आपको प्लवन विज्ञान के बारे में कितना ज्ञान है?

1. उत्प्लावन की अवधारणा

फ्लोटेशन, जिसे फ्लोटेशन बेनिफिशिएशन भी कहा जाता है, एक खनिज प्रसंस्करण तकनीक है जो अयस्कों में मौजूद विभिन्न खनिजों के सतही गुणों में अंतर का उपयोग करके गैस-तरल-ठोस चरण इंटरफ़ेस पर उपयोगी खनिजों को गैंग खनिजों से अलग करती है, और इसे "इंटरफ़ेस पृथक्करण" भी कहा जाता है। वे सभी तकनीकी प्रक्रियाएं जो विभिन्न खनिज कणों के इंटरफ़ेस गुणों में अंतर के आधार पर कण पृथक्करण प्राप्त करने के लिए प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से चरण इंटरफ़ेस का उपयोग करती हैं, फ्लोटेशन कहलाती हैं।

खनिज सतही गुणधर्मों से तात्पर्य खनिज कणों की सतह के भौतिक, रासायनिक और अन्य गुणों से है, जैसे सतही तन्यता, सतही विद्युत गुणधर्म, सतही परमाणुओं के रासायनिक बंधों के प्रकार, संतृप्ति और सक्रियता आदि। विभिन्न खनिज कणों के सतही गुणधर्मों में कुछ अंतर होते हैं। कणों के सतही गुणधर्मों में इन अंतरों का उपयोग करके, चरण अंतर्संबंधों की सहायता से खनिज पृथक्करण और संवर्धन किया जा सकता है। अतः, प्लवन प्रक्रिया में गैस-द्रव-ठोस त्रि-चरण अंतर्संबंध शामिल होते हैं।

खनिज पदार्थों के सतही गुणों को कृत्रिम हस्तक्षेप द्वारा बदला जा सकता है, जिसका उद्देश्य उपयोगी खनिजों और असंक्रमित खनिज कणों के बीच सतही अंतर को बढ़ाना है ताकि उनका पृथक्करण सुगम हो सके। प्लवन प्रक्रिया में, आमतौर पर प्लवन अभिकर्मकों का उपयोग खनिज पदार्थों के सतही गुणों को कृत्रिम रूप से बदलने, खनिजों के बीच सतही गुणों के अंतर को बढ़ाने, खनिज सतहों की जल-अवरोधकता को बढ़ाने या घटाने के लिए किया जाता है, ताकि खनिजों के प्लवन व्यवहार को समायोजित और नियंत्रित किया जा सके और बेहतर पृथक्करण परिणाम प्राप्त किए जा सकें। अतः, प्लवन तकनीक का अनुप्रयोग और विकास प्लवन अभिकर्मकों से घनिष्ठ रूप से संबंधित है।

खनिज कणों के सतही गुणधर्म, घनत्व और चुंबकीय संवेदनशीलता जैसे खनिज भौतिक मापदंडों से भिन्न होते हैं, जिन्हें बदलना मुश्किल होता है। इसलिए, खनिजों के पृथक्करण के लिए आवश्यक अंतर प्राप्त करने हेतु इन सतही गुणधर्मों को कृत्रिम रूप से परिवर्तित किया जा सकता है। अतः, खनिज पृथक्करण में प्लवन विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और इसे सार्वभौमिक खनिज प्रसंस्करण विधि के रूप में जाना जाता है। यह विशेष रूप से महीन और अति-महीन पदार्थों के पृथक्करण में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली और प्रभावी खनिज प्रसंस्करण विधि है।

2. उत्प्लावन के अनुप्रयोग

खनिज प्रसंस्करण एक उत्पादन प्रक्रिया है जो धातु गलाने और रासायनिक उद्योग के लिए कच्चे माल को तैयार करती है, और फ्रॉथ फ्लोटेशन खनिज प्रसंस्करण की सबसे महत्वपूर्ण विधियों में से एक बन गई है। लगभग सभी खनिज संसाधनों को फ्लोटेशन द्वारा अलग किया जा सकता है।

