1. Flotatsiooni mõiste
Flotatsioon, tuntud ka kui flotatsiooni rikastamine, on mineraalide töötlemise tehnoloogia, mis eraldab kasulikud mineraalid aherainest gaasi-vedeliku-tahke faasi piirpinnal, kasutades ära maakide erinevate mineraalide pinnaomaduste erinevusi, ja seda nimetatakse ka „faaside eraldamiseks“. Kõiki tehnoloogilisi protsesse, mis kasutavad otseselt või kaudselt faaside piirpindu osakeste eraldamiseks erinevate mineraalosakeste piirpindade omaduste erinevuste põhjal, nimetatakse flotatsiooniks.
Mineraalide pinnaomadused viitavad mineraalosakeste pinna füüsikalistele, keemilistele ja muudele omadustele, nagu pinna märguvus, pinna elektrilised omadused, pinna aatomite keemiliste sidemete tüübid, küllastus ja aktiivsus jne. Erinevatel mineraalosakestel on pinnaomadustes teatud erinevused. Neid osakeste pinnaomaduste erinevusi ära kasutades saab faasiliideste abil saavutada mineraalide eraldamise ja rikastamise. Seetõttu hõlmab flotatsiooniprotsess gaasi-vedeliku-tahke aine kolmefaasilisi piirpindu.
Mineraalide pinnaomadusi saab kunstliku sekkumise abil muuta, eesmärgiga suurendada kasulike mineraalide ja aheraineosakeste pinnaerinevusi, et hõlbustada nende eraldamist. Flotatsioonis kasutatakse flotatsioonireagente tavaliselt mineraalide pinnaomaduste kunstlikuks muutmiseks, mineraalide pinnaomaduste erinevuste suurendamiseks, mineraalide pindade hüdrofoobsuse suurendamiseks või vähendamiseks, et reguleerida ja kontrollida mineraalide flotatsioonikäitumist ning saada paremaid eraldustulemusi. Seetõttu on flotatsioonitehnoloogia rakendamine ja arendamine tihedalt seotud flotatsioonireagentidega.
Kuna mineraalosakeste pinnaomadused erinevad mineraalide füüsikalistest parameetritest, nagu tihedus ja magnetiline vastuvõtlikkus, mida on raske muuta, saab mineraalosakeste pinnaomadusi põhimõtteliselt kunstlikult muuta, et saavutada mineraalide eraldamiseks vajalikud pinnaomaduste erinevused. Seetõttu kasutatakse flotatsiooni laialdaselt mineraalide eraldamisel ja seda tuntakse universaalse mineraalide töötlemismeetodina. See on eriti kõige laialdasemalt kasutatav ja tõhusam mineraalide töötlemismeetod peente ja ülipeente materjalide eraldamisel.
2. Flotatsiooni rakendused
Maavarade töötlemine on tootmisoperatsioon, mille käigus valmistatakse ette toorainet metallide sulatamiseks ja keemiatööstusele ning vahust flotatsioon on muutunud üheks olulisemaks maavarade töötlemise meetodiks. Peaaegu kõiki maavarasid saab flotatsiooni abil eraldada.
Praegu kasutatakse flotatsiooni laialdaselt raudmetallimaakides, peamiselt raua ja mangaani rikastamiseks, näiteks hematiidis, smitsoniidis, ilmeniidis ja muudes mineraalides; väärismetallimaakides, peamiselt kulla ja hõbeda rikastamiseks; värviliste metallide maakides, näiteks vask, plii, tsink, koobalt, nikkel, molübdeen, antimon, sealhulgas sulfiidmineraalid nagu galeniit, sfaleriit, kalkopüriit, kalkotsiit, molübdeniit, pentlandiit ja oksiidmineraalid nagu malahhiit, tserusiit, hemimorfiit, kassiteriit, volframiit; mittemetalliliste soolamineraalide, näiteks fluoriidi, apatiidi, bariidi ja lahustuvate soolamineraalide, näiteks kaaliumsoola ja kivisoola eraldamiseks; samuti mittemetalliliste ja silikaatmineraalide, näiteks kivisöe, grafiidi, väävli, teemandi, kvartsi, vilgukivi, päevakivi, berülli ja spodumeeni eraldamiseks.
Flotatsioonitehnoloogia on omandanud rikkaliku kogemuse mineraalide töötlemise valdkonnas tänu pidevale tehnoloogilisele arengule. Madala kvaliteediga ja struktuurilt keerukaid mineraale, mida varem peeti tööstusliku kasutusväärtuseta mineraalideks, töödeldakse nüüd flotatsiooni abil (teisesed ressursid).
