Flotáció

A flotáció ( fr.  flottation , flotter  - to swim) az ásványi anyagok feldolgozásának egyik módja , amely az ásványok határfelületi felületen való tartózkodási képességének különbségén alapul, a fajlagos felületi energiák különbségéből adódóan. A hidrofób (vízzel gyengén nedvesített ) ásványi részecskék szelektíven rögzülnek a határfelületen, általában gáz és víz, és elkülönülnek a hidrofil (vízzel jól nedvesített) részecskéktől. A flotáció során gázbuborékok vagy olajcseppek tapadnak a vízzel gyengén nedvesített részecskékre, és felemelik a felszínre.

A flotációt a víz szerves anyagoktól és szilárd szuszpenzióktól való megtisztítására, keverékek szétválasztására, az ülepedés felgyorsítására is használják a vegyiparban, az olajfinomításban, az élelmiszeriparban és más iparágakban.

Történelem

A flotáció elméletének kidolgozásában fontos szerepet játszottak az orosz fizikai kémikusok - I. S. Gromeka , aki a 19. század végén először fogalmazta meg a nedvesítési eljárás főbb rendelkezéseit, és L. G. Gurvich, aki a rendelkezéseket kidolgozta. század elején a hidrofóbicitásról és a hidrofilitásról. A. Gaudin, A. Taggart (USA), I. Wark (Ausztrália), valamint a szovjet tudósok , P. A. Rebinder , A. N. Frumkin , I. N. Plaksin és B. V. Deryagin , V. R. Krivoshein és mások munkái.

Flotációs módszerek

A határfelületi határok (víz-olaj-gáz) jellegétől és kialakításának módjától függően, amelyeken a szétválasztott komponensek rögzítve vannak (lásd: Felületaktív anyagok ), a flotációnak többféle típusát különböztetjük meg.

• Elsőként az olajflotációt javasolták, 1860 -ban W. Hynes ( Nagy-Britannia ) 488. számú szabadalmat adott ki rá [1] . A zúzott ércet olajjal és vízzel keverve a szulfid ásványok szelektíven megnedvesítik az olajat, és lebegnek vele a víz felszínére, és lerakódnak a kőzet ( kvarc , földpátok). Az Orosz Birodalomban 1904-ben Mariupolban végezték el a grafit olajflotációját .
• Film . A hidrofób ásványi részecskék azon képességét, hogy a víz felszínén maradnak, míg a hidrofilek lesüllyednek benne, A. Nibelius ( USA , 1892) és McVisten ( Nagy-Britannia , 1904) filmflotációs berendezés létrehozására használta fel, amelynek során a egy vékony réteg zúzott érc, amely a vízáramlás felszínén helyezkedik el, hidrofil részecskék esnek ki.
• Hab - amelyben kis légbuborékokat vezetnek át részecskék vízzel alkotott keverékén, bizonyos ásványi anyagok részecskéi összegyűlnek a „ levegő - folyadék ”  fázis határfelületén , megtapadnak a légbuborékokban, és egy három folyamat részeként a felszínre kerülnek. -fázisú hab (habosítószer hozzáadásával, amely a stabilitást szabályozza). A habot tovább sűrítjük és leszűrjük. A vizet leggyakrabban folyékony, ritkábban telített sóoldatként (a káliumércek részét képező sók elválasztása) vagy olvadékként (kéndúsítás) használják.

Különféle módszereket javasoltak a buborékok képzésére: szén-dioxid képződést kémiai reakció következtében (S. Potter, USA, 1902), gáz felszabadulását az oldatból nyomáscsökkenéssel (F. Elmore, Nagy-Britannia , 1906) - vákuumos flotáció, a pép erőteljes keverése, levegő átvezetése kis lyukakon.

