რამდენად კარგად იცნობთ ფლოტაციის ცოდნას?

1. ფლოტაციის კონცეფცია

ფლოტაცია, ასევე ცნობილი როგორც ფლოტაციური გამდიდრება, არის მინერალების გადამუშავების ტექნოლოგია, რომელიც გამოყოფს სასარგებლო მინერალებს განგეური მინერალებისგან აირადი-თხევადი-მყარი ფაზის ინტერფეისზე მადნებში სხვადასხვა მინერალის ზედაპირული თვისებების განსხვავებების გამოყენებით და ასევე ცნობილია, როგორც „ინტერფეისის გამოყოფა“. ყველა ტექნოლოგიურ პროცესს, რომელიც პირდაპირ ან ირიბად იყენებს ფაზურ ინტერფეისებს ნაწილაკების გამოყოფის მისაღწევად, სხვადასხვა მინერალური ნაწილაკების ინტერფეისული თვისებების განსხვავებების საფუძველზე, ფლოტაცია ეწოდება.

მინერალური ზედაპირის თვისებები გულისხმობს მინერალური ნაწილაკების ზედაპირის ფიზიკურ, ქიმიურ და სხვა თვისებებს, როგორიცაა ზედაპირის დასველებადობა, ზედაპირის ელექტრული თვისებები, ზედაპირული ატომების ქიმიური ბმების ტიპები, გაჯერება და აქტივობა და ა.შ. სხვადასხვა მინერალურ ნაწილაკს გარკვეული განსხვავებები აქვს ზედაპირულ თვისებებში. ნაწილაკების ზედაპირის თვისებების ამ განსხვავებების გამოყენებით, მინერალების გამოყოფა და გამდიდრება შესაძლებელია ფაზური ინტერფეისების დახმარებით. ამიტომ, ფლოტაციის პროცესი მოიცავს აირადი-სითხე-მყარი სამფაზიან ინტერფეისებს.

მინერალური ზედაპირის თვისებების შეცვლა შესაძლებელია ხელოვნური ჩარევით, სასარგებლო მინერალებსა და განგეის მინერალურ ნაწილაკებს შორის ზედაპირული სხვაობის გაზრდის მიზნით, მათი გამოყოფის გასაადვილებლად. ფლოტაციის დროს, ფლოტაციის რეაგენტები ჩვეულებრივ გამოიყენება მინერალური ზედაპირის თვისებების ხელოვნურად შესაცვლელად, მინერალებს შორის ზედაპირული თვისებების სხვაობის გასაზრდელად, მინერალური ზედაპირების ჰიდროფობიურობის გასაზრდელად ან შესამცირებლად, რათა მოხდეს მინერალების ფლოტაციური ქცევის რეგულირება და კონტროლი და გამოყოფის უკეთესი შედეგების მიღება. ამიტომ, ფლოტაციის ტექნოლოგიის გამოყენება და განვითარება მჭიდრო კავშირშია ფლოტაციის რეაგენტებთან.

ვინაიდან მინერალური ნაწილაკების ზედაპირული თვისებები განსხვავდება მინერალური ფიზიკური პარამეტრებისგან, როგორიცაა სიმკვრივე და მაგნიტური მგრძნობელობა, რომელთა შეცვლაც რთულია, მინერალური ნაწილაკების ზედაპირული თვისებების ხელოვნურად ჩარევა შესაძლებელია, რათა მიღებულ იქნას გამოყოფისთვის საჭირო ზედაპირული თვისებების სხვაობა მინერალებს შორის. ამიტომ, ფლოტაცია ფართოდ გამოიყენება მინერალების გამოყოფაში და ცნობილია, როგორც მინერალების დამუშავების უნივერსალური მეთოდი. ის განსაკუთრებით ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და ეფექტური მეთოდია წვრილი და ულტრაწვრილი მასალების გამოყოფისას.

