مقدمه ای بر جدا سازی مواد معدنی با روش فلوتاسیون

آب گریزی ماده یا ترس از آب مانند سطح فلزی اتومبیل که آب بروی آن نمی چسبد 

سطح فلزی خودرو آبگریز است و از آب می ترسد.

نمونه دیگری از کلکتورهای خانگی یا عامل آبگریز،  نفتالین است ، معرف شیمیایی که برای ساخت  گلوله های خفن استفاده می شود . خیلی از آب می ترسد.

به هر حال، هنگامی که یک کلکتور فلوتاسیون روی آنها اعمال می شود، پدیده مشابهی برای کانی ها اتفاق می افتد. این کلکتورهای شناور به طور طبیعی جذب سطوح فلزی می شوند و باعث می شوند که آنها بخواهند دور شوند یا از آب خارج شوند. متداول ترین گروه کلکتورهای فلوتاسیون به نام زانتات ها شناخته می شوند .

آنها جذب مواد معدنی و هوای حباب می شوند و خود را به هر دو می چسبانند.

تفاوت در کلکتورها در درجه اول در انتخاب بر اساس قدرت آنها است.

برخی از کلکتورهای فلوتاسیون بر اساس ترکیبات شیمیایی و تمایلات خود، تمایل بیشتری به جذب یک ماده معدنی نسبت به دیگری دارند. اینها محصول تمیزتری تولید می‌کنند، اما ممکن است برخی از ارزش‌های مرتبط با مواد معدنی دیگر را که جذب آنها نمی‌شوند، از دست بدهند.

این ممکن است باعث حرکت در منحنی بازیابی درجه VS شود . برخی ممکن است ویژگی های کف کردن نیز داشته باشند، این دوباره ممکن است مطلوب باشد یا نباشد.

اکنون، مواد معدنی ترس از آب را در مخزن گلی که در آن حباب های هوا تزریق می کنید، تصویر کنید... این مواد معدنی به حباب های هوایی که در حال عبور هستند متصل می شوند و فقط برای دور شدن از آب به سطح مخزن می رسند. این فرآیندی است که به ما امکان می دهد مواد معدنی را از سنگ های باطله جدا کنیم.

فلوتاسیون به تفاوت در خواص سطحی کانی های مختلف برای دستیابی به جداسازی متکی است. مطالعه این خواص سطحی به عنوان شیمی سطح شناخته می شود. در شناورسازی، شناخت خواص سطحی کانی ها ضروری است. از همه مهمتر، سطوح می توانند آب دوست یا آبگریز (آب ترس) باشند. سطوح معدنی همچنین می توانند بار الکتریکی داشته باشند و تحت شرایط خاصی اکسید شوند.

آبگریز ذرات با سطح آبگریز ترجیح می دهند با آب در تماس نباشند. گفته می شود که چنین ذرات آبگریز هستند. دلیل آبگریز بودن آنها این است که مولکول های روی سطح آنها پیوند، به ویژه پیوند هیدروژنی، با آب ایجاد نمی کنند. ذرات آبگریز ترجیح می دهند به جای ماندن در آب به حباب های هوای عبوری بچسبند. نمونه هایی از مواد آبگریز طبیعی گرافیت (کربن خالص) و هیدروکربن های جامد مانند زغال سنگ هستند. سطوح این ذرات غیر قطبی هستند و پیوندهای هیدروژنی غیر قطبی را با آب انجام می دهند.

آب دوست

ذراتی که سطح آنها آبدوست است ترجیح می دهند با آب در تماس باشند. گفته می شود که چنین ذرات آبدوست هستند. دلیل آبدوست بودن آنها این است که مولکول های روی سطح آنها قادر به تشکیل پیوند هیدروژنی با آب هستند. ما آن پیوند را با دوز فلوتاسیون کلکتور کنترل می کنیم.

ذرات آبدوست به جای چسبیدن به حباب در حال عبور، ترجیح می دهند که در آب قرار بگیرند. نمونه هایی از ذرات آبدوست کانی های سولفیدی هستند.

