1. Флотация ұғымы
Флотация, флотациялық байыту деп те аталады, бұл пайдалы минералдарды газ-сұйықтық-қатты фаза шекарасында кендердегі әртүрлі минералдардың беттік қасиеттеріндегі айырмашылықтарды пайдалану арқылы ганг минералдарынан бөлетін минералды өңдеу технологиясы және ол «шекаралық бөлу» деп те аталады. Әртүрлі минералды бөлшектердің шекаралық қасиеттеріндегі айырмашылықтарға негізделген бөлшектерді бөлуге қол жеткізу үшін фазалық шекараларды тікелей немесе жанама түрде пайдаланатын барлық технологиялық процестер флотация деп аталады.
Минералды беттік қасиеттер минералды бөлшектер бетінің физикалық, химиялық және басқа да қасиеттерін, мысалы, беттің ылғалдануы, беттің электрлік қасиеттері, беттік атомдардың химиялық байланыстарының түрлері, қанығуы және белсенділігі және т.б. білдіреді. Әртүрлі минералды бөлшектердің беттік қасиеттерінде белгілі бір айырмашылықтар бар. Бөлшектердің беттік қасиеттеріндегі осы айырмашылықтарды пайдалану арқылы фазалық интерфейстердің көмегімен минералды бөлу және байытуға қол жеткізуге болады. Сондықтан флотация процесі газ-сұйықтық-қатты үш фазалы интерфейстерді қамтиды.
Минералды беттік қасиеттерді жасанды араласу арқылы өзгертуге болады, мақсаты - пайдалы минералдар мен ганг минералды бөлшектерінің арасындағы беттік айырмашылықтарды арттыру, оларды бөлуді жеңілдету. Флотацияда флотациялық реагенттер әдетте минералды беттік қасиеттерді жасанды түрде өзгерту, минералдар арасындағы беттік қасиеттердегі айырмашылықтарды кеңейту, минералды беттердің гидрофобтығын арттыру немесе азайту, осылайша минералдардың флотациялық мінез-құлқын реттеу және бақылау және жақсы бөлу нәтижелерін алу үшін қолданылады. Сондықтан флотация технологиясын қолдану және дамыту флотациялық реагенттермен тығыз байланысты.
Минералды бөлшектердің беттік қасиеттері тығыздық және магниттік сезімталдық сияқты минералды физикалық параметрлерден өзгеше болғандықтан, минералды бөлшектердің беттік қасиеттерін бөлу үшін минералдар арасындағы беттік қасиеттерде қажетті айырмашылықтарды алу үшін жасанды түрде араластыруға болады. Сондықтан флотация минералды бөлуде кеңінен қолданылады және әмбебап минералды өңдеу әдісі ретінде белгілі. Бұл әсіресе жұқа және аса жұқа материалдарды бөлуде ең кең таралған және тиімді минералды өңдеу әдісі.
2. Флотацияның қолданылуы
Минералды өңдеу - металл балқыту және химия өнеркәсібіне шикізат дайындайтын өндірістік операция, ал көбікті флотация минералды өңдеудің ең маңызды әдістерінің біріне айналды. Барлық дерлік минералды ресурстарды флотация арқылы бөлуге болады.
Қазіргі уақытта флотация қара металл кендерінде, негізінен гематит, смитсонит, ильменит және басқа да минералдар сияқты темір мен марганецті байыту үшін кеңінен қолданылады; бағалы металл кендері негізінен алтын мен күмісті байыту үшін; мыс, қорғасын, мырыш, кобальт, никель, молибден, сурьма сияқты түсті металл кендері, соның ішінде галенит, сфалерит, халькоцит, молибденит, пентландит сияқты сульфидті минералдар және малахит, церуссит, гемиморфит, касситерит, вольфрамит сияқты оксидті минералдар; флюорит, апатит, барит сияқты металл емес тұзды минералдарды және калий тұзы мен тас тұзы сияқты еритін тұзды минералдарды бөлу; сондай-ақ металл емес минералдар мен көмір, графит, күкірт, алмас, кварц, слюда, дала шпаты, берилл, сподумен сияқты силикат минералдарын бөлу үшін кеңінен қолданылады.
Флотация минералды өңдеу саласында бай тәжірибе жинақтады, үздіксіз технологиялық прогресс бар. Бұрын өнеркәсіптік пайдалану құндылығы жоқ деп есептелген төмен сапалы және құрылымдық күрделі минералдар қазір флотация арқылы қайта өңделеді (екінші реттік ресурстар).
