1. Khái niệm về tuyển nổi
Tuyển nổi, còn được gọi là tuyển khoáng, là một công nghệ chế biến khoáng sản tách các khoáng chất hữu ích khỏi các khoáng chất không có giá trị tại giao diện pha khí-lỏng-rắn bằng cách tận dụng sự khác biệt về tính chất bề mặt của các khoáng chất khác nhau trong quặng, và cũng được gọi là “tách giao diện”. Tất cả các quy trình công nghệ sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp các giao diện pha để đạt được sự tách hạt dựa trên sự khác biệt về tính chất giao diện của các hạt khoáng chất khác nhau đều được gọi là tuyển nổi.
Tính chất bề mặt khoáng chất đề cập đến các tính chất vật lý, hóa học và các tính chất khác của bề mặt các hạt khoáng chất, chẳng hạn như khả năng thấm ướt bề mặt, tính chất điện bề mặt, loại, độ bão hòa và hoạt tính của các liên kết hóa học của các nguyên tử bề mặt, v.v. Các hạt khoáng chất khác nhau có những khác biệt nhất định về tính chất bề mặt. Bằng cách tận dụng những khác biệt này trong tính chất bề mặt hạt, quá trình tách và làm giàu khoáng chất có thể đạt được nhờ sự hỗ trợ của các giao diện pha. Do đó, quá trình tuyển nổi liên quan đến các giao diện ba pha khí-lỏng-rắn.
Tính chất bề mặt khoáng chất có thể được thay đổi thông qua sự can thiệp nhân tạo, nhằm mục đích tăng sự khác biệt về tính chất bề mặt giữa các khoáng chất hữu ích và các hạt khoáng chất không có giá trị để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tách chúng. Trong quá trình tuyển nổi, các chất tuyển nổi thường được sử dụng để thay đổi tính chất bề mặt khoáng chất một cách nhân tạo, mở rộng sự khác biệt về tính chất bề mặt giữa các khoáng chất, tăng hoặc giảm tính kỵ nước của bề mặt khoáng chất, nhằm điều chỉnh và kiểm soát hành vi tuyển nổi của khoáng chất và thu được kết quả tách tốt hơn. Do đó, ứng dụng và phát triển công nghệ tuyển nổi có mối liên hệ mật thiết với các chất tuyển nổi.
Do tính chất bề mặt của các hạt khoáng khác với các thông số vật lý của khoáng như mật độ và độ nhạy từ, những thông số này rất khó thay đổi, nên về cơ bản, tính chất bề mặt của các hạt khoáng có thể được can thiệp nhân tạo để tạo ra sự khác biệt cần thiết về tính chất bề mặt giữa các khoáng chất cho quá trình phân tách. Vì vậy, tuyển nổi được sử dụng rộng rãi trong phân tách khoáng sản và được biết đến như một phương pháp chế biến khoáng sản phổ biến. Đặc biệt, đây là phương pháp chế biến khoáng sản được sử dụng rộng rãi và hiệu quả nhất trong việc phân tách các vật liệu mịn và siêu mịn.
2. Ứng dụng của tuyển nổi
Chế biến khoáng sản là một hoạt động sản xuất chuẩn bị nguyên liệu thô cho ngành luyện kim và công nghiệp hóa chất, và tuyển nổi đã trở thành một trong những phương pháp chế biến khoáng sản quan trọng nhất. Hầu hết tất cả các nguồn tài nguyên khoáng sản đều có thể được tách bằng phương pháp tuyển nổi.
Hiện nay, tuyển nổi được sử dụng rộng rãi trong quặng sắt chủ yếu để làm giàu sắt và mangan, chẳng hạn như hematit, smithsonit, ilmenit và các khoáng chất khác; quặng kim loại quý chủ yếu để làm giàu vàng và bạc; quặng kim loại màu như đồng, chì, kẽm, coban, niken, molypden, antimon, bao gồm các khoáng chất sunfua như galena, sphalerit, chalcopyrit, chalcocit, molybdenit, pentlandit và các khoáng chất oxit như malachit, cerussit, hemimorphit, cassiterit, wolframit; tách các khoáng chất muối phi kim loại như fluorit, apatit, barit và các khoáng chất muối hòa tan như muối kali và muối mỏ; cũng như tách các khoáng chất phi kim loại và khoáng chất silicat như than đá, than chì, lưu huỳnh, kim cương, thạch anh, mica, feldspar, beryl, spodumene.
Công nghệ tuyển nổi đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực chế biến khoáng sản, với sự tiến bộ công nghệ không ngừng. Đối với các khoáng sản có hàm lượng thấp và cấu trúc phức tạp, trước đây được coi là không có giá trị sử dụng công nghiệp, nay đang được tái chế (tài nguyên thứ cấp) thông qua quá trình tuyển nổi.
