Hvor mye kan du om flyteferdigheter?

01 Konseptet medFlotasjon

Flotasjon, også kjent som flotasjonsmineralprosessering, er en mineralseparasjonsteknologi som separerer verdifulle mineraler fra gangsteinmineraler ved gass-væske-faststoff-grensesnitt ved å utnytte forskjeller i overflateegenskaper til ulike mineraler som finnes i malmer, og det kalles også «grensesnittseparasjon». Alle teknologiske prosesser som separerer mineralpartikler direkte eller indirekte avhengig av fasegrensesnitt basert på ulike grensesnittegenskaper til ulike mineralpartikler faller inn under definisjonen av flotasjon.

Mineraloverflateegenskaper refererer til fysiske, kjemiske og andre egenskaper på overflaten av mineralpartikler, som overflatefuktbarhet, overflateelektriske egenskaper, samt type, metning og aktivitet av kjemiske bindinger i overflateatomer. Det finnes forskjeller i overflateegenskapene til forskjellige mineralpartikler. Slike egenskapsforskjeller muliggjør mineralseparasjon og anriking ved hjelp av fasegrensesnitt, og det er derfor flotasjonsprosessen involverer trefasegrensesnitt mellom gass, væske og faste stoffer.

Kunstig modifisering kan endre mineraloverflateegenskapene for å utvide gapet mellom verdifulle mineralpartikler og gangmineralpartikler for enklere separasjon. Ved flotasjonsoperasjoner,flotasjonsreagenserbrukes ofte for å kunstig modifisere mineraloverflateegenskaper, utvide avvik i egenskaper mellom forskjellige mineraler, øke eller redusere hydrofobisiteten til mineraloverflater, regulere og kontrollere flotasjonsytelsen til mineraler, og til slutt oppnå overlegne separasjonsresultater. Følgelig er anvendelsen og utviklingen av flotasjonsteknologi nært knyttet til flotasjonsreagenser.

I motsetning til mineralfysiske parametere som tetthet og magnetisk susceptibilitet, som er vanskelige å justere, kan nesten alle overflateegenskaper til mineralpartikler kunstig modifiseres for å skape målrettede forskjeller i overflateegenskaper mellom mineraler for separasjonskrav. Av denne grunn har flotasjon omfattende anvendelse i mineralforedling og kalles den universelle mineralprosesseringsmetoden; den skiller seg ut som den mest brukte og mest effektive separasjonsteknikken, spesielt for fine og ultrafine granulære materialer.

02 Anvendelser av flotasjon

Mineralforedling er en produksjonsoperasjon for å forberede råvarer til metallsmelting og kjemisk industri, og skumflotasjon har utviklet seg til en av de viktigste mineralforedlingsteknikkene. Praktisk talt alle typer mineralressurser kan separeres via flotasjon.

For tiden er flotasjon mye brukt for opprensking av jernholdige metallmalmer dominert av jern og mangan, som hematitt, sideritt og ilmenitt; edelmetallmalmer som hovedsakelig inneholder gull og sølv; ikke-jernholdige metallmalmer, inkludert kobber, bly, sink, kobolt, nikkel, molybden og antimon, som dekker sulfidmineraler som galena, sfaleritt, kobberkopyritt, kalkositt og molybdenitt, pentlanditt, samt oksidmineraler som malakitt, cerussitt, hemimorfitt, kassiteritt og wolframitt. Det brukes også til separasjon av ikke-metalliske saltmineraler, inkludert fluoritt, apatitt og barytt, løselige saltmineraler som sylvitt og bergsalt, sammen med ikke-metalliske og silikatmineraler som kull, grafitt, svovel, diamant, kvarts, glimmer, feltspat og beryl, spodumen.

Det er samlet mye praktisk erfaring, og relaterte teknologier fortsetter å utvikle seg i mineralforedlingsindustrien gjennom flotasjonsutvikling. Lavverdige og strukturelt komplekse mineraler som en gang ble ansett som kommersielt verdiløse, kan nå utvinnes og gjenbrukes som sekundære ressurser ved hjelp av flotasjon.

