικών αλατούχων ορυκτών, όπως ο φθορίτης, ο απατίτης, ο βαρίτης, και διαλυτών αλατούχων ορυκτών, όπως το άλας καλίου και το ορυκτό άλας· καθώς και στον διαχωρισμό μη μεταλλικών ορυκτών και πυριτικών ορυκτών, όπως ο άνθρακας, ο γραφίτης, το θείο, το διαμάντι, ο χαλαζίας, ο μαρμαρυγίας, ο άστριος, ο βηρύλλιος, το σποδουμένιο.
Η επίπλευση έχει συσσωρεύσει πλούσια εμπειρία στον τομέα της επεξεργασίας ορυκτών, με συνεχή τεχνολογική πρόοδο. Για ορυκτά χαμηλής περιεκτικότητας και δομικά πολύπλοκα, τα οποία προηγουμένως θεωρούνταν ότι δεν έχουν βιομηχανική αξία αξιοποίησης, τώρα ανακυκλώνονται (δευτερογενείς πόροι) μέσω επίπλευσης.
Καθώς οι ορυκτοί πόροι γίνονται ολοένα και πιο περιορισμένοι, τα χρήσιμα ορυκτά κατανέμονται πιο λεπτά και αναμειγνύονται στα μεταλλεύματα, καθιστώντας τον διαχωρισμό πιο δύσκολο. Προκειμένου να μειωθεί το κόστος παραγωγής, βιομηχανίες όπως οι μεταλλουργικές ύλες και τα χημικά έχουν υψηλότερες απαιτήσεις σχετικά με τα πρότυπα ποιότητας και την ακρίβεια των επεξεργασμένων πρώτων υλών, δηλαδή των διαχωρισμένων προϊόντων.
Αφενός, είναι απαραίτητο να βελτιωθεί η ποιότητα· αφετέρου, όσον αφορά το πρόβλημα της δυσκολίας διαχωρισμού των ορυκτών λόγω του μικρού μεγέθους των σωματιδίων, η επίπλευση έχει δείξει ολοένα και περισσότερα πλεονεκτήματα έναντι άλλων μεθόδων, καθιστώντας την την πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη και πολλά υποσχόμενη μέθοδο επεξεργασίας ορυκτών σήμερα. Οι μέθοδοι επίπλευσης έχουν σταδιακά εξελιχθεί από την αρχική χρήση για θειούχα ορυκτά σε οξειδωμένα ορυκτά και μη μεταλλικά ορυκτά. Τώρα, η συνολική ποσότητα ορυκτών που επεξεργάζονται μέσω επίπλευσης παγκοσμίως φτάνει τα δισεκατομμύρια τόνους κάθε χρόνο.
Τις τελευταίες δεκαετίες, η εφαρμογή της τεχνολογίας επίπλευσης δεν περιορίζεται πλέον στον τομέα της μηχανικής επεξεργασίας ορυκτών, αλλά έχει επεκταθεί στην προστασία του περιβάλλοντος, τη μεταλλουργία, την χαρτοποιία, τη γεωργία, τη χημική βιομηχανία, τα τρόφιμα, τα υλικά, την ιατρική, τη βιολογία και άλλους τομείς.
Για παράδειγμα, η ανάκτηση με επίπλευση χρήσιμων συστατικών σε ενδιάμεσα προϊόντα, πτητικών ουσιών και σκωριών πυρομεταλλουργίας· η ανάκτηση με επίπλευση υπολειμμάτων υδρομεταλλουργικής έκπλυσης και εκτοπισμένων προϊόντων καθίζησης· η επίπλευση στη χημική βιομηχανία για την απομελάνωση ανακυκλωμένου χαρτιού και η ανάκτηση ινών από υγρά απόβλητα χαρτοπολτού· η εξόρυξη βαρέος αργού πετρελαίου από την άμμο του κοιτάσματος ποταμών, ο διαχωρισμός μικρών στερεών ρύπων, κολλοειδών, βακτηρίων και η απομάκρυνση ιχνοστοιχείων μεταλλικών ακαθαρσιών από τα λύματα αποτελούν τυπικές εφαρμογές στην περιβαλλοντική μηχανική.
Με τη βελτίωση των διαδικασιών και μεθόδων επίπλευσης, και την εμφάνιση νέων και αποτελεσματικών αντιδραστηρίων και εξοπλισμού επίπλευσης, η επίπλευση θα χρησιμοποιηθεί ευρύτερα σε περισσότερες βιομηχανίες και τομείς. Πρέπει να σημειωθεί ότι κατά τη χρήση διαδικασιών επίπλευσης, τα αντιδραστήρια θα αυξήσουν το κόστος επεξεργασίας (σε σύγκριση με τον μαγνητικό διαχωρισμό και τον διαχωρισμό με βαρύτητα). Το απαιτούμενο μέγεθος σωματιδίων για τον εμπλουτισμό είναι σχετικά αυστηρό. Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία επίπλευσης, με υψηλές τεχνολογικές απαιτήσεις. Και τα λύματα που περιέχουν υπολειμματικά αντιδραστήρια είναι επιβλαβή για το περιβάλλον.
3. Περιεχόμενο της έρευνας επίπλευσης
Η διαδικασία επίπλευσης περιλαμβάνει στερεά ορυκτά και μέσα διαχωρισμού (νερό, αέριο). Το κύριο περιεχόμενο της έρευνας περιλαμβάνει τις βασικές αρχές της επίπλευσης, τα αντιδραστήρια επίπλευσης, τα μηχανήματα επίπλευσης, τις διαδικασίες επίπλευσης κ.λπ.
Η βασική θεωρία της επίπλευσης περιλαμβάνει την επιπλευσιμότητα των ορυκτών, τις ιδιότητες των διεπιφανειών διαχωρισμού κ.λπ., μελετώντας τις ιδιότητες των διεπιφανειών φάσεων, την αλληλεπίδραση μεταξύ των φάσεων, τον μηχανισμό ανοργανοποίησης των φυσαλίδων κ.λπ.· η έρευνα για τα αντιδραστήρια επίπλευσης περιλαμβάνει τους τύπους, τις δομές, τις ιδιότητες, τους μηχανισμούς δράσης, τις μεθόδους παρασκευής και χρήσης των αντιδραστηρίων· η έρευνα για τα μηχανήματα επίπλευσης περιλαμβάνει τη δομή, την αρχή λειτουργίας και τις περιπτώσεις εφαρμογής των μηχανών επίπλευσης· η έρευνα για τις διεργασίες επίπλευσης αναφέρεται στη δομή της διεργασίας, την επίδραση και τον έλεγχο των παραγόντων της διεργασίας και το σύστημα αντιδραστηρίων· επιπλέον, υπάρχει έρευνα για την πρακτική εφαρμογή διαφόρων μεταλλευμάτων.
Το θεωρητικό σύστημα της έρευνας επίπλευσης περιλαμβάνει κλάδους όπως η ορυκτολογία διεργασιών, η οργανική χημεία, η ανόργανη χημεία, η φυσικοχημεία (χημεία διεπαφών, χημεία κολλοειδών), η μηχανική ρευστών, η μηχανολογία, η αυτόματη ανίχνευση και η τεχνική και οικονομική ανάλυση.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Φεβρουαρίου 2026