1. 부력의 개념
부유선광(부유선광이라고도 함)은 광석 내 서로 다른 광물들의 표면 특성 차이를 이용하여 기체-액체-고체 계면에서 유용한 광물과 맥석 광물을 분리하는 광물 처리 기술이며, "계면 분리"라고도 합니다. 서로 다른 광물 입자의 계면 특성 차이를 기반으로 입자 분리를 달성하기 위해 상 계면을 직간접적으로 사용하는 모든 기술 공정을 부유선광이라고 합니다.
광물 표면 특성은 광물 입자 표면의 물리적, 화학적 및 기타 특성을 의미하며, 표면 습윤성, 표면 전기적 특성, 표면 원자의 화학 결합 종류, 포화도 및 활성도 등이 포함됩니다. 서로 다른 광물 입자는 표면 특성에 있어 일정한 차이를 보입니다. 이러한 입자 표면 특성의 차이를 이용하여 상 계면을 통해 광물을 분리 및 농축할 수 있습니다. 따라서 부유선별 공정은 기체-액체-고체 삼상 계면을 포함합니다.
광물의 표면 특성은 인위적인 조작을 통해 변화시킬 수 있으며, 이는 유용 광물과 맥석 광물 입자 사이의 표면 특성 차이를 증가시켜 분리를 용이하게 하기 위한 것입니다. 부유선광에서는 일반적으로 부유선광 시약을 사용하여 광물의 표면 특성을 인위적으로 변화시키고, 광물 간의 표면 특성 차이를 확대하며, 광물 표면의 소수성을 증가 또는 감소시켜 광물의 부유 거동을 조절하고 제어함으로써 더 나은 분리 결과를 얻습니다. 따라서 부유선광 기술의 응용 및 발전은 부유선광 시약과 밀접한 관련이 있습니다.
광물 입자의 표면 특성은 밀도, 자기 감수율과 같은 물리적 매개변수와는 다르며, 이러한 물리적 매개변수는 변화시키기가 어렵습니다. 따라서 광물 입자의 표면 특성은 인위적으로 조절하여 분리에 필요한 광물 간의 표면 특성 차이를 만들 수 있습니다. 이러한 이유로 부유선별법은 광물 분리에 널리 사용되며, 보편적인 광물 처리 방법으로 알려져 있습니다. 특히 미세 및 초미세 물질 분리에 가장 널리 사용되고 효과적인 광물 처리 방법입니다.
2. 부유선별법의 응용
광물 처리란 금속 제련 및 화학 산업에 필요한 원료를 준비하는 생산 공정이며, 부유선별법은 가장 중요한 광물 처리 방법 중 하나로 자리 잡았습니다. 거의 모든 광물 자원은 부유선별법을 통해 분리할 수 있습니다.
현재 부유선별법은 주로 철과 망간을 비롯한 적철광, 스미소나이트, 일메나이트 등의 철금속 광석, 금과 은을 비롯한 귀금속 광석, 구리, 납, 아연, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 안티몬 등의 비철금속 광석, 그리고 황화광물(갈레나, 스팔레라이트, 찰코파이라이트, 찰코사이트, 몰리브데나이트, 펜틀란다이트 등)과 산화광물(말라카이트, 세루사이트, 헤미모르파이트, 카시테라이트, 울프라마이트 등)의 분리, 형석, 인회석, 중정석 등의 비금속염 광물과 용해성염 광물(칼륨염, 암염 등)의 분리, 그리고 석탄, 흑연, 황, 다이아몬드, 석영, 운모, 장석, 베릴, 스포듀멘 등의 비금속 광물과 규산염 광물의 분리에 널리 사용되고 있습니다.
부유선별법은 지속적인 기술 발전과 함께 광물 처리 분야에서 풍부한 경험을 축적해 왔습니다. 과거에는 산업적 활용 가치가 없다고 여겨졌던 저품위 및 구조적으로 복잡한 광물들도 이제는 부유선별법을 통해 재활용(2차 자원)되고 있습니다.