درجه هیدروفوبیا

یک ذره ممکن است دارای تکه های آبدوست و آبگریز در سطح خود باشد. ویژگی کلی ذره به تعادلی بستگی دارد که یک کلکتور فلوتاسیون بر آن تأثیر می گذارد. ما می‌توانیم آبگریز بودن یک ذره را با نگاه کردن به نحوه تماس یک قطره آب با سطح آن ذره تخمین بزنیم. اگر ذره آبدوست باشد، زاویه تماس زیاد خواهد بود. اگر ذرات زاویه تماس آبگریز باشد ذوب خواهد شد.

ایجاد ذرات آبگریز برای فلوتاسیون با کلکتورها

برای به دست آوردن چسبندگی جزء مورد نظر به حباب های گاز، لازم است که یک لایه سطح آبگریز بر روی ذرات ریز جزء که قرار است شناور شود، تشکیل شود. از طرف دیگر، ذرات ریز سایر اجزاء) باید آبدوست نگه داشته شوند. البته، هنگام در نظر گرفتن استفاده از شناورسازی به عنوان یک فرآیند جداسازی، ضروری است که برخی از اجزا، اگر نه همه، در ابتدا تا حدودی ماهیت آبدوست داشته باشند که در آب غوطه ور شوند. این وضعیت پس از آن این امکان را فراهم می کند که توسعه انتخابی آبگریزی می تواند رخ دهد. تقریباً در تمام فرآیندهای شناورسازی، توسعه انتخابی آبگریزی با استفاده از معرف‌های شیمیایی آبگریز خاص، به نام کلکتورها در ادبیات فلوتاسیون قالب، حاصل می‌شود.

چنین شیمی جمع‌آوری نیروی محرکه اولیه است که فرآیند شناورسازی را آغاز می‌کند اگر نتوان جمع‌کننده‌های مناسب برای مخلوط معینی از ذرات جزء شناسایی کرد، معمولاً فرآیند شناورسازی امکان‌پذیر نیست. به عبارت دیگر نمی توان سایر بخش های فرآیند فلوتاسیون را برای غلبه بر کمبود شیمی جمع کننده مناسب دستکاری کرد. حتی در شرایطی که برخی از اجزاء مانند ذغال سنگ، یا هیدروکربن و قطرات آلی دارای آب گریزی طبیعی هستند، استفاده از معرف های آبگریز انتخابی (کلکتورها) همچنان مورد نیاز است زیرا کلکتورها گزینش پذیری جداسازی قالب را افزایش می دهند و همچنین سرعت زمان را افزایش می دهند. فرآیند جداسازی اجازه می دهد تا مواد خوراک بیشتری با تجهیزات کمتری جدا شوند.

اکثر مواد شیمیایی کلکتوری که به صورت صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند در دسته محصولات شیمیایی عمومی سورفکتانت ها (یعنی صابون ها) قرار می گیرند و از این رو، بسیاری از خواصی را که همه سورفکتانت ها نشان می دهند نشان می دهند. از آنجایی که انتخاب و استفاده بهینه از کلکتورها برای فرآیند فلوتاسیون بسیار کلیدی است، باید در مورد چنین مواد شیمیایی و نحوه عملکرد آنها صرف نظر کنیم. پیچیدگی زیادی در انتخاب و بهینه سازی انتخاب یک کلکتور (یا کلکتورها) برای هر جدایی وجود دارد. نه تنها نوع شیمی مهم است، بلکه معمولاً دوز، خلوص آب مورد استفاده (به ویژه با توجه به سطوح کاتیون چند ظرفیتی موجود)، pH خمیر، تأثیر ریزدانه های بیش از حد موجود در خمیر کاغذ و به زودی. در حالی که انتخاب کارآمد شیمی کلکتور مناسب اغلب به آگاهی فناوری قابل توجهی نیاز دارد، این مقدار کم کلکتور مورد استفاده برای ایجاد جدایی است که چنین اقتصادی مطلوب را ارائه می دهد. همانطور که قبلا ذکر شد، هیچ فرآیند جداسازی جامد از جامد ارزان‌تر از فلوتاسیون وجود ندارد