1. Концепция плавучести
Флотация, также известная как флотационное обогащение, — это технология переработки минералов, которая отделяет полезные минералы от пустой породы на границе раздела фаз газ-жидкость-твердое вещество, используя различия в поверхностных свойствах различных минералов в рудах, и также называется «разделением на границе раздела фаз». Все технологические процессы, которые прямо или косвенно используют границы раздела фаз для достижения разделения частиц на основе различий в свойствах межфазных границ различных минеральных частиц, называются флотацией.
Свойства поверхности минералов относятся к физическим, химическим и другим свойствам поверхности минеральных частиц, таким как смачиваемость поверхности, электрические свойства поверхности, типы, насыщенность и активность химических связей атомов на поверхности и т. д. Различные минеральные частицы имеют определенные различия в свойствах поверхности. Используя эти различия в свойствах поверхности частиц, можно достичь разделения и обогащения минералов с помощью межфазных границ. Поэтому процесс флотации включает в себя трехфазные границы раздела фаз газ-жидкость-твердое тело.
Свойства поверхности минералов можно изменять искусственно, с целью увеличения разницы в поверхностных свойствах между полезными минералами и частицами пустой породы для облегчения их разделения. В флотации обычно используются флотационные реагенты для искусственного изменения свойств поверхности минералов, увеличения разницы в поверхностных свойствах между минералами, повышения или понижения гидрофобности поверхностей минералов, чтобы регулировать и контролировать флотационное поведение минералов и получать лучшие результаты разделения. Поэтому применение и развитие флотационной технологии тесно связаны с флотационными реагентами.
Поскольку поверхностные свойства минеральных частиц отличаются от физических параметров минералов, таких как плотность и магнитная восприимчивость, которые трудно изменить, поверхностные свойства минеральных частиц можно в основном искусственно изменять, чтобы добиться необходимых различий в поверхностных свойствах между минералами для разделения. Поэтому флотация широко используется в разделении минералов и известна как универсальный метод переработки минералов. Она особенно широко используется и является наиболее эффективным методом переработки минералов при разделении мелких и ультрамелких материалов.
2. Применение флотации
Переработка минералов — это производственный процесс, подготавливающий сырье для металлургической и химической промышленности, а пенная флотация стала одним из важнейших методов переработки минералов. Практически все минеральные ресурсы могут быть разделены методом флотации.
В настоящее время флотация широко используется для обогащения руд черных металлов, главным образом, для обогащения железа и марганца, таких как гематит, смитсонит, ильменит и другие минералы; руд драгоценных металлов, главным образом, для обогащения золота и серебра; руд цветных металлов, таких как медь, свинец, цинк, кобальт, никель, молибден, сурьма, включая сульфидные минералы, такие как галенит, сфалерит, халькопирит, халькоцит, молибденит, пентландит, и оксидные минералы, такие как малахит, церуссит, гемиморфит, касситерит, вольфрамит; для разделения неметаллических солей, таких как флюорит, апатит, барит, и растворимых солей, таких как калийная соль и каменная соль; а также для разделения неметаллических минералов и силикатных минералов, таких как уголь, графит, сера, алмаз, кварц, слюда, полевой шпат, берилл, сподумен.
Флотация накопила богатый опыт в области переработки минералов благодаря непрерывному технологическому прогрессу. Низкосортные и структурно сложные минералы, которые ранее считались не имеющими промышленной ценности, теперь перерабатываются (превращаются во вторичные ресурсы) посредством флотации.
По мере истощения минеральных ресурсов полезные минералы измельчаются и смешиваются с рудой, что затрудняет их разделение; для снижения производственных затрат такие отрасли, как металлургия и химическая промышленность, предъявляют более высокие требования к стандартам качества и точности перерабатываемого сырья, то есть разделяемой продукции.
С одной стороны, необходимо улучшить качество; с другой стороны, учитывая проблему сложности разделения минералов из-за мелкодисперсного размера частиц, флотация все чаще демонстрирует преимущества перед другими методами, становясь в настоящее время наиболее широко используемым и перспективным методом переработки минералов. Методы флотации постепенно развивались, первоначально применяясь для сульфидных минералов, а затем и для оксидных и неметаллических минералов. В настоящее время общий объем перерабатываемых методом флотации минералов в мире ежегодно достигает миллиардов тонн.
В последние десятилетия применение флотационной технологии перестало ограничиваться областью горнодобывающей промышленности и распространилось на охрану окружающей среды, металлургию, целлюлозно-бумажную промышленность, сельское хозяйство, химическую промышленность, пищевую промышленность, материаловедение, медицину, биологию и другие области.
Например, типичными областями применения в природоохранной инженерии являются флотационное извлечение полезных компонентов из промежуточных продуктов, летучих веществ и шлаков пирометаллургии; флотационное извлечение остатков гидрометаллургического выщелачивания и продуктов осаждения; флотация в химической промышленности для обесцвечивания переработанной бумаги и извлечения волокна из целлюлозно-бумажных отходов; извлечение тяжелой нефти из рудного песка речных отложений, отделение мелких твердых загрязняющих веществ, коллоидов, бактерий и удаление примесей микроэлементов из сточных вод.
С усовершенствованием процессов и методов флотации, а также появлением новых и эффективных флотационных реагентов и оборудования, флотация будет все шире применяться в различных отраслях и сферах. Следует отметить, что при использовании флотационных процессов реагенты увеличивают себестоимость обработки (по сравнению с магнитной и гравитационной сепарацией); требуемый размер частиц для обогащения достаточно строг; существует множество факторов, влияющих на процесс флотации, предъявляющих высокие технологические требования; и сточные воды, содержащие остаточные реагенты, вредны для окружающей среды.
3. Содержание исследования флотации
Процесс флотации включает в себя твердые минералы и разделяющие среды (вода, газ). Основное содержание исследования включает в себя основные принципы флотации, флотационные реагенты, флотационное оборудование, флотационные процессы и т. д.
Основная теория флотации включает в себя флотируемость минералов, свойства разделительных границ и т. д., изучение свойств межфазных границ, взаимодействия между фазами, механизма минерализации пузырьков и т. д.; исследования флотационных реагентов включают в себя типы, структуру, свойства, механизмы действия, способы приготовления и применения реагентов; исследования флотационного оборудования включают в себя структуру, принцип работы и области применения флотационных машин; исследования флотационных процессов касаются структуры процесса, влияния и контроля технологических факторов, а также системы реагентов; кроме того, проводятся исследования практического применения различных руд.
Теоретическая система исследований флотации включает в себя такие дисциплины, как минералогия процессов, органическая химия, неорганическая химия, физическая химия (химия межфазных границ, коллоидная химия), механика жидкости, машиностроение, автоматизация процессов, а также технико-экономический анализ.
Дата публикации: 09 февраля 2026 г.