2. ფლოტაციის გამოყენება

სასარგებლო წიაღისეულის გადამუშავება არის საწარმოო ოპერაცია, რომელიც ამზადებს ნედლეულს ლითონის დნობისა და ქიმიური მრეწველობისთვის, ხოლო ქაფიანი ფლოტაცია სასარგებლო წიაღისეულის გადამუშავების ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს მეთოდად იქცა. თითქმის ყველა მინერალური რესურსის გამოყოფა შესაძლებელია ფლოტაციის გზით.

ამჟამად, ფლოტაცია ფართოდ გამოიყენება შავი ლითონების მადნებში, ძირითადად რკინისა და მანგანუმის, როგორიცაა ჰემატიტი, სმითსონიტი, ილმენიტი და სხვა მინერალები, გასამდიდრებლად; ძვირფასი ლითონების მადნები, ძირითადად ოქროსა და ვერცხლის გასამდიდრებლად; ფერადი ლითონების მადნები, როგორიცაა სპილენძი, ტყვია, თუთია, კობალტი, ნიკელი, მოლიბდენიტი, სტიბიუმი, მათ შორის სულფიდური მინერალები, როგორიცაა გალენი, სფალერიტი, ქალკოპირიტი, ქალკოციტი, მოლიბდენიტი, პენტლანდიტი და ოქსიდური მინერალები, როგორიცაა მალაქიტი, ცერუსიტი, ჰემიმორფიტი, კასიტერიტი, ვოლფრამიტი; არამეტალური მარილის მინერალების, როგორიცაა ფტორიტი, აპატიტი, ბარიტი და ხსნადი მარილის მინერალების, როგორიცაა კალიუმის მარილი და ქვის მარილი, გამოყოფა; ასევე არამეტალური მინერალებისა და სილიკატური მინერალების, როგორიცაა ქვანახშირი, გრაფიტი, გოგირდი, ბრილიანტი, კვარცი, ქარსი, ფელდშპატი, ბერილი, სპოდუმენი, გამოყოფა.

ფლოტაციამ მინერალების გადამუშავების სფეროში მდიდარი გამოცდილება დააგროვა უწყვეტი ტექნოლოგიური პროგრესის პარალელურად. დაბალი შემცველობის და სტრუქტურულად რთული მინერალებისთვის, რომლებიც ადრე არ ითვლებოდა სამრეწველო გამოყენების ღირებულების არმქონედ, ამჟამად ისინი გადამუშავდება (მეორადი რესურსები) ფლოტაციის გზით.

რადგან მინერალური რესურსები სულ უფრო მწირი ხდება, სასარგებლო მინერალები უფრო წვრილი ნაწილდება და მადნებში შერეულია, რაც გამოყოფას ართულებს; წარმოების ხარჯების შესამცირებლად, ისეთ ინდუსტრიებს, როგორიცაა მეტალურგიული მასალები და ქიმიკატები, უფრო მაღალი მოთხოვნები აქვთ დამუშავებული ნედლეულის, ანუ გამოყოფილი პროდუქტების ხარისხის სტანდარტებსა და სიზუსტეზე.

ერთი მხრივ, აუცილებელია ხარისხის გაუმჯობესება; მეორე მხრივ, წვრილი ნაწილაკების ზომის გამო მინერალების გამოყოფის სირთულის გამო, ფლოტაცია სულ უფრო მეტად ავლენს უპირატესობას სხვა მეთოდებთან შედარებით და ამჟამად მინერალების გადამუშავების ყველაზე ფართოდ გამოყენებულ და პერსპექტიულ მეთოდად იქცა. ფლოტაციის მეთოდები თანდათან განვითარდა სულფიდური მინერალებისთვის თავდაპირველად გამოყენებულიდან ოქსიდურ მინერალებამდე და არამეტალურ მინერალებამდე. ამჟამად, მსოფლიოში ფლოტაციით გადამუშავებული მინერალების საერთო რაოდენობა ყოველწლიურად მილიარდ ტონას აღწევს.

ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, ფლოტაციის ტექნოლოგიის გამოყენება აღარ შემოიფარგლება მხოლოდ მინერალური გადამუშავების ინჟინერიის სფეროთი, არამედ გაფართოვდა გარემოს დაცვის, მეტალურგიის, ქაღალდის წარმოების, სოფლის მეურნეობის, ქიმიური მრეწველობის, კვების, მასალების, მედიცინის, ბიოლოგიისა და სხვა სფეროებში.