वर्तमान में, प्लवन विधि का व्यापक रूप से लौह धातु अयस्कों में उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से लौह और मैंगनीज के लाभकारीकरण के लिए, जैसे कि हेमेटाइट, स्मिथसोनाइट, इल्मेनाइट और अन्य खनिज; कीमती धातु अयस्कों में, मुख्य रूप से सोने और चांदी के लाभकारीकरण के लिए; अलौह धातु अयस्कों में जैसे तांबा, सीसा, जस्ता, कोबाल्ट, निकेल, मोलिब्डेनम, एंटीमनी, जिनमें सल्फाइड खनिज जैसे गैलेना, स्फलेराइट, चालकोपाइराइट, चालकोसाइट, मोलिब्डेनाइट, पेंटलैंडाइट और ऑक्साइड खनिज जैसे मैलाकाइट, सेरुसाइट, हेमिमॉर्फाइट, कैसिटेराइट, वुल्फ्रामाइट शामिल हैं; गैर-धात्विक लवण खनिजों जैसे फ्लोराइट, एपेटाइट, बैराइट और घुलनशील लवण खनिजों जैसे पोटाश लवण और सेंधा लवण के पृथक्करण के लिए; साथ ही गैर-धात्विक खनिजों और सिलिकेट खनिजों जैसे कोयला, ग्रेफाइट, सल्फर, हीरा, क्वार्ट्ज, अभ्रक, फेल्डस्पार, बेरिल, स्पोड्यूमेन के पृथक्करण के लिए।

खनिज प्रसंस्करण के क्षेत्र में प्लवन प्रक्रिया ने निरंतर तकनीकी प्रगति के साथ व्यापक अनुभव प्राप्त किया है। निम्न श्रेणी के और संरचनात्मक रूप से जटिल खनिजों के लिए, जिन्हें पहले औद्योगिक उपयोग के लायक नहीं माना जाता था, अब प्लवन प्रक्रिया के माध्यम से उनका पुनर्चक्रण (द्वितीयक संसाधन) किया जा रहा है।

जैसे-जैसे खनिज संसाधन कम होते जा रहे हैं, उपयोगी खनिज अधिक बारीक रूप से वितरित हो रहे हैं और अयस्कों में मिश्रित हो रहे हैं, जिससे पृथक्करण अधिक कठिन हो रहा है; उत्पादन लागत को कम करने के लिए, धातुकर्म सामग्री और रसायन जैसे उद्योगों को संसाधित कच्चे माल, यानी पृथक उत्पादों के गुणवत्ता मानकों और सटीकता पर उच्च आवश्यकताएं होती हैं।

एक ओर गुणवत्ता में सुधार आवश्यक है, वहीं दूसरी ओर सूक्ष्म कणों के कारण खनिजों को अलग करना कठिन होता है। इस समस्या को देखते हुए, प्लवन विधि अन्य विधियों की तुलना में तेजी से बेहतर साबित हो रही है और वर्तमान में यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली और आशाजनक खनिज प्रसंस्करण विधि बन गई है। प्लवन विधि का उपयोग पहले सल्फाइड खनिजों के लिए किया जाता था, लेकिन अब धीरे-धीरे इसका उपयोग ऑक्साइड खनिजों और अधात्विक खनिजों के लिए भी किया जाने लगा है। अब विश्व स्तर पर प्लवन विधि द्वारा संसाधित खनिजों की कुल मात्रा प्रति वर्ष अरबों टन तक पहुंच गई है।

हाल के दशकों में, फ्लोटेशन प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग अब केवल खनिज प्रसंस्करण इंजीनियरिंग के क्षेत्र तक ही सीमित नहीं रह गया है, बल्कि पर्यावरण संरक्षण, धातु विज्ञान, कागज निर्माण, कृषि, रसायन उद्योग, खाद्य, सामग्री, चिकित्सा, जीव विज्ञान और अन्य क्षेत्रों तक विस्तारित हो गया है।

