فلوتاسیون

فلوتاسیون یا شناورسازی عملیاتی است که در فراوری مواد معدنی به طور رایج مورد استفاده قرار می گیرد. این روش یکی از مهم ترین و پرکاربردترین روش های جداسازی ماده معدنی با ارزش از باطله است. پرعیار کردن مواد معدنی کم عیار فلزی (۳ تا ۵ درصد) جز به روش فلوتاسیون با هیچ روش دیگری ممکن و مقرون به صرفه نیست زیرا عمل پرعیار کردن این مواد با روش های فیزیکی بر اساس وزن مخصوص کارایی بسیار  پایینی دارد و بازیابی آن ها از ۵۰ درصد تجاوز نمی کند، در حالی که بازیابی همین مواد با روش فلوتاسیون تا ۹۰ درصد می رسد. ابعاد بار ورودی فلوتاسیون ها در حدود کمتر از ۲۵۰ میکرون است.  

 

مدار فلوتاسیون – کارخانه تغلیظ مس سونگون

 

مبنای روش فلوتاسیون قابلیت تر شوندگی سطحی کانی ها است. وقتی مواد معدنی در آب قرار می گیرند سطح خارجی برخی از کانی ها در تماس با آب، تر م یشوند. این نوع کانی ها را هیدروفیل یا آب پذیر می نامند. در صورتی که سطح کانی در تماس با آب تر نشوند، کانی هیدروفوب یا آبران نام می گیرند.

از نظر خواص سطحی کانی ها به دو گروه قطبی و غیر قطبی تقسیم می شوند. کانی های غیرقطبی در سطح خود پیوندهای مولکولی ضعیفی دارند. سطح بعضی از این کانی ها از مولکول های کووالانسی (نیروی واندروالس) تشکیل شده است و سطح غیر قطبی آن ها به سادگی آب جذب نمی کند و در نتیجه این مواد  آبران هستند. کانی های قطبی در سطح خود پیوندهای مولکولی قوی دارند و نوع پیوند در این کانی ها الکترووالانس  است و از نظر جذب حباب هوا ضعیف اند. سطح قطبی این کانی ها به شدت با مولکول آب ترکیب می شود و این دسته از کانی ها به طور طبیعی آبدوست می باشند. 

در روش فلوتاسیون سعی می شود با استفاده از مواد شیمیایی مناسب که به آن ها کلکتور می گویند. سطح  خارجی یک یا چند کانی در سنگ معدنی را هیدروفوب یا آبران کنند. در این حالت چنانچه در داخل محیط حباب های هوا ایجاد شود دانه های کانی هیدروفوب شده به حباب های هوا می چسبند و همراه آن ها به سطح  پالپ منتقل می شوند. با افزودن موادی به نام کفساز این حباب ها تشکیل لایه ای از کف را در سطح پالپ می دهند که حاوی کانی هیدروفوب شده است و با تخلیه کف می توان این کانی ها را از سایر کانی ها جدا کرد.

 

بار اولیه فلوتاسیون شامل پالپی است كه ۲۵ تا ۴۵ درصد آن را جامد تشكیل داده است. اندازه ذرات جامد نیز حدود ۲۰ تا ۲۰۰ مش می باشد. پالپ قبل از وارد شدن به سلول فلوتاسیون نیاز به یك تا چند مرحله  آماده سازی دارد كه این مراحل عبارتند از: 

 

فاز یك آماده سازی: 

در این مرحله پالپ با بعضی از مواد شیمیایی مخلوط می شود تا به pH مطلوب برسد. سپس با مواد شیمیایی  دیگری به نام متفرق كننده ها كه نقش آن ها متفرق كردن مواد ریز یا نرمه از سطح کانی ها است آغشته می شود.  

 

فاز دوم آماده سازی: 

در مرحله دوم پالپ با مواد شیمیایی دیگری به نام بازداشت كننده ها كه هدف آن ها آبگیر كردن سطوح  برخی از کانی ها است آماده می شود. همچنین مواد شیمیایی با نام فعال كننده ها نیز به منظور تقویت خاصیت شناور شدن برخی از مواد معدنی به كار گرفته می شوند.  

 

فاز سوم آماده سازی:  

سرانجام پالپ با موادی به نام كلكتورها كه نقش آن ها آبران كردن ذرات کانی های مورد نظر است، مخلوط  می شود.  

 

نمودار ساده مراحل عملیات فلوتاسیون

 

پالپ آماده شده به داخل سلول فلوتاسیون وارد می گردد. سپس جریان هوا توسط همزن، دیافراگم و یا الكترودهایی كه برای تولید و پراكنده كردن حباب های هوا تعبیه شده وارد این پالپ می شود. البته در بعضی موارد الزام است پس از ورود هوا برای پایدار ساختن حباب های هوای تولید شده از مواد دیگری به نام كف ساز استفاده شود. بدین ترتیب ذراتی كه سطح آن ها به وسیله كلكتور آبران شده است حباب  هوا را جذب می كنند و تحت تاثیر نیروی ارشمیدوس به سطح پالپ منتقل می شوند. ذراتی كه به كمك بازداشت كننده ها آبگیر شده بودند حباب هوا را جذب نمی كنند و غرق می شوند.