Flotation
Flotation (fra engelsk til float - at svømme) er en fysisk-kemisk separationsproces for finkornede faste stoffer på grund af partiklernes forskellige overfladefugtbarhed . Processen finder sted i en væske, ofte vand, og med en tilførsel af gas, ofte luft.
Ifølge definitionen i henhold til VDMA- standardark 24430 er dette en separationsproces, hvor stoffer, der er dispergeret eller suspenderet i vand, transporteres til vandoverfladen ved at klæbe gasbobler og fjernes der med en rydningsindretning.
Arbejdsprincip
Flotation udnytter det faktum, at gasbobler let fastgøres til hydrofobe , dvs. H. Overhold overflader, der er svære at våde af vand og give partiklerne opdrift, så de flyder.
Forudsætningen er, at den anvendte gas er vanskelig at opløse i vand . Under disse betingelser samles de ligeledes hydrofobe gasbobler på de hydrofobe partikeloverflader.
Hjælpematerialer
Forskellige hjælpestoffer anvendes i flotation :
- Samlere er kritiske for effektiviteten af processen. De udgør den andel af blandingen, der skal påføres i skummet, vandafvisende (hydrofob), mens de andre komponenter skal forblive vandtiltrækkende ( hydrofile ). Luft, der blæses ind i opslæmningen, klæber kun til de hydrofobe partikler og fører dem til vandoverfladen, mens de hydrofile partikler forbliver i uklarheden. Visse svovlforbindelser (såsom xanthater , dithiophosphater, mercaptaner ), aminer , alkyl- sulfonater og nogle fedtsyresalte salte er egnede som samlere .
- Skummere bruges til at stabilisere luftboblerne.
- Pushers forbedrer befugtningsevnen (hydrofilicitet) og fremskynder synkningen i separeringsmediet.
- Regulatorer , såsom pH- regulatorer , flokkuleringsmidler og andre anvendes til at optimere og selektivt separate ore blandinger .
Afslapningsflotation
De afslapning flotation gør brug af Henry - Daltons lov at opløseligheden af en gas i en væske fase ved konstant temperatur stiger proportionalt med partialtrykket af denne gas over væsken. Hvis du sætter vand under tryk, mætter det med gas eller luft og derefter bringer vandet tilbage til det omgivende tryk ("afslapning"), frigøres en tilsvarende andel af gas eller luft i form af meget fine bobler. Boblestørrelsen afhænger af driftsforholdene, men er generelt mindre end 100 um .
Størrelsen af boblerne efter afslapning afhænger af designet af afslapningsorganet, blandt andet på trykforskellen, overfladespændingen , pH-værdien , saltkoncentrationen og væskens viskositet .
De konstruktive design af luftmætnings- og ekspansionselementerne varierer afhængigt af udbyderen af flotationssystemet.
Der er tre varianter til generering af de krævede fine gasbobler:
- den fuldt flow proces , hvor hele indløb er mættet med luft
- den partielle flow proces, i hvilken kun en del af foderet er mættet med luft
- den genvindingsproces , ved hvilken som helst mængde af renset vand recirkuleres og mættet med luft.
Mængden af luft indført i den fulde og delvise strømningsproces er begrænset og følgelig også den opnåelige separationseffektivitet. En anden ulempe er risikoen for tilstopning og den høje mekaniske belastning på flagerne i mætningssystemet. Disse ulemper findes ikke i
den genbrugsprocessen . Mængden af recirkulation kan tilpasses, så det nødvendige antal fine gasbobler er tilstrækkeligt til alle forventede driftsforhold.
Ansøgninger
I spildevandsrensning
I spildevandsteknologi og spildevandsbehandling er flotation en separationsproces, hvor stoffer og partikler, der er dispergeret eller suspenderet i vand, transporteres til vandoverfladen ved at klæbe gasbobler med en diameter på mindre end 100 um og fjernes der med en rydningsanordning.
Alle flotationsprocesser har det til fælles, at der kræves små gasbobler for at flyde de stoffer, der skal separeres. De væsentligste forskelle mellem de enkelte processer ligger i typen af boblegenerering og som følge heraf kvaliteten, kvantiteten og størrelsen af boblerne.
Akkumuleringen af luftbobler på faste stoffer foregår lettere eller er mere intens, jo mindre de producerede bobler er. På grund af den bedre evne hos små bobler til at akkumulere, fører reduktionen af boblestørrelsen på den ene side til en forbedret udnyttelse af den indførte luft og også til en mere komplet udvisning af det faste stof fra spildevandet, hvilket reducerer både faststofkoncentrationen i det klare flowområde af flotationen og faststofindholdet i flyderen og stabiliteten af flotationsdækslet øges.
I spildevand teknologi, pres frigivelse flotation eller afslapning flotation (engelsk: opløst luft flotation, forkortet til DAF ) er langt den mest almindelige. Både i kommunalt og industrielt spildevandsrensning har dekompressionsflotationen vist sig at være den mest økonomiske og effektive proces.
I malmforarbejdning
I minedrift, er flotation anvendes som en behandling proces til særskilt malm fra affaldsklippematerialet. Det har erstattet traditionel nedblæsning i de fleste anvendelsesområder .
