כמה אתה יודע על ידע בציפה?

1. מושג הציפה

ציפה, המכונה גם הטבת ציפה, היא טכנולוגיית עיבוד מינרלים המפרידה מינרלים שימושיים ממינרלי גנגה בממשק הפאזה גז-נוזל-מוצק על ידי ניצול ההבדלים בתכונות פני השטח של מינרלים שונים בעפרות, והיא נקראת גם "הפרדת ממשק". כל התהליכים הטכנולוגיים המשתמשים באופן ישיר או עקיף בממשקי פאזה כדי להשיג הפרדת חלקיקים על סמך ההבדלים בתכונות הממשק של חלקיקי מינרלים שונים מכונים ציפה.

תכונות פני השטח של המינרלים מתייחסות לתכונות הפיזיקליות, הכימיות ואחרות של פני השטח של חלקיקי המינרלים, כגון יכולת הרטבה, תכונות חשמליות של פני השטח, סוגי הקשרים הכימיים, הרוויה והפעילות של אטומי פני השטח וכו'. לחלקיקי מינרלים שונים יש הבדלים מסוימים בתכונות פני השטח. על ידי ניצול הבדלים אלה בתכונות פני השטח של החלקיקים, ניתן להשיג הפרדה והעשרה של מינרלים בעזרת ממשקי פאזה. לכן, תהליך הציפה כרוך בממשקים תלת-פאזיים של גז-נוזל-מוצק.

ניתן לשנות את תכונות פני השטח של מינרלים באמצעות התערבות מלאכותית, במטרה להגדיל את ההבדלים בין מינרלים שימושיים לחלקיקי מינרלי גנגה כדי להקל על הפרדתם. בציפה, ריאגנטים לציפה משמשים בדרך כלל לשינוי מלאכותי של תכונות פני השטח של מינרלים, להרחבת ההבדלים בתכונות פני השטח בין מינרלים, להגדלה או להקטין את ההידרופוביות של פני השטח של מינרלים, על מנת להתאים ולשלוט בהתנהגות הציפה של מינרלים ולהשיג תוצאות הפרדה טובות יותר. לכן, היישום והפיתוח של טכנולוגיית הציפה קשורים קשר הדוק לריאגנטים לציפה.

מכיוון שתכונות פני השטח של חלקיקי המינרלים שונות מפרמטרים פיזיקליים של מינרלים כמו צפיפות ורגישות מגנטית, שקשה לשנות, ניתן להתערב באופן מלאכותי בתכונות פני השטח של חלקיקי המינרלים כדי ליצור את ההבדלים הנדרשים בתכונות פני השטח בין מינרלים לצורך הפרדה. לכן, ציפה נמצאת בשימוש נרחב בהפרדת מינרלים והיא ידועה כשיטת עיבוד מינרלים אוניברסלית. זוהי שיטת עיבוד המינרלים הנפוצה והיעילה ביותר בהפרדת חומרים עדינים ואולטרה-עדינים.

2. יישומים של ציפה

עיבוד מינרלים הוא תהליך ייצור המכין חומרי גלם להתכת מתכות ולתעשייה הכימית, והציפה בקצף הפכה לאחת משיטות עיבוד המינרלים החשובות ביותר. כמעט כל משאבי המינרלים ניתנים להפרדה באמצעות ציפה.

כיום, ציפה נמצאת בשימוש נרחב בעפרות מתכות ברזליות בעיקר להטבת ברזל ומנגן, כגון המטיט, סמית'סוניט, אילמניט ומינרלים אחרים; עפרות מתכות יקרות בעיקר להטבת זהב וכסף; עפרות מתכות לא ברזליות כגון נחושת, עופרת, אבץ, קובלט, ניקל, מוליבדן, אנטימון, כולל מינרלים גופרתיים כמו גלנה, ספלריט, כלקופיריט, כלקוציט, מוליבדניט, פנטלנדיט ומינרלים תחמוצתיים כמו מלכיט, צרוסיט, המימורפיט, קסיטריט, וולפרמיט; הפרדת מינרלים מלחיים לא מתכתיים כגון פלואוריט, אפטיט, בריט ומינרלים מלחיים מסיסים כמו מלח אשלג ומלח סלעים; כמו גם הפרדת מינרלים לא מתכתיים ומינרלים סיליקטיים כגון פחם, גרפיט, גופרית, יהלום, קוורץ, נציץ, פלדספר, בריל, ספודומן.

לפלוטציה ניסיון עשיר צברה בתחום עיבוד המינרלים, עם התקדמות טכנולוגית מתמשכת. עבור מינרלים בעלי איכות נמוכה ומורכבים מבחינה מבנית, שנחשבו בעבר כחסרי ערך ניצול תעשייתי, הם ממוחזרים כיום (משאבים משניים) באמצעות פלוטציה.