Минералды ресурстар азайған сайын, пайдалы минералдар ұсақталып, кендерде араласады, бұл бөлуді қиындатады; өндіріс шығындарын азайту үшін металлургиялық материалдар мен химиялық заттар сияқты салалар өңделген шикізаттың, яғни бөлінген өнімдердің сапа стандарттары мен дәлдігіне жоғары талаптар қояды.
Бір жағынан, сапаны жақсарту қажет; екінші жағынан, ұсақ бөлшектердің мөлшеріне байланысты минералдарды бөлу қиын болғандықтан, флотация басқа әдістермен салыстырғанда артықшылықтарын көрсетіп, қазіргі уақытта ең кең таралған және перспективалы минералды өңдеу әдісіне айналды. Флотация әдістері бастапқыда сульфидті минералдар үшін қолданылғаннан бастап оксидті минералдар мен металл емес минералдарға дейін біртіндеп дамыды. Қазіргі уақытта флотация арқылы өңделетін минералдардың жалпы көлемі бүкіл әлемде жыл сайын миллиардтаған тоннаға жетеді.
Соңғы онжылдықтарда флотация технологиясын қолдану тек минералды өңдеу инженериясы саласымен шектелмей, қоршаған ортаны қорғау, металлургия, қағаз өндірісі, ауыл шаруашылығы, химия өнеркәсібі, азық-түлік, материалдар, медицина, биология және басқа да салаларға кеңейе түсті.
Мысалы, аралық өнімдердегі пайдалы компоненттерді, пирометаллургияның ұшқыш заттары мен қождарын флотациялық жолмен қалпына келтіру; гидрометаллургиялық сілтісіздендіру қалдықтары мен ығыстырылған тұндыру өнімдерін флотациялық жолмен қалпына келтіру; қайта өңделген қағазды сиясыздандыру үшін химия өнеркәсібінде флотация және целлюлоза қалдықтарынан талшықтарды қалпына келтіру; өзен арнасының кен құмынан ауыр шикі мұнайды алу, ұсақ қатты ластаушы заттарды, коллоидтарды, бактерияларды бөлу және ағынды сулардан металл қоспаларының іздерін кетіру қоршаған ортаны қорғау инженериясында кең таралған қолданыстар болып табылады.
Флотация процестері мен әдістерінің жетілдірілуімен, жаңа және тиімді флотация реагенттері мен жабдықтарының пайда болуымен флотация көптеген салалар мен салаларда кеңінен қолданылатын болады. Флотация процестерін қолданған кезде реагенттер өңдеу құнын жоғарылататынын (магниттік бөлу және гравитациялық бөлумен салыстырғанда) атап өткен жөн; байыту үшін қажетті бөлшектердің мөлшері салыстырмалы түрде қатаң; флотация процесіне әсер ететін көптеген факторлар бар, олардың технологиялық талаптары жоғары; ал қалдық реагенттер бар ағынды сулар қоршаған ортаға зиянды.
3. Флотациялық зерттеулердің мазмұны
Флотация процесі қатты минералдар мен бөлу орталарын (су, газ) қамтиды. Зерттеудің негізгі мазмұнына флотацияның негізгі принциптері, флотациялық реагенттер, флотациялық машиналар, флотациялық процестер және т.б. кіреді.
Флотацияның негізгі теориясына минералдардың қалқымалылығы, бөліну шекараларының қасиеттері және т.б. кіреді, фазалық шекаралардың қасиеттерін, фазалар арасындағы өзара әрекеттесуді, көпіршіктердің минералдану механизмін және т.б. зерттейді; флотациялық реагенттерді зерттеу реагенттердің түрлерін, құрылымын, қасиеттерін, әсер ету механизмдерін, дайындау және пайдалану әдістерін қамтиды; флотациялық машиналарды зерттеу флотациялық машиналардың құрылымын, жұмыс принципін және қолдану жағдайларын қамтиды; флотациялық процестерді зерттеу процестің құрылымын, процестік факторлардың әсерін және бақылауын, сондай-ақ реагент жүйесін қамтиды; сонымен қатар, әртүрлі кендерді практикалық қолдану бойынша зерттеулер бар.
Флотациялық зерттеулердің теориялық жүйесі процесс минералогиясы, органикалық химия, бейорганикалық химия, физикалық химия (интерфейс химиясы, коллоидтық химия), сұйықтық механикасы, машина жасау, автоматты анықтау және техникалық және экономикалық талдау сияқты пәндерді қамтиды.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 9 ақпан