I malmforarbejdning koncentreres bly , zink , fluorspar og kobbermalm i en vandig opslæmning ( suspension ) ved flotation. Slammet malm papirmasse eller engelsk gylle kaldes, sjældent, malm papirmasse eller malm gylle . Fin slibning er nødvendig til denne proces for at nedbryde malmen tilstrækkeligt. Suspensionen tilføres til flotationsbadet i flotationscellen.
Luft indføres i flotationsbadet ved hjælp af en hurtig omrører eller lanse og fordeles fint. De overfladeaktive stoffer og skumstabilisatorer indeholdt i flydebadet stabiliserer luftboblerne. Mineralgranulerne hydrofoberet med en opsamler er sværere at våde med vand og klæber derfor bedre til findelte luftbobler. Disse partikler flyder op med luftboblerne og kan skummet af med skummet stabiliseret af skumskummet. De resterende partikler (gang) skal forblive i slammet og pumpes ud i slutningen af flotationsprocessen.
Ofte er flere flotationsceller koblet hinanden bag hinanden for at danne flotationsbanker, så der dannes et malmkoncentrat med et højere metalindhold.
Kulflotation
Kulflotation er en proces til behandling af stenkul. Da de formalte kulpartikler har en lavere specifik vægt end vand, flyder de i flydebadet. Kulstjæreolier kan anvendes som skumdannende midler . Kulet skimmes af i skummet og udledes.
Adskillelse af krystaller
Andre stoffer såsom kaliumchloridkrystaller kan også beriges gennem flotation.
I papirgenbrug
Flotation er et vigtigt procestrin i papirgenbrug i Europa. Ved flotation bør hvidheden af det anvendte affaldspapir øges under afinkning ved at fjerne trykfarverne . Dette gør brug af det faktum, at kun de hydrofile fibre fugtes med vand, mens det hydrofobe trykfarve forbliver stort set ubefugtet.
Deinking kemikalier såsom overfladeaktive stoffer, natriumhydroxid og vandglas tilsættes til vandet i flotationsapparatet . Efter introduktion af luft fæstner de trykfarvepartikler, der skal adskilles, til luftboblerne og flyder derefter som skum på affaldspapirsuspensionen. Skummet skimmes af eller suges af fra overfladen ( skummet ). Processen gentages derefter flere gange.
For at affaldspapir kan behandles ved hjælp af denne proces, skal det opfylde visse krav. F.eks. Kan de anvendte trykfarver ikke fjernes fra aviser produceret ved hjælp af flexografisk trykning . De skaber derfor betydelige problemer ved genbrug. Selv små mængder af sådanne aviser i affaldspapiret fører til en uacceptabelt dårlig grad af hvidhed. Blækpartiklerne er for små og ikke hydrofobe, så flotation fungerer ikke sammen med dem. Pigmenterede inkjetblæk, digitale printprocesser med flydende toner og UV-offset- blæk og lak udgør lignende problemer.
Et alternativ til flotation er vask , der bruges endnu oftere i Nordamerika, mens flotationsprocessen dominerer i Europa. Begge processer adskiller trykfarven mere eller mindre selektivt fra affaldspapirbeholdningen på forskellige måder. Imidlertid går færre fibre tabt under flotation (ca. 10 procent; under vask - afhængigt af askeindholdet - 20 til 30 procent). Derfor får flotation nu også betydning i Nordamerika.
Nye deinking-systemer til behandling af affaldspapir til grafisk papir fungerer næsten udelukkende efter flotationsprincippet. Derimod bruges vasketøjet hovedsageligt til produktion af hygiejnepapirer (køkkenruller, toiletpapir ). Her skal alle fyldstoffer så vidt muligt vaskes ud, så kun de bløde, lange papirfibre er tilbage.
I medicinen
I medicin anvendes flotationsmetoder til at detektere parasitæg i afføringen.
Weblinks
Individuelle beviser
- ^ Flotation , Lexicon of Chemistry.
- ↑ P. Somasundaran: Encyclopedia of Surface and Colloid Science . CRC Press, 2006, ISBN 978-0-8493-9606-9 , s. 1787.
- ↑ a b c d flotationsanlæg . I: VDMA (Hrsg.): VDMA standardark 24430 . 2001.
- ↑ D. Hempel: Flotation . WEKA specialudgiver for tekniske ledere, Augsburg 1994.
- ↑ Flotation i malmbearbejdning , Lexicon of Geosciences
- ↑ Flertrins flotationssystem med samleroptimering
-
↑ Fremgangsmåde til flotation af ringere kul:
Patent DE69309481 : Process til kulflotation . Anvendt den 28. september 1993 , offentliggjort den 25. september 1997 , ansøger: Fording Coal Ltd., opfinder: Colin Mckenny, Brian Raymond. - ↑ R. Spangenberg, Lutz Stäudel, H. Wöhrmann: Adskillelse af natrium- og kaliumsalte ved flotation. I: Øvelse af naturvidenskab - kemi i skolen . 1979, 28, 9, s. 238-243; stäudel.de (PDF).
- ↑ Tværbundne farver er vanskelige at fjerne, når deinking . INGEDE pressemeddelelse, 3. juli 2015; adgang den 20. august 2018
- ↑ Parasitologisk undersøgelse af fæces - flotationsmetode . ( Memento af den originale fra 17 juni 2016 i Internet Archive ) Info: Den arkiv link blev indsat automatisk, og er endnu ikke blevet kontrolleret. Kontroller original- og arkivlinket i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse.