Kuna maavarad muutuvad üha napimaks, jaotuvad kasulikud mineraalid maakides peenemalt ja segunevad, mis raskendab nende eraldamist; tootmiskulude vähendamiseks on sellistel tööstusharudel nagu metallurgiamaterjalide ja kemikaalide tootmine töödeldud tooraine, st eraldatud toodete kvaliteedistandarditele ja täpsusele kõrgemad nõuded.
Ühelt poolt on vaja parandada kvaliteeti; teisalt, mis puudutab probleemi, et mineraale on peene osakeste suuruse tõttu raske eraldada, siis on flotatsioon üha enam näidanud eeliseid teiste meetodite ees, saades praegu kõige laialdasemalt kasutatavaks ja paljutõotavamaks mineraalide töötlemise meetodiks. Flotatsioonimeetodid on järk-järgult arenenud algselt sulfiidmineraalide puhul kasutatavatest meetoditest oksiidmineraalide ja mittemetalliliste mineraalideni. Nüüd ulatub flotatsiooni abil töödeldud mineraalide kogumaht kogu maailmas miljardite tonnideni aastas.
Viimastel aastakümnetel ei ole flotatsioonitehnoloogia rakendamine enam piiratud mineraalide töötlemise inseneriteaduse valdkonnaga, vaid on laienenud keskkonnakaitse, metallurgia, paberitootmise, põllumajanduse, keemiatööstuse, toidu, materjalide, meditsiini, bioloogia ja muude valdkondade hulka.
Näiteks on keskkonnatehnika tüüpilised rakendused vaheproduktides, lenduvates ainetes ja pürometallurgia räbustis sisalduvate kasulike komponentide flotatsiooniga eraldamine; hüdrometallurgiliste leostusjääkide ja väljatõrjutud sademete flotatsiooniga eraldamine; keemiatööstuses flotatsioon taaskasutatud paberi tindi eemaldamiseks ja tselluloosijäätmetest kiu eraldamiseks; raske toornafta eraldamine jõesängi maagiliivast, väikeste tahkete saasteainete, kolloidide, bakterite eraldamine ja metallide jälgede eemaldamine reoveest.
Flotatsiooniprotsesside ja -meetodite täiustumisega ning uute ja tõhusate flotatsioonireagentide ja -seadmete ilmumisega hakatakse flotatsiooni laialdasemalt kasutama üha enamates tööstusharudes ja valdkondades. Tuleb märkida, et flotatsiooniprotsesside kasutamisel suurendavad reagendid töötlemiskulusid (võrreldes magnetilise eraldamise ja gravitatsioonilise eraldamisega); rikastamiseks vajalik osakeste suurus on suhteliselt range; flotatsiooniprotsessi mõjutavad paljud tegurid ja kõrged tehnoloogilised nõuded; ning jääkreagente sisaldav reovesi on keskkonnale kahjulik.
3. Flotatsiooniuuringute sisu
Flotatsiooniprotsess hõlmab tahkeid mineraale ja eralduskeskkondi (vesi, gaas). Uurimistöö põhisisu hõlmab flotatsiooni põhiprintsiipe, flotatsioonireagente, flotatsiooniseadmeid, flotatsiooniprotsesse jne.
Flotatsiooni põhiteooria hõlmab mineraalide hõljuvust, eralduspindade omadusi jne, uurides faaside liideste omadusi, faasidevahelist interaktsiooni, mullide mineralisatsioonimehhanismi jne; flotatsioonireagentide uuringud hõlmavad reagentide tüüpe, struktuure, omadusi, toimemehhanisme, valmistamis- ja kasutusmeetodeid; flotatsioonimasinate uuringud hõlmavad flotatsioonimasinate struktuuri, tööpõhimõtet ja rakendusalasid; flotatsiooniprotsesside uuringud viitavad protsessi struktuurile, protsessitegurite mõjule ja juhtimisele ning reagendisüsteemile; lisaks uuritakse erinevate maakide praktilist rakendamist.
Flotatsiooniuuringute teoreetiline süsteem hõlmab selliseid distsipliine nagu protsessimineraloogia, orgaaniline keemia, anorgaaniline keemia, füüsikaline keemia (liidespindade keemia, kolloidkeemia), hüdraulikamehaanika, masinaehitus, automaatne detekteerimine ning tehniline ja majanduslik analüüs.
Postituse aeg: 09.02.2026