1. Plūduriavimo koncepcija
Flotacija, dar žinoma kaip flotacijos sodrinimas, yra mineralų apdorojimo technologija, kurios metu naudingi mineralai atskiriami nuo priemaišinių mineralų dujų, skysčio ir kietosios fazės sąsajoje, panaudojant skirtingų rūdų mineralų paviršiaus savybių skirtumus, ir dar vadinama „sąsajos atskyrimu“. Visi technologiniai procesai, kuriuose tiesiogiai arba netiesiogiai naudojamos fazių sąsajos dalelėms atskirti, remiantis skirtingų mineralų dalelių sąsajos savybių skirtumais, vadinami flotacija.
Mineralų paviršiaus savybės reiškia fizines, chemines ir kitas mineralinių dalelių paviršiaus savybes, tokias kaip paviršiaus drėkinamumas, paviršiaus elektrinės savybės, paviršiaus atomų cheminių jungčių tipai, prisotinimas ir aktyvumas ir kt. Skirtingos mineralų dalelės turi tam tikrų paviršiaus savybių skirtumų. Pasinaudojant šiais dalelių paviršiaus savybių skirtumais, mineralų atskyrimas ir sodrinimas gali būti pasiektas fazių sąsajų pagalba. Todėl flotacijos procese naudojamos dujų-skysčio-kietosios medžiagos trifazių sąsajų sistemos.
Mineralų paviršiaus savybes galima keisti dirbtinai, siekiant padidinti naudingų mineralų ir priemaišinių mineralų dalelių paviršiaus skirtumus, kad būtų lengviau juos atskirti. Flotacijoje flotacijos reagentai paprastai naudojami dirbtiniam mineralų paviršiaus savybių keitimui, paviršiaus savybių skirtumų tarp mineralų išplėtimui, mineralų paviršių hidrofobiškumo didinimui arba mažinimui, siekiant reguliuoti ir kontroliuoti mineralų flotacijos elgseną ir gauti geresnius atskyrimo rezultatus. Todėl flotacijos technologijos taikymas ir plėtra yra glaudžiai susiję su flotacijos reagentais.
Kadangi mineralinių dalelių paviršiaus savybės skiriasi nuo mineralų fizikinių parametrų, tokių kaip tankis ir magnetinis jautrumas, kuriuos sunku pakeisti, mineralinių dalelių paviršiaus savybes iš esmės galima dirbtinai pakeisti, kad būtų pasiekti reikiami mineralų paviršiaus savybių skirtumai, reikalingi atskyrimui. Todėl flotacija plačiai naudojama mineralų atskyrimui ir yra žinoma kaip universalus mineralų apdorojimo metodas. Tai ypač plačiai naudojamas ir efektyvus mineralų apdorojimo metodas smulkių ir itin smulkių medžiagų atskyrimui.
2. Flotacijos taikymas
Mineralų perdirbimas yra gamybos operacija, kurios metu paruošiamos žaliavos metalų lydymui ir chemijos pramonei, o putų flotacija tapo vienu iš svarbiausių mineralų perdirbimo metodų. Beveik visus mineralinius išteklius galima atskirti flotacijos būdu.
Šiuo metu flotacija plačiai naudojama juodųjų metalų rūdose, daugiausia geležies ir mangano, tokių kaip hematitas, smitsonitas, ilmenitas ir kiti mineralai, sodrinimui; tauriųjų metalų rūdose, daugiausia aukso ir sidabro sodrinimui; spalvotųjų metalų rūdose, tokiose kaip varis, švinas, cinkas, kobaltas, nikelis, molibdenas, stibis, įskaitant sulfidinius mineralus, tokius kaip galenitas, sfaleritas, chalkopiritas, chalcocitas, molibdenitas, pentlanditas, ir oksidų mineralus, tokius kaip malachitas, cerusitas, hemimorfitas, kasiteritas, volframitas; nemetalinių druskų mineralų, tokių kaip fluoritas, apatitas, baritas, ir tirpių druskų mineralų, tokių kaip kalio druska ir akmens druska, atskyrimui; taip pat nemetalinių mineralų ir silikatinių mineralų, tokių kaip anglis, grafitas, siera, deimantas, kvarcas, žėrutis, feldšpatas, berilis, spodumenas, atskyrimui.
