فلوتاسیون یا شناورسازی چیست؟

تعریف فلوتاسیون (شناورسازی) :

شناورکردن انتخابی کانی های آب گریز (Hydrophobic) و جدایش آنها از کانی های آبدوست (Hydrophilic) را فلوتاسیون یا شناورسازی گویند. این عمل باعث افزایش عیار و در نتیجه بالا رفتن خلوص کانی در استخراج از فرآورده منجر خواهد شد. برای بالا بردن عیار عناصر در فرآیند خالص سازی می بایست از فلوتاسیون استفاده شود.

توضیح کلی درباره روند انجام فرآیند فلوتایسون

در عملیات فلوتاسیون از اختلاف خواص فیزیکی و شیمیایی سطحی کانی ها بهره برده می شود. و عمل جدایش انجام می گیرد. در این روش کانی ها به ابعاد مناسب خرد شده و زمانی که با آب مخلوط می شوند. یاخیس شده و یا روی آب معلق باقی می مانند. مواد معدنی با ارزش مانند تالک، زغال، الماس،گرافیت و مولیبدنیت نمی توانند خیس شده و داخل آب غوطه ور شوند. به این نوع کانی ها  هیدروفوب یا آب گریز می گویند. در کل سطح اکثر کانی ها در تماس با آب ترمی شود. به این مواد هیدروفیل یا آبدوست گفته می شود.

زمانی که ماد معدنی با ارزش مورد نظر آب گریز نباشد برای اینکه آن کانی آب گریز شود. از مواد شیمیایی استفاده می کنند که این مواد شیمیایی در اصطلح کلکتور نامیده می شوند. به این مرحله که آماده سازی در آن انجام می گیرد را کاندیشنر می گویند. در این حالت کلکتور ها، گرایش یا تمایل ذرات را نسبت به هوا بیشتر می کنند.

در فلوتاسیون از مواد شیمایی ای استفاده می شود که فعالیت فلوتاسیون را کاملاً اختیاری می کنند. و استخراج کننده می تواند بر اساس کانی های با ارزش و باطله آنها را تنظیم کند.

در تمامي مراحل آماده سازي وفلوتاسيون به منظور جلوگيري از ته نشين شده فاز جامد و نیز افزايش سينيتيک فرآيندها، پالپ توسط دستگاه همزن، هم زده مي شود.

فلوتاسیون یا در واقع همان شناورسازی از بهترین روش های جداسازی کانه ها در خاک های معدنی است. البته توجه داشته باشید، هرچند این روش برای کانه آرایی شناخته شده است. اما در تصفیه پساب های صنعتی و نیز صنایع بازیافت کاغذ نیز کاربرد دارد.

البته این روش قابلیت حذف گوگرد آلی را ندارد. و تنها گوگرد معدنی (پیریت) را می تواند حدف کند.

ترتیب استفاده از مواد شیمیایی در سلول های فلوتاسیون

اولین ماده شیمیایی تنظیم کننده ها هستند که نقش آن سرعت بخشیدن اثر کلکتور بروی کانی و یا جلوگیری از اثر بخشیدن می باشد. مواد شیمیایی دسته اول که باعث سرعت بخشیدن می شود  فعال کننده و مواد شیمیایی دسته دوم که باعث جلوگیری از اثرکلکتور می شود بازدارنده می گویند. در فرآیند فلوتاسیون گاهی لازم است تا از چسپیدن دانه های ریز به هم جلوگیری شود که دراین صورت از متفرق کننده ها استفاده می شود. در پایان مرحله آماده سازی سطح کانی های مورد نظر آماده شده است و وارد سلول های فلوتاسیون می شود.

در سلول فلوتاسیون چه اتفاقی رخ می دهد؟

پس از مرحله آماده سازي پالپ وارد سلولهاي فلوتاسيون مي گردد. سلول فلوتاسيون به عنوان يک راکتور متشکل از يک تانک، همزن و تجهيزات لازم براي توزيع و يا ايجاد حباب هوا در پالپ مي باشند. هواي دميده شده در درون سلول به صورت حبابهايي با ابعاد قابل کنترل از درون پالپ به طرف سطح سلول حرکت مي کند. همچنان که آب برروي سطوح هيدروفيل جذب مي گردد.

حبابهاي هوا نيز بر روي سطوح هيدروفوب قرار گرفته وبه آن متصل مي شوند. اين مجموعه حباب و قطعات کانی های متصل به آن با در نظر گرفتن تاثير نيروي ارشميدس بر آن از آب سبکتر بوده و به طرف سطح پالپ حرکت کرده و به بالا مي آيند. مجموعه اين حبابهای متصل به کانی ها با پايداری مناسبی که توسط کف ساز به آن داده شده است. در بالای سطح پالپ به صورت لايه ای از کف جمع شده وسپس اين مجموعه توسط پاروهایی که در بخش فوقاني سلول تعبيه شده از سلول خارج می گردد.

