1. Концепція флотації
Флотація, також відома як флотаційне збагачення, – це технологія переробки корисних копалин, яка відокремлює корисні мінерали від пустої породи на межі розділу газ-рідина-тверда фаза, використовуючи відмінності у властивостях поверхні різних мінералів у рудах, і також називається «розділенням на межі розділу». Усі технологічні процеси, які прямо чи опосередковано використовують межі розділу фаз для досягнення розділення частинок на основі відмінностей у властивостях розділу різних мінеральних частинок, називаються флотацією.
Поверхневі властивості мінералів стосуються фізичних, хімічних та інших властивостей поверхні мінеральних частинок, таких як змочуваність поверхні, електричні властивості поверхні, типи, насичення та активність хімічних зв'язків поверхневих атомів тощо. Різні мінеральні частинки мають певні відмінності у властивостях поверхні. Використовуючи ці відмінності у властивостях поверхні частинок, можна досягти розділення та збагачення мінералів за допомогою фазових меж. Таким чином, процес флотації включає трифазні межі розділу газ-рідина-тверда речовина.
Властивості поверхні мінералів можна змінювати за допомогою штучного втручання з метою збільшення різниці в поверхневих властивостях між корисними мінералами та частинками пустої породи для полегшення їх розділення. У флотації флотаційні реагенти зазвичай використовуються для штучної зміни властивостей поверхні мінералів, розширення різниці у властивостях поверхні між мінералами, збільшення або зменшення гідрофобності мінеральних поверхонь, щоб регулювати та контролювати флотаційну поведінку мінералів та отримувати кращі результати розділення. Тому застосування та розвиток технології флотації тісно пов'язані з флотаційними реагентами.
Оскільки поверхневі властивості мінеральних частинок відрізняються від фізичних параметрів мінералів, таких як густина та магнітна сприйнятливість, які важко змінити, поверхневі властивості мінеральних частинок можна по суті штучно змінювати, щоб досягти необхідних відмінностей у поверхневих властивостях між мінералами для їх розділення. Тому флотація широко використовується для розділення мінералів і відома як універсальний метод переробки корисних копалин. Це, зокрема, найпоширеніший та найефективніший метод переробки корисних копалин для розділення дрібних та наддрібних матеріалів.
2. Застосування флотації
Збагачення корисних копалин – це виробнича операція, яка готує сировину для виплавки металу та хімічної промисловості, а пінова флотація стала одним із найважливіших методів збагачення корисних копалин. Майже всі мінеральні ресурси можна розділити за допомогою флотації.
Наразі флотація широко використовується в рудах чорних металів, головним чином для збагачення заліза та марганцю, таких як гематит, смітсоніт, ільменіт та інші мінерали; рудах дорогоцінних металів, головним чином для збагачення золота та срібла; рудах кольорових металів, таких як мідь, свинець, цинк, кобальт, нікель, молібден, сурма, включаючи сульфідні мінерали, такі як галеніт, сфалерит, халькопірит, халькоцит, молібденіт, пентландит, та оксидних мінералах, таких як малахіт, церусит, геміморфіт, каситерит, вольфраміт; для розділення неметалевих сольових мінералів, таких як флюорит, апатит, барит, та розчинних сольових мінералів, таких як калійна сіль та кам'яна сіль; а також для розділення неметалевих та силікатних мінералів, таких як вугілля, графіт, сірка, алмаз, кварц, слюда, польовий шпат, берил, сподумен.
Флотація накопичила багатий досвід у галузі переробки корисних копалин, що забезпечує постійний технологічний прогрес. Низькосортні та структурно складні мінерали, які раніше вважалися такими, що не мають промислової цінності, зараз переробляються (вторинні ресурси) за допомогою флотації.
Оскільки мінеральні ресурси стають дедалі біднішими, корисні мінерали розподіляються дрібніше та змішуються в рудах, що ускладнює їх розділення; щоб знизити виробничі витрати, такі галузі промисловості, як металургійні матеріали та хімічна промисловість, висувають вищі вимоги до стандартів якості та точності обробленої сировини, тобто розділених продуктів.
З одного боку, необхідно покращити якість; з іншого боку, враховуючи проблему важкого розділення мінералів через дрібний розмір частинок, флотація дедалі більше демонструє переваги над іншими методами, стаючи наразі найпоширенішим та найперспективнішим методом переробки корисних копалин. Методи флотації поступово розвивалися від початкового використання для сульфідних мінералів до оксидних мінералів та неметалевих корисних копалин. Зараз загальна кількість мінералів, що переробляються флотацією у всьому світі, сягає мільярдів тонн щороку.
В останні десятиліття застосування технології флотації більше не обмежується галуззю переробки корисних копалин, а розширилося на охорону навколишнього середовища, металургію, виробництво паперу, сільське господарство, хімічну промисловість, харчову промисловість, матеріали, медицину, біологію та інші галузі.
Наприклад, типовими застосуваннями в екологічній інженерії є флотаційне вилучення корисних компонентів у проміжних продуктах, летких речовинах та шлаках пірометалургії; флотаційне вилучення залишків гідрометалургійного вилуговування та витіснених продуктів осадження; флотація в хімічній промисловості для видалення фарби з переробленого паперу та вилучення волокна з рідких відходів целюлозно-пульпового виробництва; вилучення важкої сирої нафти з рудного піску русла річок, відділення дрібних твердих забруднювачів, колоїдів, бактерій та видалення слідів металів зі стічних вод.
З удосконаленням процесів і методів флотації, а також появою нових та ефективних флотаційних реагентів і обладнання, флотація буде ширше використовуватися в більшій кількості галузей промисловості та сфер. Слід зазначити, що при використанні флотаційних процесів реагенти збільшать вартість обробки (порівняно з магнітною сепарацією та гравітаційною сепарацією); необхідний розмір частинок для збагачення є відносно суворим; на процес флотації впливає багато факторів, з високими технологічними вимогами; а стічні води, що містять залишкові реагенти, шкідливі для навколишнього середовища.
3. Зміст досліджень флотації
Процес флотації включає тверді корисні копалини та розділювальні середовища (вода, газ). Основний зміст дослідження включає основні принципи флотації, флотаційні реагенти, флотаційне обладнання, флотаційні процеси тощо.
Основна теорія флотації включає флотованість мінералів, властивості меж розділення тощо, вивчення властивостей меж фаз, взаємодії між фазами, механізму мінералізації бульбашок тощо; дослідження флотаційних реагентів включає типи, структури, властивості, механізми дії, методи приготування та використання реагентів; дослідження флотаційного обладнання включає структуру, принцип роботи та випадки застосування флотаційних машин; дослідження флотаційних процесів стосується структури процесу, впливу та контролю факторів процесу, а також системи реагентів; крім того, проводяться дослідження практичного застосування різних руд.
Теоретична система досліджень флотації включає такі дисципліни, як мінералогія процесів, органічна хімія, неорганічна хімія, фізична хімія (хімія розділу фаз, колоїдна хімія), механіка рідин, машинобудування, автоматичне виявлення та техніко-економічний аналіз.
Час публікації: 09 лютого 2026 р.