A habos flotáció végrehajtásához az ércet kis sűrűségű természetes hidrofób nemfémes ásványok ( kén , szén , talkum ) esetén 0,5-1,0 mm-re, fémércek esetén 0,1-0,2 mm-es szemcseméretűre aprítják. Flotációs reagenseket adnak hozzá, hogy megteremtsék és fokozzák a szétválasztott ásványi anyagok hidratáltságának különbségét, és hogy a hab megfelelő ellenállást biztosítson a pépnek. A pép ezután a flotációs gépekbe kerül . Flotációs aggregátumok (részecskék és légbuborékok) képződése akkor következik be, amikor ásványok ütköznek a pépbe juttatott légbuborékokkal, valamint amikor az oldatból kilépő gázbuborékok jelennek meg a részecskéken. A flotációt befolyásolja a pép folyékony fázisának ionösszetétele, a benne oldott gázok (különösen az oxigén), a hőmérséklet, a pép sűrűsége. A dúsított ásvány ásványtani és kőzettani összetételének tanulmányozása alapján olyan flotációs sémát, reagensrendszert és őrlési fokot választanak ki, amelyek az ásványok meglehetősen teljes szétválasztását biztosítják. A legjobb az egészben, hogy a 0,1–0,04 mm méretű szemeket flotációval választják el. A kisebb részecskék kevésbé jól válnak el, az 5 mikronnál kisebb részecskék pedig rontják a nagyobb részecskék flotációját. A mikron méretű részecskék negatív hatását speciális reagensek csökkentik. A nagy (1-3 mm) részecskék lebegnek a buborékokból a flotáció során, és nem úsznak le. Ezért a nagy részecskék (0,5-5 mm) flotációjára a Szovjetunióban olyan hableválasztási módszereket fejlesztettek ki , amelyek során a pépet olyan habrétegre táplálják, amely csak a hidrofóbizált részecskéket tartja vissza. Ugyanebből a célból hoztak létre fluidágyas flotációs gépeket, amelyek levegőztetett folyadék felszálló áramlásával rendelkeznek.

A habos flotáció sokkal termelékenyebb eljárás, mint az olaj- és filmflotáció. Ez a módszer a legszélesebb körben alkalmazott .

• Az elektroflotálás  ígéretes módszer a vegyiparban történő alkalmazásra, az elektrolitikus gázok felszabadulásának és a flotációs hatásnak köszönhetően diszpergált szennyeződések folyadék felszínén való lebegtetéséből áll.

A víz tisztítására, valamint a híg oldatokból a komponensek kinyerésére az 1950 -es években fejlesztették ki az ionos flotációs módszert, amely ipari szennyvizek, mineralizált földalatti termál- és bányavizek, valamint tengervíz feldolgozására ígérkezik. Az ionos flotáció során az egyes ionok, molekulák, finom üledékek és kolloid részecskék kölcsönhatásba lépnek a flotációs reagensekkel-kollektorokkal, leggyakrabban kationos típusúak, és buborékokkal extrahálják őket az oldat felületén habbá vagy filmmé. Az oldatokból flotációhoz szükséges finom buborékokat a víz gáznemű oxigén és hidrogén képződésével történő elektrolitikus lebontásával is nyerik (elektroflotáció). Az elektroflotáció során a reagensek fogyasztása lényegesen kevesebb, és bizonyos esetekben nincs is szükség rájuk.

A flotáció széles körben elterjedt ásványianyag-feldolgozási alkalmazása a flotációs gépek különféle kialakítását eredményezte, nagy kamrával (10-30 m³-ig), amelyek nagy termelékenységgel rendelkeznek. A flotációs gép sorozatosan elrendezett kamrából áll, amelyekben a cellulóz befogadó és kirakodó berendezései vannak. Minden kamra fel van szerelve levegőztető berendezéssel és szkimmerrel.

Alkalmazások

• Ásványok dúsítása ( színesfémércek , ritka és nyomelemek , szén , természetes kén ) ;
• Összetett ércek ásványainak szétválasztása ;
• Sók elválasztása ;
• Szennyvízkezelés , különösen olajcseppek és kőolajtermékek leválasztására .
• Élesztő előállítás (sűrítési módszer)

A világban a flotációnak köszönhetően a finom diszszeminációjú ércek lelőhelyei bekapcsolódnak az ipari termelésbe, és biztosított az ásványok integrált felhasználása. A gyárak legfeljebb ötféle koncentrátumot gyártanak. Egyes esetekben a flotációs zagy nem hulladék, hanem építőanyagként, mezőgazdasági műtrágyaként és egyéb célokra használják fel. A flotáció a vezető eljárás a színesfém-ércek dúsításában. Bevezetik az újrahasznosított víz használatát, amely csökkenti a víztestek szennyezését .

