Hvor mye kan du om flyteferdigheter?

1. Konseptet med flotasjon

Flotasjon, også kjent som flotasjonsforedling, er en mineralforedlingsteknologi som separerer nyttige mineraler fra gangsteinmineraler ved grensesnittet mellom gass, væske og fast fase ved å utnytte forskjellene i overflateegenskaper til forskjellige mineraler i malmer, og kalles også «grensesnittseparasjon». Alle teknologiske prosesser som direkte eller indirekte bruker fasegrensesnitt for å oppnå partikkelseparasjon basert på forskjellene i grensesnittegenskaper til forskjellige mineralpartikler, kalles flotasjon.

Mineraloverflateegenskaper refererer til de fysiske, kjemiske og andre egenskapene til overflaten av mineralpartikler, som overflatefuktbarhet, overflateelektriske egenskaper, typer, metning og aktivitet av kjemiske bindinger i overflateatomer, osv. Ulike mineralpartikler har visse forskjeller i overflateegenskaper. Ved å utnytte disse forskjellene i partikkeloverflateegenskaper, kan mineralseparasjon og anriking oppnås ved hjelp av fasegrensesnitt. Derfor involverer flotasjonsprosessen trefasegrensesnitt mellom gass, væske og fast stoff.

Overflateegenskapene til mineraler kan endres gjennom kunstig inngripen, med sikte på å øke overflateforskjellene mellom nyttige mineraler og gangsteinmineralpartikler for å lette separasjonen av dem. Ved flotasjon brukes flotasjonsreagenser vanligvis til å kunstig endre mineraloverflateegenskapene, utvide forskjellene i overflateegenskaper mellom mineraler, øke eller redusere hydrofobisiteten til mineraloverflater, for å justere og kontrollere flotasjonsatferden til mineraler og oppnå bedre separasjonsresultater. Derfor er anvendelsen og utviklingen av flotasjonsteknologi nært knyttet til flotasjonsreagenser.

Siden overflateegenskapene til mineralpartikler er forskjellige fra mineralfysiske parametere som tetthet og magnetisk susceptibilitet, som er vanskelige å endre, kan overflateegenskapene til mineralpartikler i utgangspunktet kunstig gripes inn for å oppnå de nødvendige forskjellene i overflateegenskaper mellom mineraler for separasjon. Derfor er flotasjon mye brukt i mineralseparasjon og er kjent som den universelle mineralprosesseringsmetoden. Det er spesielt den mest brukte og effektive mineralprosesseringsmetoden i separasjon av fine og ultrafine materialer.

2. Anvendelser av flotasjon

Mineralforedling er en produksjonsoperasjon som forbereder råvarer til metallsmelting og kjemisk industri, og skumflotasjon har blitt en av de viktigste mineralforedlingsmetodene. Nesten alle mineralressurser kan separeres ved flotasjon.

For tiden er flotasjon mye brukt i jernholdige metallmalmer, hovedsakelig for å foredle jern og mangan, som hematitt, smithsonitt, ilmenitt og andre mineraler; edelmetallmalmer hovedsakelig for å foredle gull og sølv; ikke-jernholdige metallmalmer som kobber, bly, sink, kobolt, nikkel, molybden, antimon, inkludert sulfidmineraler som galena, sfaleritt, kobberkopyritt, kalkositt, molybdenitt, pentlanditt og oksidmineraler som malakitt, cerussitt, hemimorfitt, kassiteritt, wolframitt; separasjon av ikke-metalliske saltmineraler som fluoritt, apatitt, barytt og løselige saltmineraler som potashsalt og bergsalt; samt separasjon av ikke-metalliske mineraler og silikatmineraler som kull, grafitt, svovel, diamant, kvarts, glimmer, feltspat, beryl, spodumen.

Flotasjon har samlet rik erfaring innen mineralforedling, med kontinuerlig teknologisk utvikling. Lavverdige og strukturelt komplekse mineraler som tidligere ble ansett å være uten industriell utnyttelsesverdi, blir nå resirkulert (sekundære ressurser) gjennom flotasjon.