سلول فلوتاسیون از ظرفی تشکیل شده است که درداخل آن یک همزن تعبیه شده است. (شکل زیر) عملیات درون سلول فلوتاسیون به این صورت است که ذرات به حباب های هوا می چسپند و بروی سطح سلول بالا آمده و به حالت معلق باقی می مانند و معمولاً توسط پارو جمع آوری می گردند. با هوا دهی به درون سلول فلوتاسیون حباب تشکیل م شود. دراین مرحله کف ساز ها (Frothing Agents) اضافه می شوند که نقش پایداری حباب های ایجاد شده را دارند. توجه داشته باشید حباب ها نباید آنقدربزرگ باشند که ذرات نتوانند به آن بچسپند. همچنین نباید آنقدر کوچک باشند که ظرفیت حمل ذرات را نیز نداشته باشند.

انواع روش ها:

مستقیم و معکوس

ذرات هيدروفوب که توسط حباب هوا به سطح سلول منتقل وسپس از آن خارج مي شوند اگر متشکل از کاني يا کانيهاي ارزشمند باشند در اين صورت کف، از محصولی پر عيار شده تشکيل می گردد. که اين روش را فلوتاسيون مستقيم ميگويند.

گاهي سطح کانيهاي گانگ يا باطله را هيدروفوب نموده و آنها را به اصطلاح فلوته و می بایست به عنوان باطله از سلول خارج نمود. در اين صورت باقيمانده کانيها در پالپ محصول پر عيار را تشکيل خواهند داد. که به آن فلوتاسیون معکوس می گویند.

بعنوان مثال در فلوتاسیون ذغال سنگ در روش مستقیم ذرات ذغال سنگ شناور شده و ذرات پیریت ته نشین می شوند. برای فلوتاسیون معکوس این ذرات پیریت هستند که شناور شده و ذغال سنگ ته نشین (بازدارنده) می شود.

روش کار:

برای اینکار باید کانی به اندازه کافی خرد و سپس آسياب شود. پس از آن مواد ِآسیاب شده را در مخزن هایی که برای عملیات مواد شیمیایی می بایست صورد گیرد وارد می کنند. در این مخزن ها کانی در اصطلاح آب گریز می شود. و کانی این امکان را دارد که از آب فرار کند.

مي توان مراحل مختلف فرآيندفلوتسيون را پس از اضافه نمودن موادشيميايي لازم وطي زمان آماده سازي به طور خلاصه شامل سه مرحله مختلف مي توان دانست.

• مرحله اول:

در آن نزديک شدن وتلقي حباب وقطعه کاني اتفاق مي افتد به طوري که در اين حالت يک فيلم نازک مايع بين اين دو(حباب وقطعه کاني)قرار دارد.

• مرحله دوم:

که در آن فيلم مزبور تا حد گسيختگي نازک مي گردد.

• مرحله سوم:

در این مرحله فيلم نازک مايع گسيخته شده و تماس و الصاق پايداري ميان حباب هوا و قطعه کاني بوجود مي آيد. پس از تحقق الصاق پايدار کاني هيدروفوب به حباب هوا اين دو مجموعاً به طرف سطح پالپ شناور گشته و به لايه کف منتقل مي گردند.

پالپ آماده شده در این حالت آماده وارد شدن به سلول‌های فلوتاسیون را دارد. هنگام مخلوط شدن پالپ در این دستگاه ها حباب هایی روی پالپ ها ایجاد می شود و باعث می شود کانی ها آب گریز شوند و به حباب های هوا بچسبند و همراه حباب ها بصورت کف به سطح پالپ بیایند.

کف ها جمع آوری شده و با تکرار آن عیار کانی افزایش می یابد. که به محصول نهایی کنسانتره می گویند. به این روش مستقیم گفته می شود.

اگر عکس عمل فوق انجام شود و کانی اصلی در پالپ باقی بماند به آن فلوتاسیون معکوس گفته می شود.

مواد شیمیایی که در فلوتاسیون (شناورسازی) استفاده می شود شامل:

همان طور که در بالا گفته شد مواد شیمیایی مود استفاده در عملیات فلوتاسیون شامل کلکتور ها، کف سازها، تنظیم کننده ها، فعال کننده ها، بازدارنده ها می باشند. که در مقالات بعدی به معرفی دقیق تر هر یک از آنها خواهیم پرداخت.

شما نیز اگر تامین کننده مواد شیمیایی و کلکتور ها هستید، می توانید با ثبت نام در سامانه تموک بیزینس ثبت عرضه به زنجیره تامین مواد و کالا بپیوندید. همچنین اگر متقاضی تامین این محصول هستید، می توانید با ثبت تقاضا از موتور جستجوی تموک کمک بگیرید.