ככל שמשאבי המינרלים הופכים דלים יותר ויותר, מינרלים שימושיים מופצים בצורה עדינה יותר ומעורבבים בעפרות, מה שמקשה על ההפרדה; על מנת להפחית את עלויות הייצור, תעשיות כמו חומרים מתכות וכימיקלים מציבות דרישות גבוהות יותר לגבי סטנדרטים של איכות ודיוק של חומרי גלם מעובדים, כלומר, מוצרים מופרדים.

מצד אחד, יש צורך לשפר את האיכות; מצד שני, בנוגע לבעיה שקושי ההפרדה של מינרלים עקב גודל החלקיקים הדקיק שלהם, פלוטציה הראתה יתרונות הולכים וגדלים על פני שיטות אחרות, והפכה לשיטת עיבוד המינרלים הנפוצה והמבטיחה ביותר כיום. שיטות פלוטציה התפתחו בהדרגה, החל משימוש תחילה עבור מינרלים גופרתיים ועד למינרלים תחמוצתיים ומינרלים לא מתכתיים. כיום, הכמות הכוללת של מינרלים המעובדים באמצעות פלוטציה ברחבי העולם מגיעה למיליארדי טונות מדי שנה.

בעשורים האחרונים, יישום טכנולוגיית הציפה אינו מוגבל עוד לתחום הנדסת עיבוד מינרלים, אלא התרחב לתחומי הגנת הסביבה, מטלורגיה, ייצור נייר, חקלאות, תעשייה כימית, מזון, חומרים, רפואה, ביולוגיה ותחומים אחרים.

לדוגמה, שחזור באמצעות פלוטציה של רכיבים שימושיים במוצרי ביניים, חומרים נדיפים וסיגים של פירומטלורגיה; שחזור באמצעות פלוטציה של שאריות שטיפה הידרו-מטאלורגיות ותוצרי משקעים שנעקרו; פלוטציה בתעשייה הכימית להסרת דיו מנייר ממוחזר והשבת סיבים מנוזל פסולת עיסת; הפקת נפט גולמי כבד מחול עפרות נהרות, הפרדת מזהמים מוצקים קטנים, קולואידים, חיידקים והסרת זיהומי מתכת עקביים מביוב הם יישומים אופייניים בהנדסת סביבה.

עם שיפור תהליכי ושיטות הציפה, והופעתם של ריאגנטים וציוד חדשים ויעילים להציפה, השימוש בהציפה יהיה נרחב יותר בתעשיות ותחומים רבים יותר. יש לציין כי בעת שימוש בתהליכי הציפה, ריאגנטים יעלו את עלות העיבוד (בהשוואה להפרדה מגנטית והפרדה כבידה); גודל החלקיקים הנדרש להטמעה הוא יחסית מחמיר; ישנם גורמים רבים המשפיעים על תהליך הציפה, עם דרישות טכנולוגיות גבוהות; ושפכים המכילים ריאגנטים שיוריים מזיקים לסביבה.

3. תוכן מחקר הציפה

תהליך הציפה כולל מינרלים מוצקים ותצורות הפרדה (מים, גז). התכנים העיקריים של המחקר כוללים את העקרונות הבסיסיים של הציפה, ריאגנטים לציפה, מכונות הציפה, תהליכי הציפה וכו'.

התיאוריה הבסיסית של ציפה כוללת את יכולת הציפה של מינרלים, תכונות ממשקי ההפרדה וכו', חקר תכונות ממשקי הפאזות, האינטראקציה בין הפאזות, מנגנון המינרליזציה של בועות וכו'; המחקר על ריאגנטים לציפה כולל את הסוגים, המבנים, התכונות, מנגנוני הפעולה, שיטות ההכנה והשימוש של ריאגנטים; המחקר על מכונות ציפה כולל את המבנה, עקרון העבודה ואירועי היישום של מכונות ציפה; המחקר על תהליכי ציפה מתייחס למבנה התהליך, להשפעה ולשליטה של ​​גורמי התהליך ולמערכת הריאגנטים; בנוסף, יש מחקר על יישום מעשי של עפרות שונות.

המערכת התאורטית של מחקר ציפה כוללת דיסציפלינות כגון מינרלוגיה של תהליכים, כימיה אורגנית, כימיה אנאורגנית, כימיה פיזיקלית (כימיה של ממשק, כימיה של קולואידים), מכניקת נוזלים, הנדסת מכונות, גילוי אוטומטי וניתוח טכני וכלכלי.