Etter hvert som mineralressursene gradvis blir magrere, fordeles verdifulle mineraler i finere og mer kompliserte former i malmene, noe som fører til økende separasjonsvansker. Samtidig stiller industrier, inkludert metallurgiske materialer og kjemiteknikk, stadig strengere krav til kvaliteten og presisjonen til separerte mineralkonsentrater som brukes som prosesseringsråstoff for å redusere produksjonskostnadene.

Stilt overfor de doble kravene om å forbedre konsentratkvaliteten og håndtere vanskelighetene med å separere finkornede mineraler, skiller flotasjon seg ut med fremtredende fordeler fremfor alternative separasjonsteknologier og har blitt den mest anvendte og lovende mineralforedlingsmetoden som er tilgjengelig. I utgangspunktet brukt kun for sulfidmineralseparasjon, har flotasjon gradvis blitt utvidet til oksidmineraler og ikke-metalliske mineraler, med milliarder av tonn mineraler behandlet globalt ved flotasjon hvert år i dag.

I løpet av de siste tiårene har flotasjonsteknologi brutt grensene for mineralforedlingsteknikk og funnet stadig flere bruksområder innen miljøvern, metallurgi, papirproduksjon, landbruk, kjemiteknikk, matproduksjon, materialvitenskap, legemidler og bioteknologi.

Typiske industrielle bruksområder inkluderer utvinning av verdifulle bestanddeler fra mellomprodukter, flyktige stoffer og slagg i pyrometallurgi via flotasjon; utvinning av nyttige komponenter fra utvaskingsrester og sementeringsutfellinger fra hydrometallurgi; avsverting av avfallspapir og fiberutvinning fra masseavløp i kjemisk industri; samt miljøtekniske praksiser som tung råoljeutvinning fra elvesand, fjerning av fine faste forurensninger, kolloider, bakterier og spor av metalliske urenheter fra avløpsvann.

Med kontinuerlige oppgraderinger av flotasjonsprosesser og fremveksten av innovative høyeffektive flotasjonsreagenser og -utstyr, vil flotasjon få bredere anvendelse på tvers av flere industrisektorer. Likevel finnes det ulemper med implementering av flotasjon: sammenlignet med magnetisk separasjon og gravitasjonsseparasjon forbruker flotasjon flere kjemiske reagenser og medfører høyere produksjonskostnader; det pålegger strenge begrensninger på partikkelstørrelsen i råmaterialet; en rekke variabler påvirker flotasjonsytelsen og hever prosesskontrollstandardene; avløpsvann som inneholder resterende flotasjonsreagenser utgjør også miljøfarer.

03 Forskningsinnhold i flotasjon

Flotasjonsprosessen involverer interaksjoner mellom faste mineralpartikler og separasjonsmedier (vann og gass). Kjerneforskningsemnene dekker grunnleggende flotasjonsprinsipper, flotasjonsreagenser, flotasjonsmaskineri og flotasjonsprosesser.

Grunnleggende flotasjonsteorier fokuserer på mineralers flyteevne og grenseflateegenskaper under separasjon, inkludert forskning på grenseflateegenskaper, interfaseinteraksjoner og mineraliseringsmekanismen til luftbobler. Forskning på flotasjonsreagenser fokuserer på reagensklassifisering, molekylstruktur, fysisk-kjemiske egenskaper, funksjonelle mekanismer, forberedelsesteknikker og feltapplikasjonsprotokoller. Studier av flotasjonsmaskineri involverer utstyrskonfigurasjon, arbeidsprinsipper og aktuelle scenarier. Flotasjonsprosessforskning dekker prosesskretsoppsett, påvirkning og regulering av teknologiske parametere samt reagenstilsetningsregimer, supplert med praktisk anvendelsesforskning for ulike malmtyper.

Det teoretiske rammeverket for flotasjonsforskning omfatter flere disipliner som prosessmineralogi, organisk kjemi, uorganisk kjemi, fysisk kjemi (grensesnittkjemi og kolloidkjemi), fluidmekanikk, maskinteknikk, automatisk deteksjonsteknologi og teknoøkonomisk analyse.