۱. مفهوم شناورسازی
فلوتاسیون، که به عنوان غنیسازی فلوتاسیون نیز شناخته میشود، یک فناوری فرآوری مواد معدنی است که با استفاده از تفاوت در خواص سطحی کانیهای مختلف در سنگ معدن، کانیهای مفید را از کانیهای باطله در فصل مشترک فاز گاز-مایع-جامد جدا میکند و به آن "جداسازی فصل مشترک" نیز گفته میشود. به تمام فرآیندهای تکنولوژیکی که به طور مستقیم یا غیرمستقیم از فصل مشترک فازها برای دستیابی به جداسازی ذرات بر اساس تفاوت در خواص فصل مشترک ذرات کانیهای مختلف استفاده میکنند، فلوتاسیون گفته میشود.
خواص سطحی کانیها به خواص فیزیکی، شیمیایی و سایر خواص سطح ذرات کانی، مانند ترشوندگی سطح، خواص الکتریکی سطح، انواع، اشباع و فعالیت پیوندهای شیمیایی اتمهای سطح و غیره اشاره دارد. ذرات کانیهای مختلف تفاوتهای خاصی در خواص سطحی دارند. با استفاده از این تفاوتها در خواص سطحی ذرات، میتوان با کمک فصل مشترکهای فازی، جداسازی و غنیسازی کانیها را انجام داد. بنابراین، فرآیند شناورسازی شامل فصل مشترکهای سه فازی گاز-مایع-جامد است.
خواص سطحی کانیها را میتوان از طریق مداخله مصنوعی تغییر داد، با هدف افزایش اختلاف سطح بین کانیهای مفید و ذرات کانیهای باطله برای تسهیل جداسازی آنها. در فلوتاسیون، معمولاً از واکنشگرهای فلوتاسیون برای تغییر مصنوعی خواص سطحی کانیها، گسترش اختلاف در خواص سطحی بین کانیها، افزایش یا کاهش آبگریزی سطوح کانیها استفاده میشود تا رفتار فلوتاسیون کانیها تنظیم و کنترل شود و نتایج جداسازی بهتری به دست آید. بنابراین، کاربرد و توسعه فناوری فلوتاسیون ارتباط نزدیکی با واکنشگرهای فلوتاسیون دارد.
از آنجایی که خواص سطحی ذرات معدنی با پارامترهای فیزیکی معدنی مانند چگالی و پذیرفتاری مغناطیسی که تغییر آنها دشوار است، متفاوت است، اساساً میتوان خواص سطحی ذرات معدنی را به صورت مصنوعی تغییر داد تا تفاوتهای لازم در خواص سطحی بین مواد معدنی برای جداسازی ایجاد شود. بنابراین، شناورسازی به طور گسترده در جداسازی مواد معدنی مورد استفاده قرار میگیرد و به عنوان روش جهانی فرآوری مواد معدنی شناخته میشود. این روش به ویژه پرکاربردترین و مؤثرترین روش فرآوری مواد معدنی در جداسازی مواد ریز و فوق ریز است.
۲. کاربردهای شناورسازی
فرآوری مواد معدنی یک عملیات تولیدی است که مواد اولیه را برای ذوب فلزات و صنایع شیمیایی آماده میکند و شناورسازی کف به یکی از مهمترین روشهای فرآوری مواد معدنی تبدیل شده است. تقریباً همه منابع معدنی را میتوان با شناورسازی جدا کرد.
در حال حاضر، فلوتاسیون به طور گسترده در سنگ معدن فلزات آهنی عمدتاً برای غنیسازی آهن و منگنز مانند هماتیت، اسمیتسونیت، ایلمنیت و سایر مواد معدنی؛ سنگ معدن فلزات گرانبها عمدتاً برای غنیسازی طلا و نقره؛ سنگ معدن فلزات غیر آهنی مانند مس، سرب، روی، کبالت، نیکل، مولیبدن، آنتیموان، از جمله کانیهای سولفیدی مانند گالن، اسفالریت، کالکوپیریت، کالکوسیت، مولیبدنیت، پنتلاندیت و کانیهای اکسیدی مانند مالاکیت، سروسیت، همی مورفیت، کاسیتریت، ولفرامیت؛ جداسازی کانیهای نمک غیرفلزی مانند فلوریت، آپاتیت، باریت و کانیهای نمک محلول مانند نمک پتاس و نمک سنگ؛ و همچنین جداسازی کانیهای غیرفلزی و کانیهای سیلیکات مانند زغال سنگ، گرافیت، گوگرد، الماس، کوارتز، میکا، فلدسپات، بریل، اسپودومن استفاده میشود.
فلوتاسیون با پیشرفت مداوم فناوری، تجربه غنی در زمینه فرآوری مواد معدنی را اندوخته است. مواد معدنی کمعیار و از نظر ساختاری پیچیده که قبلاً فاقد ارزش استفاده صنعتی در نظر گرفته میشدند، اکنون از طریق فلوتاسیون بازیافت میشوند (منابع ثانویه).
