فلوتاسیون

فلوتاسيون بدون ترديد مهم ترين و همه جانبه ترين روش جدايش كاني هـا اسـت و اسـتفاده از آن در زمينـه هـاي جديد و براي فرآوري مواد بيشتر در حال گسترش است. با ورود فلوتاسيون در سال 1906 ،فرآوري كانـه هـاي عيـار پايين و مختلط (داراي چند كاني باارزش) كه قـبلاً غيـر اقتصـادي بـود، عملـي شـد. در اوايـل كـار باطلـه خيلـي از كارخانه هاي كانه آرايي، داراي عيار بالاتري نسبت به خوراك كارخانه هاي فلوتاسيون مدرن بود. اگرچه اين روش در ابتدا براي فرآوري سولفيدهاي مس، سرب و روي ابداع شد، ولي امروزه كاربرد آن گسترش يافته و اكسيدها از جملـه هماتيت، كاسيتريت و كاني هاي اكسيدي مانند مالاكيت و كانه هاي غير فلزي مانند فلورين، فسفات ها و زغال را نيز شامل مي شود. امروزه فلوتاسيون براي گرفتن چربي از پساب كارخانه هاي توليد لبنيات و مركب گيري از كاغذ بكار گرفته مي شود.

نحوه‌ی عملکرد فلوتاسیون

در فلوتاسيون از اختلاف خواص فيزيكي و شيميايي سطوح ذرات كاني ها استفاده مـي شـود. بعـد از مخلـوط كـردن ذرات با مواد شيميايي چنين تفاوت هايي در خواص سطحي بين كاني هاي موجود در پالپ آشكار مي شود. براي اين كه فلوتاسيون صورت گيرد، حباب هوا بايد قادر باشد به ذرات متصل شود و آن ها را به سـطح آب حمـل كنـد. ايـن فرآيند را مي توان فقط براي ذرات نسبتاً ريز (كوچك تر از 100 ميكرون) بكار بـرد، چـون اگـر ذرات بـزرگ باشـند، نيروي چسبندگي بين ذره و حباب هـوا كمتـر از وزن ذره و حبـاب مـي شـود و در نتيجـه حبـاب هـوا بـار خـود را مي اندازد.

در پر عيارسازي توسط فلوتاسيون، كاني باارزش معمولاً به كف منتقل مي شود و گانگ در پالپ باقي مـي مانـد. ايـن نوع فلوتاسيون به فلوتاسيون مستقيم معروف است و اگر گانگ شـناور شـود و كـاني بـا ارزش در پالـپ بـاقي بمانـد، فلوتاسيون معكوس مي باشد.

حباب هاي هوا فقط مي توانند به ذرات كاني هايي بچسبند كه تا اندازه اي آبران (هيـدروفوبيك) باشـند. زمـاني كـه حباب هاي هوا به سطح سلول جداكننده رسيدند، موقعي مي توانند به نگهداري از ذرات ادامه دهند كه تشكيل يـك كف پايدار دهند و در غير اين صورت آن ها تركيده و ذرات كاني را خواهند انداخت. براي دستيابي به چنين شرايطي، لازم است كه از مواد شيميايي خاصي كه كف ساز نام دارند، استفاده شود. خاصيت آبراني بايد به خيلي از كاني ها به نحوي داده شود تا بتوانند شناور شوند. براي اين كار از مـواد فعـال كننـده سطح كه كلكتور نام دارند استفاده مي شود و زمان لازم بـراي جـذب سـطحي در مـدت بـه هـم زدن كـه بـه زمـان آماده سازي معروف است، فراهم مي شود. كلكتورها تركيبات آلي هستند كـه بـه سـطوح كـاني هـا خاصـيت آبرانـي مي دهند. به عبارت ديگر با كاهش پايداري لايه هاي هيدراته جدا كننده سطوح كاني ها از حباب هـوا، اتصـال ذرات به حباب ها را عملي مي سازند. كلكتورها ممكن است تركيبات يوني باشند كـه در آب يـونيزه شـوند و يـا تركيبـات غير يوني باشند كه در آب غير قابل حل باشند و با پوشاندن سطح كاني با يك لايه نازك به آن خاصيت آبراني دهند. كلكتورهاي يونيزه كه بيشترين كاربرد را دارند، ساختمان غير متقارن و هيتروپلار دارنـد.

 بـه عبـارت ديگـر مولكـول آن ها شامل يك گروه هيدروكربن غير قطبي و يك گروه قطبي است. راديكال هيدروكربن غير قطبي خـواص آبرانـي قوي دارد در حالي كه گروه قطبي با آب واكنش مي دهد. كف سازها كه وظيفه پايدار كردن حباب ها را بر عهده دارند از بسياري از جنبه ها به كلكتورهاي يوني شبيه هستند. كف سازها معمولاً مواد آلي فعال كننده سطح و هيتروپلار مي باشند و قادرند در سطح بين آب-هـوا جـذب سـطحي شوند. سر قطبي كف ساز با آب تركيب مي شود و سر ديگر آن كه غير قطبي است به طرف هوا تمايل پيدا مي كنـد. در نتيجه، دور حباب هاي هوا با مولكول هاي كف ساز پوشيده مي شود و چون حبـاب هـا داراي بارهـاي الكتريكـي هستند همديگر را دفع مي كنند و اين به پايداري آن ها كمك مي كند.

اهداف

 آشنايي با عوامل موثر در فلوتاسيون كاني ها 

 تاثير مقدار كف ساز بر بازيابي

مواد

 كانه سولفيدي زير 75 ميكرون، كلكتور (گزنتات)، كف ساز(MIBC)

وسايل

فلوتاسيون آزمايشگاهي با سلول 1 ليتري، فيلتر فشاري، دستگاه خشك كن

روش

1_نمونه را به دو قسمت مساوي تقسيم كنيد.

2_ مقداري آب به نمونه اضافه كنيد تا درصد جامد 28 شود

3_ با اضافه كردن كلكتور و كف ساز به مقدار 25 گرم بر تن (ماده خشك) هم زن دستگاه را روشن كنيد (شـير هـوا بسته باشد

 4_ pH پالپ را با استفاده از آهك به 11 برسانيد

5_ براي جذب سطحي مواد شيميايي روي ذرات كاني ها، اجازه دهيد دستگاه 7 دقيقه با بسته بودن شـير هـوا كـار كند. 

6_ با باز كردن شير هوا و شناور شدن ذرات كاني ها، به آهستگي با استفاده از صفحه فلزي (كاردك) كف را به ظرف نمونه گير كنسانتره هدايت كنيد (شكل 8-2) بعد از 2 دقيقه ظرف نمونه گير را عوض كنيد. بعد از 2 دقيقـه نمونـه گيري يعني در دقيقه چهارم از ظرف نمونه گير سوم استفاده كنيد. در دقيقه ششم با جمع كـردن نمونـه دسـتگاه را خاموش كنيد.

7_ براي يكسان نگه داشتن سطح پالپ در سلول، هم زمان با برداشت كف به سلول آب اضافه كنيد

8_ هر سه نمونه را با استفاده از دستگاه فيلتر فشاري، فيلتر كنيد و با نوشتن نام و گروه خود، نمونه را در خشك كن بگذاريد

9_با دو برابر كردن مقدار كف ساز، مراحل 1 تا 8 را تكرار كنيد

 10_ بعد از خشك شدن نمونه ها آن ها را وزن كنيد