광물 자원이 점점 부족해짐에 따라 유용한 광물은 더욱 미세하게 분포되어 광석과 혼합되어 분리가 더욱 어려워지고 있습니다. 따라서 야금 재료 및 화학 산업과 같은 분야에서는 생산 비용을 절감하기 위해 가공 원료, 즉 분리 제품의 품질 기준과 정밀도에 대한 요구 사항이 더욱 높아지고 있습니다.
한편으로는 품질 향상이 필요하고, 다른 한편으로는 미세 입자 크기로 인해 광물 분리가 어렵다는 문제점을 해결하기 위해 부유선별법이 다른 방법에 비해 여러 장점을 보여주며 현재 가장 널리 사용되고 유망한 광물 처리 방법으로 자리매김했습니다. 부유선별법은 초기에는 황화물 광물에 사용되었지만 점차 산화물 광물 및 비금속 광물로 확대 발전해 왔습니다. 현재 전 세계적으로 부유선별법으로 처리되는 광물의 총량은 매년 수십억 톤에 달합니다.
최근 수십 년 동안 부유선별 기술의 적용 범위는 더 이상 광물 처리 공학 분야에만 국한되지 않고 환경 보호, 야금, 제지, 농업, 화학 산업, 식품, 재료, 의학, 생물학 등 다양한 분야로 확대되었습니다.
예를 들어, 제련 공정의 중간 생성물, 휘발성 물질 및 슬래그에서 유용한 성분을 부유선별법으로 회수하는 것, 습식 제련 공정의 침출 잔류물 및 침전 생성물을 부유선별법으로 회수하는 것, 화학 산업에서 재활용 종이의 탈묵 및 펄프 폐액에서 섬유를 회수하는 데 사용되는 부유선별법, 강바닥 광석 모래에서 중질 원유를 추출하는 것, 미량 고체 오염 물질, 콜로이드, 박테리아를 분리하는 것, 하수에서 미량 금속 불순물을 제거하는 것 등이 환경 공학 분야에서 부유선별법의 대표적인 응용 사례입니다.
부유선별 공정 및 방법의 개선과 새롭고 효율적인 부유선별 시약 및 장비의 등장으로 부유선별은 더 많은 산업 및 분야에서 널리 활용될 것입니다. 그러나 부유선별 공정을 사용할 때 시약 사용으로 인해 처리 비용이 증가하고(자력 분리 및 중력 분리와 비교), 선별에 필요한 입자 크기가 비교적 엄격하며, 부유선별 공정에 영향을 미치는 요소가 많아 높은 기술적 요구 사항을 충족해야 하고, 잔류 시약을 함유한 폐수가 환경에 유해하다는 점에 유의해야 합니다.
3. 부유선별 연구 내용
부유선별 공정은 고체 광물과 분리 매체(물, 기체)를 이용합니다. 본 연구의 주요 내용은 부유선별의 기본 원리, 부유선별 시약, 부유선별 장비, 부유선별 공정 등을 포함합니다.
부유선별의 기본 이론은 광물의 부유성, 분리 계면의 특성 등을 포함하며, 상 계면의 특성, 상 간 상호작용, 기포의 광물화 메커니즘 등에 대한 연구가 포함됩니다. 부유선별 시약 연구는 시약의 종류, 구조, 특성, 작용 메커니즘, 제조 및 사용 방법을 다룹니다. 부유선별 장비 연구는 부유선별 장비의 구조, 작동 원리 및 적용 사례를 다룹니다. 부유선별 공정 연구는 공정 구조, 공정 요소의 영향 및 제어, 시약 시스템을 다룹니다. 또한, 다양한 광석의 실제 적용에 대한 연구도 포함됩니다.
부유선별 연구의 이론적 체계는 공정 광물학, 유기화학, 무기화학, 물리화학(계면화학, 콜로이드화학), 유체역학, 기계공학, 자동 검출, 기술 및 경제 분석과 같은 분야를 포함합니다.
게시 시간: 2026년 2월 9일