با کاهش فزاینده منابع معدنی، مواد معدنی مفید به صورت ریزتر و مخلوطتر در سنگ معدن توزیع میشوند و جداسازی را دشوارتر میکنند؛ به منظور کاهش هزینههای تولید، صنایعی مانند مواد متالورژی و مواد شیمیایی الزامات بالاتری در مورد استانداردهای کیفیت و دقت مواد اولیه فرآوری شده، یعنی محصولات جداسازی شده، دارند.
از یک سو، بهبود کیفیت ضروری است؛ از سوی دیگر، با توجه به مشکل جداسازی دشوار مواد معدنی به دلیل اندازه ذرات ریز، فلوتاسیون به طور فزایندهای مزایایی نسبت به سایر روشها نشان داده و در حال حاضر به پرکاربردترین و امیدوارکنندهترین روش فرآوری مواد معدنی تبدیل شده است. روشهای فلوتاسیون به تدریج از ابتدا که برای کانیهای سولفیدی استفاده میشد، به کانیهای اکسیدی و کانیهای غیرفلزی توسعه یافتهاند. اکنون، کل مقدار مواد معدنی فرآوری شده توسط فلوتاسیون در سراسر جهان سالانه به میلیاردها تن میرسد.
در دهههای اخیر، کاربرد فناوری فلوتاسیون دیگر محدود به حوزه مهندسی فرآوری مواد معدنی نیست، بلکه به حفاظت از محیط زیست، متالورژی، کاغذسازی، کشاورزی، صنایع شیمیایی، مواد غذایی، مواد، پزشکی، زیستشناسی و سایر زمینهها گسترش یافته است.
برای مثال، بازیابی شناورسازی اجزای مفید در محصولات میانی، مواد فرار و سربارههای پیرومتالورژی؛ بازیابی شناورسازی باقیماندههای لیچینگ هیدرومتالورژی و محصولات رسوب جابجا شده؛ شناورسازی در صنایع شیمیایی برای جوهرزدایی کاغذ بازیافتی و بازیابی الیاف از مایع ضایعات خمیر کاغذ؛ استخراج نفت خام سنگین از شن و ماسه سنگ بستر رودخانه، جداسازی آلایندههای جامد کوچک، کلوئیدها، باکتریها و حذف ناخالصیهای فلزی کمیاب از فاضلاب، از کاربردهای معمول در مهندسی محیط زیست هستند.
با بهبود فرآیندها و روشهای فلوتاسیون، و ظهور معرفها و تجهیزات فلوتاسیون جدید و کارآمد، فلوتاسیون در صنایع و زمینههای بیشتری به طور گستردهتری مورد استفاده قرار خواهد گرفت. لازم به ذکر است که هنگام استفاده از فرآیندهای فلوتاسیون، معرفها هزینه پردازش را بالاتر میبرند (در مقایسه با جداسازی مغناطیسی و جداسازی ثقلی)؛ اندازه ذرات مورد نیاز برای فرآوری نسبتاً دقیق است؛ عوامل زیادی بر فرآیند فلوتاسیون تأثیر میگذارند، با الزامات تکنولوژیکی بالا؛ و فاضلاب حاوی معرفهای باقیمانده برای محیط زیست مضر است.
۳. محتوای تحقیقات شناورسازی
فرآیند فلوتاسیون شامل مواد معدنی جامد و واسطههای جداسازی (آب، گاز) است. مطالب اصلی تحقیق شامل اصول اولیه فلوتاسیون، معرفهای فلوتاسیون، ماشینآلات فلوتاسیون، فرآیندهای فلوتاسیون و غیره است.
نظریه پایه فلوتاسیون شامل قابلیت شناوری کانیها، خواص فصل مشترک جداسازی و غیره، مطالعه خواص فصل مشترک فازها، برهمکنش بین فازها، مکانیسم کانیسازی حبابها و غیره است؛ تحقیق در مورد معرفهای فلوتاسیون شامل انواع، ساختارها، خواص، مکانیسمهای عمل، روشهای تهیه و استفاده از معرفها است؛ تحقیق در مورد ماشینآلات فلوتاسیون شامل ساختار، اصول کار و موارد کاربرد ماشینهای فلوتاسیون است؛ تحقیق در مورد فرآیندهای فلوتاسیون به ساختار فرآیند، تأثیر و کنترل عوامل فرآیند و سیستم معرف اشاره دارد؛ علاوه بر این، تحقیقاتی در مورد کاربرد عملی سنگهای معدنی مختلف وجود دارد.
سیستم نظری تحقیقات فلوتاسیون شامل رشتههایی مانند کانیشناسی فرآیند، شیمی آلی، شیمی معدنی، شیمی فیزیک (شیمی فصل مشترک، شیمی کلوئیدی)، مکانیک سیالات، مهندسی مکانیک، تشخیص خودکار و تجزیه و تحلیل فنی و اقتصادی است.
زمان ارسال: فوریه-09-2026