Etter hvert som mineralressursene blir stadig magrere, fordeles nyttige mineraler finere og blandes i malmer, noe som gjør separasjon vanskeligere. For å redusere produksjonskostnadene har industrier som metallurgiske materialer og kjemikalier høyere krav til kvalitetsstandarder og presisjon for bearbeidede råvarer, dvs. separerte produkter.

På den ene siden er det nødvendig å forbedre kvaliteten; på den andre siden, når det gjelder problemet med at mineraler er vanskelige å separere på grunn av fin partikkelstørrelse, har flotasjon i økende grad vist seg å ha fordeler fremfor andre metoder, og er blitt den mest brukte og lovende mineralforedlingsmetoden for tiden. Flotasjonsmetoder har gradvis utviklet seg fra å opprinnelig bli brukt for sulfidmineraler til oksidmineraler og ikke-metalliske mineraler. Nå når den totale mengden mineraler som behandles ved flotasjon over hele verden milliarder av tonn hvert år.

I de siste tiårene er anvendelsen av flotasjonsteknologi ikke lenger begrenset til mineralforedlingsteknikk, men har utvidet seg til miljøvern, metallurgi, papirproduksjon, landbruk, kjemisk industri, mat, materialer, medisin, biologi og andre felt.

For eksempel er flotasjonsgjenvinning av nyttige komponenter i mellomprodukter, flyktige stoffer og slagg fra pyrometallurgi; flotasjonsgjenvinning av hydrometallurgiske utvaskingsrester og fortrengte nedbørsprodukter; flotasjon i kjemisk industri for avsverting av resirkulert papir og fibergjenvinning fra masseavfallsvæske; utvinning av tung råolje fra elveleiesand, separasjon av små faste forurensninger, kolloider, bakterier og fjerning av spormetallurenheter fra kloakk typiske bruksområder innen miljøteknikk.

Med forbedringen av flotasjonsprosesser og -metoder, og fremveksten av nye og effektive flotasjonsreagenser og -utstyr, vil flotasjon bli mer utbredt i flere bransjer og felt. Det bør bemerkes at ved bruk av flotasjonsprosesser vil reagenser gjøre prosesseringskostnadene høyere (sammenlignet med magnetisk separasjon og gravitasjonsseparasjon); den nødvendige partikkelstørrelsen for opprensking er relativt streng; det er mange faktorer som påvirker flotasjonsprosessen, med høye teknologiske krav; og avløpsvann som inneholder restreagenser er skadelig for miljøet.

3. Innhold i flotasjonsforskning

Flotasjonsprosessen involverer faste mineraler og separasjonsmedier (vann, gass). Hovedinnholdet i forskningen inkluderer de grunnleggende prinsippene for flotasjon, flotasjonsreagenser, flotasjonsmaskineri, flotasjonsprosesser, etc.

Den grunnleggende teorien om flotasjon omfatter flyteevnen til mineraler, egenskapene til separasjonsgrensesnitt, etc., studier av egenskapene til fasegrensesnitt, samspillet mellom faser, mineraliseringsmekanismen til bobler, etc.; forskningen på flotasjonsreagenser omfatter typer, strukturer, egenskaper, virkningsmekanismer, fremstillings- og bruksmetoder for reagenser; forskningen på flotasjonsmaskiner omfatter strukturen, arbeidsprinsippet og anvendelsesårsakene til flotasjonsmaskiner; forskningen på flotasjonsprosesser refererer til prosessstrukturen, påvirkningen og kontrollen av prosessfaktorer og reagenssystemet; i tillegg er det forskning på praktisk anvendelse av ulike malmer.

Det teoretiske systemet for flotasjonsforskning involverer disipliner som prosessmineralogi, organisk kjemi, uorganisk kjemi, fysisk kjemi (grensesnittkjemi, kolloidkjemi), fluidmekanikk, maskinteknikk, automatisk deteksjon og teknisk og økonomisk analyse.