उदाहरण के लिए, पायरोमेटलर्जी के मध्यवर्ती उत्पादों, वाष्पशील पदार्थों और स्लैग में उपयोगी घटकों की फ्लोटेशन रिकवरी; हाइड्रोमेटलर्जिकल लीचिंग अवशेषों और विस्थापित अवक्षेपण उत्पादों की फ्लोटेशन रिकवरी; पुनर्चक्रित कागज की डीइंकिंग और लुगदी अपशिष्ट तरल से फाइबर रिकवरी के लिए रासायनिक उद्योग में फ्लोटेशन; नदी तल अयस्क रेत से भारी कच्चे तेल का निष्कर्षण, छोटे ठोस प्रदूषकों, कोलाइड्स, बैक्टीरिया का पृथक्करण और सीवेज से ट्रेस धातु अशुद्धियों को हटाना पर्यावरण इंजीनियरिंग में विशिष्ट अनुप्रयोग हैं।

प्लवन प्रक्रियाओं और विधियों में सुधार तथा नए और कुशल प्लवन अभिकर्मकों और उपकरणों के विकास के साथ, प्लवन का उपयोग अधिक उद्योगों और क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाएगा। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि प्लवन प्रक्रियाओं का उपयोग करते समय, अभिकर्मकों के कारण प्रसंस्करण लागत अधिक हो जाती है (चुंबकीय पृथक्करण और गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण की तुलना में); लाभकारीकरण के लिए आवश्यक कण आकार अपेक्षाकृत सख्त होता है; प्लवन प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कई कारक होते हैं, जिसके लिए उच्च तकनीकी आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है; और अभिकर्मकों के अवशेष युक्त अपशिष्ट जल पर्यावरण के लिए हानिकारक होता है।

3. प्लवन अनुसंधान की विषयवस्तु

प्लवन प्रक्रिया में ठोस खनिज और पृथक्करण माध्यम (जल, गैस) शामिल होते हैं। इस शोध के मुख्य विषयों में प्लवन के मूल सिद्धांत, प्लवन अभिकर्मक, प्लवन मशीनरी, प्लवन प्रक्रियाएं आदि शामिल हैं।

प्लवन के मूल सिद्धांत में खनिजों की प्लवन क्षमता, पृथक्करण अंतराओं के गुणधर्म आदि शामिल हैं; इसमें चरण अंतराओं के गुणधर्मों का अध्ययन, चरणों के बीच अंतःक्रिया, बुलबुलों की खनिजकरण क्रियाविधि आदि शामिल हैं; प्लवन अभिकर्मकों पर शोध में अभिकर्मकों के प्रकार, संरचना, गुणधर्म, क्रियाविधि, तैयारी और उपयोग विधियाँ शामिल हैं; प्लवन मशीनरी पर शोध में प्लवन मशीनों की संरचना, कार्य सिद्धांत और अनुप्रयोग के अवसर शामिल हैं; प्लवन प्रक्रियाओं पर शोध में प्रक्रिया संरचना, प्रक्रिया कारकों का प्रभाव और नियंत्रण तथा अभिकर्मक प्रणाली शामिल हैं; इसके अतिरिक्त, विभिन्न अयस्कों के व्यावहारिक अनुप्रयोग पर भी शोध किया जाता है।

प्लवन अनुसंधान की सैद्धांतिक प्रणाली में प्रक्रिया खनिज विज्ञान, कार्बनिक रसायन विज्ञान, अकार्बनिक रसायन विज्ञान, भौतिक रसायन विज्ञान (इंटरफेस रसायन विज्ञान, कोलाइड रसायन विज्ञान), द्रव यांत्रिकी, यांत्रिक अभियांत्रिकी, स्वचालित पहचान और तकनीकी और आर्थिक विश्लेषण जैसे विषय शामिल हैं।