1. Het concept van drijfvermogen
Flotatie, ook wel flotatie-verrijking genoemd, is een technologie voor de verwerking van mineralen waarbij nuttige mineralen worden gescheiden van ganggesteente aan het gas-vloeistof-vaste fasegrensvlak. Dit gebeurt door gebruik te maken van de verschillen in oppervlakte-eigenschappen van de verschillende mineralen in ertsen. Het wordt ook wel "grensvlakscheiding" genoemd. Alle technologische processen die direct of indirect gebruikmaken van fasegrensvlakken om deeltjes te scheiden op basis van de verschillen in grensvlakeigenschappen van verschillende mineraaldeeltjes, worden flotatie genoemd.
Minerale oppervlakte-eigenschappen verwijzen naar de fysische, chemische en andere eigenschappen van het oppervlak van minerale deeltjes, zoals oppervlaktebevochtigbaarheid, elektrische oppervlakte-eigenschappen, de soorten, verzadiging en activiteit van chemische bindingen van oppervlakteatomen, enzovoort. Verschillende minerale deeltjes vertonen bepaalde verschillen in oppervlakte-eigenschappen. Door gebruik te maken van deze verschillen in oppervlakte-eigenschappen kan mineraalscheiding en -verrijking worden bereikt met behulp van fasegrensvlakken. Het flotatieproces omvat daarom driefasegrensvlakken tussen gas, vloeistof en vaste stof.
Minerale oppervlakte-eigenschappen kunnen kunstmatig worden gewijzigd, met als doel de oppervlakteverschillen tussen nuttige mineralen en ganggesteente te vergroten om hun scheiding te vergemakkelijken. Bij flotatie worden doorgaans flotatiereagentia gebruikt om de minerale oppervlakte-eigenschappen kunstmatig te veranderen, de verschillen in oppervlakte-eigenschappen tussen mineralen te vergroten, de hydrofobiciteit van minerale oppervlakken te verhogen of te verlagen, om zo het flotatiegedrag van mineralen aan te passen en te controleren en betere scheidingsresultaten te verkrijgen. De toepassing en ontwikkeling van flotatietechnologie zijn daarom nauw verbonden met flotatiereagentia.
Omdat de oppervlakte-eigenschappen van mineraaldeeltjes verschillen van de fysische parameters van mineralen, zoals dichtheid en magnetische susceptibiliteit, die moeilijk te veranderen zijn, kunnen de oppervlakte-eigenschappen van mineraaldeeltjes in principe kunstmatig worden gemanipuleerd om de gewenste verschillen in oppervlakte-eigenschappen tussen mineralen te verkrijgen voor scheiding. Daarom wordt flotatie veelvuldig gebruikt bij de scheiding van mineralen en staat het bekend als de universele methode voor mineraalverwerking. Het is met name de meest gebruikte en effectieve methode voor de scheiding van fijne en ultrafijne materialen.
2. Toepassingen van flotatie
Delfstoffenverwerking is een productieproces dat grondstoffen voorbereidt voor de metaalsmelterij en de chemische industrie, en schuimflotatie is uitgegroeid tot een van de belangrijkste methoden voor delfstoffenverwerking. Vrijwel alle minerale grondstoffen kunnen door middel van flotatie worden gescheiden.
Momenteel wordt flotatie veelvuldig gebruikt bij de verwerking van ijzererts, met name voor de verrijking van ijzer en mangaan, zoals hematiet, smithsoniet, ilmeniet en andere mineralen; bij edelmetaalerts, met name voor de verrijking van goud en zilver; bij non-ferrometaalerts zoals koper, lood, zink, kobalt, nikkel, molybdeen en antimoon, inclusief sulfidemineralen zoals galena, sfaleriet, chalcopyriet, chalcociet, molybdeniet en pentlandiet, en oxidemineralen zoals malachiet, cerussiet, hemimorfiet, cassiteriet en wolframiet; voor de scheiding van niet-metallische zoutmineralen zoals fluoriet, apatiet en bariet, en oplosbare zoutmineralen zoals kaliumzout en steenzout; en voor de scheiding van niet-metallische mineralen en silicaatmineralen zoals steenkool, grafiet, zwavel, diamant, kwarts, mica, veldspaat, beril en spodumeen.