Flotacijos srityje sukaupta didelė patirtis mineralų perdirbimo srityje, nuolat tobulėjant technologijoms. Žemos kokybės ir struktūriškai sudėtingi mineralai, kurie anksčiau buvo laikomi neturinčiais pramoninio panaudojimo vertės, dabar perdirbami (antriniai ištekliai) flotacijos būdu.
Kadangi mineralinių išteklių vis mažiau, naudingi mineralai rūdose pasiskirsto smulkiau ir sumaišomi, todėl juos sunkiau atskirti; siekdamos sumažinti gamybos sąnaudas, tokios pramonės šakos kaip metalurginių medžiagų ir chemijos pramonė kelia didesnius reikalavimus perdirbtų žaliavų, t. y. atskirtų produktų, kokybės standartams ir tikslumui.
Viena vertus, būtina gerinti kokybę; kita vertus, atsižvelgiant į problemą, kad mineralus sunku atskirti dėl smulkių dalelių dydžio, flotacija vis labiau įrodo pranašumą prieš kitus metodus ir šiuo metu tampa plačiausiai naudojamu ir perspektyviausiu mineralų apdorojimo metodu. Flotacijos metodai palaipsniui vystėsi nuo iš pradžių naudotų sulfidiniams mineralams iki oksidinių mineralų ir nemetalinių mineralų. Dabar bendras flotacijos būdu apdorojamų mineralų kiekis visame pasaulyje siekia milijardus tonų kasmet.
Pastaraisiais dešimtmečiais flotacijos technologijos taikymas nebeapsiriboja mineralų perdirbimo inžinerijos sritimi, bet išsiplėtė į aplinkos apsaugą, metalurgiją, popieriaus gamybą, žemės ūkį, chemijos pramonę, maisto, medžiagų, medicinos, biologijos ir kitas sritis.
Pavyzdžiui, naudingų komponentų išgavimas tarpiniuose produktuose, lakiųjų medžiagų ir pirometalurgijos šlakų flotacijos būdu; hidrometalurginių išplovimo likučių ir išstumtų nusodinimo produktų flotacijos būdu; flotacija chemijos pramonėje perdirbto popieriaus rašalui pašalinti ir pluoštui išgauti iš celiuliozės atliekų skysčio; sunkiosios žalios naftos gavyba iš upių dugno rūdos smėlio, mažų kietųjų teršalų, koloidų, bakterijų atskyrimas ir metalų pėdsakų priemaišų šalinimas iš nuotekų yra tipiški aplinkos inžinerijos taikymai.
Tobulėjant flotacijos procesams ir metodams, atsirandant naujiems ir efektyviems flotacijos reagentams bei įrangai, flotacija bus plačiau naudojama daugiau pramonės šakų ir sričių. Reikėtų pažymėti, kad naudojant flotacijos procesus reagentai padidins apdorojimo sąnaudas (palyginti su magnetiniu ir gravitaciniu atskyrimu); sodrinimui reikalingas dalelių dydis yra gana griežtas; flotacijos procesą veikia daug veiksnių, keliami aukšti technologiniai reikalavimai; o nuotekos, kuriose yra likusių reagentų, yra kenksmingos aplinkai.
3. Flotacijos tyrimų turinys
Flotacijos procese naudojami kietieji mineralai ir atskyrimo terpės (vanduo, dujos). Pagrindinė tyrimų tema apima pagrindinius flotacijos principus, flotacijos reagentus, flotacijos įrangą, flotacijos procesus ir kt.
Pagrindinė flotacijos teorija apima mineralų plūdrumą, atskyrimo sąsajų savybes ir kt., tiriant fazių sąsajų savybes, fazių sąveiką, burbuliukų mineralizacijos mechanizmą ir kt.; flotacijos reagentų tyrimai apima reagentų tipus, struktūras, savybes, veikimo mechanizmus, paruošimo ir naudojimo būdus; flotacijos mašinų tyrimai apima flotacijos mašinų struktūrą, veikimo principą ir taikymo atvejus; flotacijos procesų tyrimai susiję su proceso struktūra, proceso veiksnių įtaka ir valdymu bei reagentų sistema; be to, atliekami įvairių rūdų praktinio pritaikymo tyrimai.
Teorinė flotacijos tyrimų sistema apima tokias disciplinas kaip procesų mineralogija, organinė chemija, neorganinė chemija, fizikinė chemija (sąsajos chemija, koloidinė chemija), skysčių mechanika, mechanikos inžinerija, automatinis aptikimas ir techninė bei ekonominė analizė.
Įrašo laikas: 2026 m. vasario 9 d.