1. Koncept flotacije
Flotacija, znana tudi kot flotacijsko bogatenje, je tehnologija predelave mineralov, ki ločuje koristne minerale od jalovinskih mineralov na vmesniku plin-tekočina-trdna faza z izkoriščanjem razlik v površinskih lastnostih različnih mineralov v rudah, imenovana tudi "ločevanje faz". Vsi tehnološki procesi, ki neposredno ali posredno uporabljajo fazne vmesnike za doseganje ločevanja delcev na podlagi razlik v lastnostih vmesnikov različnih mineralnih delcev, se imenujejo flotacija.
Površinske lastnosti mineralov se nanašajo na fizikalne, kemijske in druge lastnosti površine mineralnih delcev, kot so omočljivost površine, električne lastnosti površine, vrste, nasičenost in aktivnost kemijskih vezi površinskih atomov itd. Različni mineralni delci imajo določene razlike v površinskih lastnostih. Z izkoriščanjem teh razlik v površinskih lastnostih delcev je mogoče doseči ločevanje in obogatitev mineralov s pomočjo faznih vmesnikov. Zato postopek flotacije vključuje trifazne vmesnike plin-tekočina-trdna snov.
Lastnosti mineralne površine je mogoče spremeniti z umetnim posegom, s ciljem povečanja površinskih razlik med koristnimi minerali in delci jalovine, da se olajša njihovo ločevanje. Pri flotaciji se flotacijski reagenti običajno uporabljajo za umetno spreminjanje lastnosti mineralne površine, povečanje razlik v površinskih lastnostih med minerali, povečanje ali zmanjšanje hidrofobnosti mineralnih površin, da se prilagodi in nadzoruje flotacijsko obnašanje mineralov in dosežejo boljši rezultati ločevanja. Zato sta uporaba in razvoj flotacijske tehnologije tesno povezana s flotacijskimi reagenti.
Ker se površinske lastnosti mineralnih delcev razlikujejo od fizikalnih parametrov mineralov, kot sta gostota in magnetna susceptibilnost, ki jih je težko spremeniti, je mogoče površinske lastnosti mineralnih delcev v bistvu umetno vplivati, da se dosežejo potrebne razlike v površinskih lastnostih med minerali za ločevanje. Zato se flotacija pogosto uporablja pri ločevanju mineralov in je znana kot univerzalna metoda predelave mineralov. Je še posebej razširjena in učinkovita metoda predelave mineralov pri ločevanju finih in ultrafinih materialov.
2. Uporaba flotacije
Predelava mineralov je proizvodni postopek, ki pripravlja surovine za taljenje kovin in kemično industrijo, penasta flotacija pa je postala ena najpomembnejših metod predelave mineralov. S flotacijo je mogoče ločiti skoraj vse mineralne vire.
Trenutno se flotacija pogosto uporablja pri rudah železnih kovin, predvsem za bogatenje železa in mangana, kot so hematit, smithsonit, ilmenit in drugi minerali; pri rudah plemenitih kovin, predvsem za bogatenje zlata in srebra; pri rudah neželeznih kovin, kot so baker, svinec, cink, kobalt, nikelj, molibden, antimon, vključno s sulfidnimi minerali, kot so galenit, sfalerit, halkopirit, halkocit, molibdenit, pentlandit, in oksidnimi minerali, kot so malahit, cerusit, hemimorfit, kasiterit, volframit; pri ločevanju nekovinskih solnih mineralov, kot so fluorit, apatit, barit, in topnih solnih mineralov, kot sta kalijeva sol in kamena sol; ter pri ločevanju nekovinskih in silikatnih mineralov, kot so premog, grafit, žveplo, diamant, kremen, sljuda, feldspat, beril, spodumen.
Flotacija je na področju predelave mineralov nabrala bogate izkušnje z nenehnim tehnološkim napredkom. Nizkokakovostni in strukturno kompleksni minerali, za katere se je prej zdelo, da nimajo industrijske uporabne vrednosti, se zdaj reciklirajo (sekundarni viri) s flotacijo.