მაგალითად, გარემოსდაცვითი ინჟინერიის ტიპური გამოყენებაა შუალედურ პროდუქტებში, პირომეტალურგიის აქროლად ნივთიერებებსა და წიდებში სასარგებლო კომპონენტების ფლოტაციური აღდგენა; ჰიდრომეტალურგიული გამორეცხვის ნარჩენებისა და გადაადგილებული ნალექის პროდუქტების ფლოტაციური აღდგენა; ქიმიურ მრეწველობაში ფლოტაცია გადამუშავებული ქაღალდის დეინთქვიფისთვის და რბილობის ნარჩენებისგან ბოჭკოების აღდგენისთვის; მდინარის კალაპოტის მადნის ქვიშიდან მძიმე ნედლი ნავთობის მოპოვება, მცირე მყარი დამაბინძურებლების, კოლოიდების, ბაქტერიების გამოყოფა და ჩამდინარე წყლებიდან ლითონის მინარევების კვალის მოცილება.

ფლოტაციის პროცესებისა და მეთოდების გაუმჯობესებასთან და ახალი და ეფექტური ფლოტაციის რეაგენტებისა და აღჭურვილობის გაჩენასთან ერთად, ფლოტაცია უფრო ფართოდ გამოიყენება მეტ ინდუსტრიასა და სფეროში. უნდა აღინიშნოს, რომ ფლოტაციის პროცესების გამოყენებისას, რეაგენტები გაზრდის დამუშავების ღირებულებას (მაგნიტურ გამოყოფასთან და გრავიტაციულ გამოყოფასთან შედარებით); გამდიდრებისთვის საჭირო ნაწილაკების ზომა შედარებით მკაცრია; ფლოტაციის პროცესზე გავლენას ახდენს მრავალი ფაქტორი, მაღალი ტექნოლოგიური მოთხოვნებით; ხოლო ნარჩენი რეაგენტების შემცველი ჩამდინარე წყლები საზიანოა გარემოსთვის.

3. ფლოტაციის კვლევის შინაარსი

ფლოტაციის პროცესი მოიცავს მყარ მინერალებს და გამყოფ საშუალებებს (წყალი, აირი). კვლევის ძირითადი შინაარსი მოიცავს ფლოტაციის ძირითად პრინციპებს, ფლოტაციის რეაგენტებს, ფლოტაციის მექანიზმებს, ფლოტაციის პროცესებს და ა.შ.

ფლოტაციის ძირითადი თეორია მოიცავს მინერალების ტივტივადობას, გამოყოფის ინტერფეისების თვისებებს და ა.შ., ფაზური ინტერფეისების თვისებების, ფაზებს შორის ურთიერთქმედების, ბუშტების მინერალიზაციის მექანიზმის და ა.შ. შესწავლას; ფლოტაციის რეაგენტების კვლევა მოიცავს რეაგენტების ტიპებს, სტრუქტურებს, თვისებებს, მოქმედების მექანიზმებს, მომზადებისა და გამოყენების მეთოდებს; ფლოტაციის აპარატების კვლევა მოიცავს ფლოტაციის აპარატების სტრუქტურას, მუშაობის პრინციპს და გამოყენების შემთხვევებს; ფლოტაციის პროცესების კვლევა ეხება პროცესის სტრუქტურას, პროცესის ფაქტორების გავლენასა და კონტროლს, ასევე რეაგენტების სისტემას; გარდა ამისა, არსებობს კვლევა სხვადასხვა მადნის პრაქტიკული გამოყენების შესახებ.

ფლოტაციის კვლევის თეორიული სისტემა მოიცავს ისეთ დისციპლინებს, როგორიცაა პროცესის მინერალოგია, ორგანული ქიმია, არაორგანული ქიმია, ფიზიკური ქიმია (ინტერფეისის ქიმია, კოლოიდური ქიმია), სითხეების მექანიკა, მექანიკური ინჟინერია, ავტომატური აღმოჩენა და ტექნიკურ-ეკონომიკური ანალიზი.