1. Koncept flotácie
Flotácia, tiež známa ako flotačné obohatenie, je technológia spracovania nerastov, ktorá oddeľuje užitočné minerály od hlušinových minerálov na rozhraní plyn-kvapalina-pevná látka využitím rozdielov v povrchových vlastnostiach rôznych minerálov v rudách a nazýva sa aj „separácia rozhraní“. Všetky technologické procesy, ktoré priamo alebo nepriamo využívajú fázové rozhrania na dosiahnutie separácie častíc na základe rozdielov v rozhraniach rôznych minerálnych častíc, sa označujú ako flotácia.
Vlastnosti minerálneho povrchu sa vzťahujú na fyzikálne, chemické a iné vlastnosti povrchu minerálnych častíc, ako je zmáčavosť povrchu, elektrické vlastnosti povrchu, typy, nasýtenosť a aktivita chemických väzieb povrchových atómov atď. Rôzne minerálne častice majú určité rozdiely v povrchových vlastnostiach. Využitím týchto rozdielov v povrchových vlastnostiach častíc je možné dosiahnuť separáciu a obohatenie minerálov pomocou fázových rozhraní. Flotačný proces preto zahŕňa trojfázové rozhrania plyn-kvapalina-pevná látka.
Vlastnosti minerálneho povrchu je možné zmeniť umelým zásahom s cieľom zvýšiť povrchové rozdiely medzi užitočnými minerálmi a časticami hlušiny, aby sa uľahčila ich separácia. Pri flotácii sa flotačné činidlá zvyčajne používajú na umelú zmenu vlastností minerálneho povrchu, rozšírenie rozdielov v povrchových vlastnostiach medzi minerálmi, zvýšenie alebo zníženie hydrofóbnosti minerálnych povrchov, aby sa upravilo a kontrolovalo flotačné správanie minerálov a dosiahli sa lepšie výsledky separácie. Preto je aplikácia a vývoj flotačnej technológie úzko spätý s flotačnými činidlami.
Keďže povrchové vlastnosti minerálnych častíc sa líšia od fyzikálnych parametrov minerálov, ako je hustota a magnetická susceptibilita, ktoré sa ťažko menia, povrchové vlastnosti minerálnych častíc možno v podstate umelo ovplyvniť, aby sa dosiahli požadované rozdiely v povrchových vlastnostiach medzi minerálmi na separáciu. Preto sa flotácia široko používa pri separácii minerálov a je známa ako univerzálna metóda spracovania minerálov. Je to najmä najpoužívanejšia a najúčinnejšia metóda spracovania minerálov pri separácii jemných a ultrajemných materiálov.
2. Aplikácie flotácie
Spracovanie nerastných surovín je výrobná operácia, ktorá pripravuje suroviny pre tavenie kovov a chemický priemysel a penová flotácia sa stala jednou z najdôležitejších metód spracovania nerastných surovín. Takmer všetky nerastné zdroje je možné oddeliť flotáciou.
V súčasnosti sa flotácia široko používa v rudách železných kovov, najmä na zušľachťovanie železa a mangánu, ako je hematit, smithsonit, ilmenit a iné minerály; v rudách drahých kovov, najmä na zušľachťovanie zlata a striebra; v rudách neželezných kovov, ako je meď, olovo, zinok, kobalt, nikel, molybdén, antimón, vrátane sulfidových minerálov, ako je galenit, sfalerit, chalkopyrit, chalkocit, molybdenit, pentlandit, a oxidových minerálov, ako je malachit, cerusit, hemimorfit, kasiterit, wolframit; na separáciu nekovových solí, ako je fluorit, apatit, baryt, a rozpustných solí, ako je draselná soľ a kamenná soľ; ako aj na separáciu nekovových a silikátových minerálov, ako je uhlie, grafit, síra, diamant, kremeň, sľuda, živec, beryl, spodumén.
Flotácia nazhromaždila bohaté skúsenosti v oblasti spracovania nerastných surovín s neustálym technologickým pokrokom. Nízkokvalitné a štrukturálne zložité nerasty, ktoré sa predtým považovali za nehodnotné v priemysle, sa teraz recyklujú (druhotné zdroje) prostredníctvom flotácie.