Khi nguồn tài nguyên khoáng sản ngày càng khan hiếm, các khoáng chất hữu ích được phân bố mịn hơn và lẫn trong quặng, khiến việc tách chiết trở nên khó khăn hơn; để giảm chi phí sản xuất, các ngành công nghiệp như vật liệu luyện kim và hóa chất có yêu cầu cao hơn về tiêu chuẩn chất lượng và độ chính xác của nguyên liệu thô được chế biến, tức là các sản phẩm được tách chiết.
Một mặt, việc nâng cao chất lượng là cần thiết; mặt khác, đối với vấn đề khoáng sản khó tách do kích thước hạt nhỏ, phương pháp tuyển nổi ngày càng thể hiện ưu thế so với các phương pháp khác, trở thành phương pháp chế biến khoáng sản được sử dụng rộng rãi và triển vọng nhất hiện nay. Các phương pháp tuyển nổi đã dần phát triển từ việc ban đầu chỉ được sử dụng cho khoáng sản sunfua sang khoáng sản oxit và khoáng sản phi kim loại. Hiện nay, tổng lượng khoáng sản được chế biến bằng phương pháp tuyển nổi trên toàn thế giới đạt hàng tỷ tấn mỗi năm.
Trong những thập kỷ gần đây, việc ứng dụng công nghệ tuyển nổi không còn giới hạn trong lĩnh vực kỹ thuật chế biến khoáng sản mà đã mở rộng sang các lĩnh vực như bảo vệ môi trường, luyện kim, sản xuất giấy, nông nghiệp, công nghiệp hóa chất, thực phẩm, vật liệu, y học, sinh học và nhiều lĩnh vực khác.
Ví dụ, tuyển nổi thu hồi các thành phần hữu ích trong sản phẩm trung gian, chất dễ bay hơi và xỉ của luyện kim nhiệt; tuyển nổi thu hồi cặn lắng sau quá trình thủy luyện và các sản phẩm kết tủa bị dịch chuyển; tuyển nổi trong ngành công nghiệp hóa chất để khử mực giấy tái chế và thu hồi sợi từ chất thải lỏng bột giấy; chiết xuất dầu thô nặng từ cát quặng lòng sông, tách các chất ô nhiễm rắn nhỏ, chất keo, vi khuẩn và loại bỏ tạp chất kim loại vết từ nước thải là những ứng dụng điển hình trong kỹ thuật môi trường.
Với sự cải tiến của các quy trình và phương pháp tuyển nổi, cùng sự xuất hiện của các chất tuyển nổi và thiết bị mới hiệu quả, tuyển nổi sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực. Cần lưu ý rằng khi sử dụng quy trình tuyển nổi, chất tuyển nổi sẽ làm tăng chi phí xử lý (so với tuyển từ và tuyển trọng lực); kích thước hạt yêu cầu để làm giàu tương đối khắt khe; có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi, đòi hỏi kỹ thuật cao; và nước thải chứa chất tuyển nổi dư thừa gây hại cho môi trường.
3. Nội dung nghiên cứu tuyển nổi
Quá trình tuyển nổi liên quan đến khoáng chất rắn và môi trường phân tách (nước, khí). Nội dung chính của nghiên cứu bao gồm các nguyên tắc cơ bản của tuyển nổi, thuốc tuyển nổi, máy tuyển nổi, các quy trình tuyển nổi, v.v.
Lý thuyết cơ bản về tuyển nổi bao gồm khả năng tuyển nổi của khoáng chất, tính chất của các mặt phân tách, v.v., nghiên cứu tính chất của các mặt phân tách pha, sự tương tác giữa các pha, cơ chế khoáng hóa của bọt khí, v.v.; nghiên cứu về thuốc tuyển nổi bao gồm các loại, cấu trúc, tính chất, cơ chế hoạt động, phương pháp điều chế và sử dụng thuốc tuyển nổi; nghiên cứu về máy tuyển nổi bao gồm cấu trúc, nguyên lý hoạt động và các trường hợp ứng dụng của máy tuyển nổi; nghiên cứu về quy trình tuyển nổi đề cập đến cấu trúc quy trình, ảnh hưởng và kiểm soát các yếu tố quy trình, và hệ thống thuốc tuyển nổi; ngoài ra, còn có nghiên cứu về ứng dụng thực tiễn của các loại quặng khác nhau.
Hệ thống lý thuyết nghiên cứu tuyển nổi bao gồm các lĩnh vực như khoáng vật học quá trình, hóa học hữu cơ, hóa học vô cơ, hóa học vật lý (hóa học giao diện, hóa học keo), cơ học chất lỏng, kỹ thuật cơ khí, phát hiện tự động, và phân tích kỹ thuật và kinh tế.
Thời gian đăng bài: 09/02/2026