Flotatie heeft een rijke ervaring opgebouwd in de mineraalverwerking en kent een continue technologische vooruitgang. Laagwaardige en structureel complexe mineralen, die voorheen als industrieel waardeloos werden beschouwd, worden nu via flotatie gerecycled (secundaire grondstoffen).
Naarmate de minerale grondstoffen schaarser worden, zijn de nuttige mineralen fijner verdeeld en meer gemengd in ertsen, waardoor scheiding moeilijker wordt. Om de productiekosten te verlagen, stellen industrieën zoals de metaal- en chemische industrie hogere eisen aan de kwaliteitsnormen en de precisie van de verwerkte grondstoffen, oftewel de gescheiden producten.
Enerzijds is het noodzakelijk om de kwaliteit te verbeteren; anderzijds, gezien het probleem dat mineralen moeilijk te scheiden zijn vanwege hun fijne deeltjesgrootte, heeft flotatie steeds meer voordelen laten zien ten opzichte van andere methoden en is het momenteel de meest gebruikte en veelbelovende methode voor de verwerking van mineralen. Flotatiemethoden zijn geleidelijk geëvolueerd van het aanvankelijke gebruik voor sulfide-mineralen naar oxide-mineralen en niet-metallische mineralen. Tegenwoordig wordt wereldwijd jaarlijks een totale hoeveelheid mineralen verwerkt door middel van flotatie in de miljarden tonnen.
De afgelopen decennia is de toepassing van flotatietechnologie niet langer beperkt tot de mijnbouwtechniek, maar heeft zich uitgebreid naar milieubescherming, metallurgie, papierproductie, landbouw, chemische industrie, voedingsmiddelenindustrie, materiaalkunde, geneeskunde, biologie en andere gebieden.
Voorbeelden van typische toepassingen in de milieutechniek zijn: terugwinning door flotatie van nuttige componenten in tussenproducten, vluchtige stoffen en slakken van pyrometallurgie; terugwinning door flotatie van residuen van hydrometallurgische uitloging en verplaatste neerslagproducten; flotatie in de chemische industrie voor het ontinkten van gerecycled papier en het terugwinnen van vezels uit vloeibaar pulpafval; winning van zware ruwe olie uit rivierzand, scheiding van kleine vaste verontreinigingen, colloïden en bacteriën, en verwijdering van sporen van metaalverontreinigingen uit rioolwater.
Door de verbetering van flotatieprocessen en -methoden, en de ontwikkeling van nieuwe en efficiënte flotatiereagentia en -apparatuur, zal flotatie op grotere schaal worden toegepast in meer industrieën en sectoren. Het is echter belangrijk om te weten dat het gebruik van reagentia de verwerkingskosten verhoogt (vergeleken met magnetische scheiding en zwaartekrachtscheiding); dat de vereiste deeltjesgrootte voor ertsbewerking relatief streng is; dat er veel factoren van invloed zijn op het flotatieproces, met hoge technologische eisen; en dat afvalwater met residuen van reagentia schadelijk is voor het milieu.
3. Inhoud van het onderzoek naar flotatie
Het flotatieproces omvat vaste mineralen en scheidingsmedia (water, gas). De belangrijkste onderwerpen van het onderzoek zijn de basisprincipes van flotatie, flotatiereagentia, flotatiemachines, flotatieprocessen, enzovoort.
De basistheorie van flotatie omvat de flotatie van mineralen, de eigenschappen van scheidingsgrensvlakken, enz., het bestuderen van de eigenschappen van fasegrensvlakken, de interactie tussen fasen, het mineralisatiemechanisme van bellen, enz.; het onderzoek naar flotatiereagentia omvat de soorten, structuren, eigenschappen, werkingsmechanismen, bereidings- en gebruiksmethoden van reagentia; het onderzoek naar flotatiemachines omvat de structuur, het werkingsprincipe en de toepassingsmogelijkheden van flotatiemachines; het onderzoek naar flotatieprocessen heeft betrekking op de processtructuur, de invloed en beheersing van procesfactoren en het reagentiasysteem; daarnaast is er onderzoek naar de praktische toepassing van verschillende ertsen.
Het theoretische systeem van flotatieonderzoek omvat disciplines zoals procesmineralogie, organische chemie, anorganische chemie, fysische chemie (grensvlakchemie, colloïdchemie), vloeistofmechanica, werktuigbouwkunde, automatische detectie en technische en economische analyse.
Geplaatst op: 09-02-2026