Ker mineralni viri postajajo vse bolj redki, se koristni minerali bolj fino porazdelijo in pomešajo v rudah, kar otežuje ločevanje; da bi zmanjšale proizvodne stroške, imajo industrije, kot sta metalurški materiali in kemikalije, višje zahteve glede standardov kakovosti in natančnosti predelanih surovin, tj. ločenih produktov.
Po eni strani je treba izboljšati kakovost; po drugi strani pa je flotacija glede na težavo, da je minerale zaradi drobnih delcev težko ločiti, vse bolj pokazala prednosti pred drugimi metodami in postala trenutno najbolj razširjena in obetavna metoda predelave mineralov. Flotacijske metode so se postopoma razvile od prvotne uporabe za sulfidne minerale do oksidnih mineralov in nekovinskih mineralov. Zdaj skupna količina mineralov, predelanih s flotacijo po vsem svetu, dosega milijarde ton vsako leto.
V zadnjih desetletjih uporaba flotacijske tehnologije ni več omejena na področje inženirstva predelave mineralov, temveč se je razširila na varstvo okolja, metalurgijo, proizvodnjo papirja, kmetijstvo, kemično industrijo, živilstvo, materiale, medicino, biologijo in druga področja.
Na primer, flotacijsko pridobivanje uporabnih komponent v vmesnih produktih, hlapnih snoveh in žlindri pirometalurgije; flotacijsko pridobivanje ostankov hidrometalurškega izluževanja in izpodrinjenih produktov padavin; flotacija v kemični industriji za odstranjevanje tiskarske barve iz recikliranega papirja in pridobivanje vlaken iz tekoče odpadne celuloze; ekstrakcija težke surove nafte iz peska rečnega dna, ločevanje majhnih trdnih onesnaževal, koloidov, bakterij in odstranjevanje sledov kovinskih nečistoč iz odplak so tipične uporabe v okoljskem inženirstvu.
Z izboljšanjem postopkov in metod flotacije ter pojavom novih in učinkovitih flotacijskih reagentov in opreme se bo flotacija širše uporabljala v več panogah in na več področjih. Treba je opozoriti, da bodo pri uporabi flotacijskih postopkov reagenti povečali stroške obdelave (v primerjavi z magnetno ločitvijo in gravitacijsko ločitvijo); zahtevana velikost delcev za bogatenje je relativno stroga; na postopek flotacije vpliva veliko dejavnikov z visokimi tehnološkimi zahtevami; odpadna voda, ki vsebuje ostanke reagentov, pa je škodljiva za okolje.
3. Vsebina raziskav flotacije
Postopek flotacije vključuje trdne minerale in ločevalne medije (voda, plin). Glavne vsebine raziskav vključujejo osnovna načela flotacije, flotacijske reagente, flotacijske stroje, flotacijske postopke itd.
Osnovna teorija flotacije vključuje flotabilnost mineralov, lastnosti ločevalnih površin itd., preučevanje lastnosti faznih površin, interakcije med fazami, mehanizma mineralizacije mehurčkov itd.; raziskave flotacijskih reagentov vključujejo vrste, strukture, lastnosti, mehanizme delovanja, metode priprave in uporabe reagentov; raziskave flotacijskih strojev vključujejo strukturo, princip delovanja in primere uporabe flotacijskih strojev; raziskave flotacijskih procesov se nanašajo na strukturo procesa, vpliv in nadzor procesnih dejavnikov ter sistem reagentov; poleg tega pa potekajo tudi raziskave o praktični uporabi različnih rud.
Teoretični sistem raziskav flotacije vključuje discipline, kot so procesna mineralogija, organska kemija, anorganska kemija, fizikalna kemija (kemija površin, koloidna kemija), mehanika tekočin, strojništvo, avtomatsko zaznavanje ter tehnična in ekonomska analiza.
Čas objave: 9. februar 2026