Keďže nerastné zdroje sú čoraz chudobnejšie, užitočné minerály sa v rudách rozptyľujú jemnejšie a miešajú, čo sťažuje ich separáciu; s cieľom znížiť výrobné náklady majú odvetvia, ako sú hutnícke materiály a chemikálie, vyššie požiadavky na štandardy kvality a presnosť spracovaných surovín, t. j. separovaných produktov.
Na jednej strane je potrebné zlepšiť kvalitu; na druhej strane, vzhľadom na problém, že minerály sa ťažko oddeľujú kvôli jemnej veľkosti častíc, flotácia vykazuje čoraz väčšie výhody oproti iným metódam a v súčasnosti sa stáva najpoužívanejšou a najsľubnejšou metódou spracovania minerálov. Flotačné metódy sa postupne vyvinuli z pôvodného použitia pre sulfidové minerály na oxidové minerály a nekovové minerály. V súčasnosti celkové množstvo minerálov spracovaných flotáciou na celom svete dosahuje miliardy ton ročne.
V posledných desaťročiach sa aplikácia flotačnej technológie už neobmedzuje len na oblasť spracovateľského inžinierstva, ale rozšírila sa aj na ochranu životného prostredia, hutníctvo, výrobu papiera, poľnohospodárstvo, chemický priemysel, potravinárstvo, materiály, medicínu, biológiu a ďalšie oblasti.
Napríklad flotačné získavanie užitočných zložiek v medziproduktoch, prchavých látkach a troskách pyrometalurgie; flotačné získavanie zvyškov hydrometalurgického lúhovania a vytesnených produktov zrážania; flotácia v chemickom priemysle na odfarbovanie recyklovaného papiera a získavanie vlákien z kvapalného odpadu z buničiny; extrakcia ťažkej ropy z piesku z riečneho dna, separácia malých pevných znečisťujúcich látok, koloidov, baktérií a odstraňovanie stopových kovových nečistôt z odpadových vôd sú typickými aplikáciami v environmentálnom inžinierstve.
So zdokonaľovaním flotačných procesov a metód a s objavením sa nových a účinných flotačných činidiel a zariadení sa flotácia bude používať vo väčšom počte priemyselných odvetví a oblastí. Treba poznamenať, že pri použití flotačných procesov činidlá zvyšujú náklady na spracovanie (v porovnaní s magnetickou separáciou a gravitačnou separáciou); požadovaná veľkosť častíc na obohatenie je relatívne prísna; existuje mnoho faktorov ovplyvňujúcich proces flotácie s vysokými technologickými požiadavkami; a odpadová voda obsahujúca zvyškové činidlá je škodlivá pre životné prostredie.
3. Obsah výskumu flotácie
Flotačný proces zahŕňa pevné minerály a separačné médiá (voda, plyn). Hlavný obsah výskumu zahŕňa základné princípy flotácie, flotačné činidlá, flotačné stroje, flotačné procesy atď.
Základná teória flotácie zahŕňa flotovateľnosť minerálov, vlastnosti separačných rozhraní atď., štúdium vlastností fázových rozhraní, interakcie medzi fázami, mechanizmus mineralizácie bublín atď.; výskum flotačných činidiel zahŕňa typy, štruktúry, vlastnosti, mechanizmy účinku, metódy prípravy a použitia činidiel; výskum flotačných strojov zahŕňa štruktúru, princíp činnosti a prípady použitia flotačných strojov; výskum flotačných procesov sa týka štruktúry procesu, vplyvu a kontroly procesných faktorov a systému činidiel; okrem toho existuje výskum praktického využitia rôznych rúd.
Teoretický systém výskumu flotácie zahŕňa disciplíny ako procesná mineralógia, organická chémia, anorganická chémia, fyzikálna chémia (chémia rozhrania, koloidná chémia), mechanika tekutín, strojárstvo, automatická detekcia a technická a ekonomická analýza.
Čas uverejnenia: 9. februára 2026