Flotációs reagensek

Többféle flotációs reagens létezik, amelyek működési elve szerint különböznek egymástól:

• A kollektorok  olyan reagensek, amelyek szelektíven adszorbeálódnak az ásvány felületén, amelyet habbá kell alakítani, és hidrofób tulajdonságokat kölcsönöznek a részecskéknek. Gyűjtőként olyan anyagokat használnak, amelyek molekulái amfifil szerkezetűek: egy hidrofil poláris csoport, amely a részecskék felületén van rögzítve, és egy hidrofób szénhidrogén gyök . A kollektorok leggyakrabban ionos vegyületek; attól függően, hogy melyik ion aktív, megkülönböztetünk anionos és kationos típusú gyűjtőket. Ritkábban használják a kollektorokat, amelyek nem poláris vegyületek, amelyek nem képesek disszociációra . Jellemző gyűjtők: xantátok és ditiofoszfátok  szulfid ásványokhoz, nátrium szappanok és aminok  nem szulfid ásványokhoz, kerozin széndúsításhoz. A gyűjtők fogyasztása több száz gramm/tonna érc;
• A regulátorok  olyan reagensek, amelyek szelektív szorpciója következtében az ásvány felszínén az utóbbi hidrofilné válik , flotációképtelenné válik. Szervetlen savak sóit és egyes polimereket használnak szabályozóként ;
• A habkoncentrátumokat  úgy tervezték, hogy javítsák a levegő diszperzióját és a mineralizált habok stabilitását. A habképző szerek enyhe felületaktív anyagok . A habosítószerek fogyasztása több tíz gramm egy tonna ércre.
• Az aktivátor  reagensek olyan reagensek, amelyek kedvező feltételeket teremtenek a kollektorok rögzítéséhez az ásványok felületén.
• A depresszív  reagensek az ásványok gyűjtők általi hidrofóbizálásának megakadályozására használt reagensek. Úgy tervezték, hogy növeljék a flotáció szelektivitását (szelektivitását) hasonló flotációs tulajdonságú ásványok elválasztásánál.

Lásd még

• flotációs gép

Jegyzetek

1. ↑ Woodcroft B. A bejelentett és kiadott szabadalmak kronológiai mutatója, az  1860. évre . - London: Great Seal Patent Office, 1861. - 34. o.

Irodalom

• Meshcheryakov N. F. Flotációs gépek. — M .: Nedra , 1972. — 248 p.
• Glembotsky V. A., Klassen V. I. Flotáció. — M .: Nedra, 1973. — 384 p. - 7300 példány.
• Útmutató az ércdúsításról. 3 kötetben / O. S. Bogdanov (főszerkesztő) és mások - M . : Nedra, 1972-1974.
• Barsky L.A. Így a kövületek hasznosakká válnak. - M .: Nedra, 1988. - 152 p. - 19.000 példány.  — ISBN 5-247-00326-8 .

Linkek

• Elektroflotáció a galvanizáló iparban
• Szulfid flotáció az aranybányászatban
• Flotáció // Kémiai Enciklopédia  : 5 kötetben / Ch. Szerk.: I. L. Knunyants (T. 1-3), N. S. Zefirov (T. 4-5). - M . : Szovjet Enciklopédia (V. 1-2); Nagy Orosz Enciklopédia (T. 3-5), 1988-1998. - ISBN 5-85270-008-8 .

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online) Treccani
Bibliográfiai katalógusokban BNE : XX553267 BNF : 119795554 GND : 4017595-9 J9U : 987007535909105171 LCCN : sh85049264 NDL : 00563813 NKC : ph120264