Επίπλευση λεπτών τεμαχιδίων ορυκτών
Authors: Τσαβέ Πολυξένη 
Published: December 2022

Μια από τις κυριότερες προκλήσεις της σύγχρονης μεταλλευτικής βιομηχανίας είναι η ανάκτηση λεπτών (45-100 μm) και υπερ-λεπτών (<20 μm) ορυκτών τεμαχιδίων με τη διεργασία της επίπλευσης. Είναι γνωστό ότι τα λεπτά και υπέρλεπτα τεμαχίδια είναι δύσκολο να επιπλεύσουν, οδηγώντας σε απώλειες πολύτιμων ορυκτών, κυρίως λόγω της μη αποδοτικής σύγκρουσης τους με τις φυσαλίδες αέρα. Η ανασκόπηση της βιβλιογραφίας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η επίπλευση των λεπτών τεμαχιδίων μπορεί να βελτιωθεί είτε αυξάνοντας το φαινομενικό μέγεθος τους είτε μειώνοντας το μέγεθος των φυσαλίδων με τη δεύτερη προσέγγιση να οδηγεί σε πιο ικανοποιητική ανάκτηση μικρότερων τεμαχιδίων εξασφαλίζοντας μεγαλύτερη εκλεκτικότητα. Για το σκοπό αυτό, προτείνεται η ανάπτυξη δύο συστημάτων επίπλευσης τα οποία λειτουργούν με συνδυασμό συμβατικών φυσαλίδων αέρα και μικροφυσαλίδων που προέρχονται από ηλεκτρόλυση νερού. Έτσι αρχικά, πραγματοποιήθηκε σχεδιασμός, κατασκευή και λειτουργία μιας γεννήτριας εργαστηριακής κλίμακας μικροφυσαλίδων μέσω ηλεκτρόλυσης νερού. Επιπλέον, αυτή η μονάδα ηλεκτρόλυσης προσαρμόστηκε i) σε μια στήλη επίπλευσης, η οποία φέρει στον πυθμένα της πορώδες διάφραγμα, και ii) σε μια μηχανική κυψέλη επίπλευσης τύπου Denver. Οι προκύπτουσες υβριδικές συσκευές επίπλευσης είναι ικανές να παράγουν σημαντικές ποσότητες φυσαλίδων με ποικίλες διαμέτρους. Η σημασία αυτής της διαδικασίας είναι ότι οι μικροφυσαλίδες, που προσκολλώνται στην επιφάνεια των λεπτών τεμαχιδίων διευκολύνουν την προσκόλληση φυσαλίδων συμβατικού μεγέθους και στη συνέχεια αυξάνουν την ανάκτηση επίπλευσης των τεμαχιδίων. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν την ενίσχυση της επίπλευσης λεπτών τεμαχιδίων και στις δύο υβριδικές συσκευές επίπλευσης, κατά περίπου 10% με την προσθήκη μικροφυσαλίδων (μέγεθος <40 μm).Τα υβριδικά συστήματα που αναπτύχθηκαν μελετήθηκαν τόσο σε σχέση με την απόδοσή τους κατά την ανάκτηση των λεπτών τεμαχιδίων όσο και σε σχέση με την υδροδυναμική των φαινομένων. Η μελέτη του πεδίου ροής στις συσκευές επίπλευσης προκύπτει από τις κατανομές χρόνου παραμονής του ιχνηθέτη υψηλής αγωγιμότητας στο υγρό εργασίας χαμηλής αγωγιμότητας. Η μέθοδος μέτρησης έντασης σκεδαζόμενου φωτός που προκαλείται από φυσαλίδες είναι σε θέση να εκτιμήσει τη θολερότητα του μέσου επίπλευσης δίνοντας πληροφορίες τόσο για το μέγεθος όσο και για το πλήθος των φυσαλίδων της αέριας φάσης. Η φωτογράφιση της διφασικής ροής παρέχει τις κατανομές μεγέθους των φυσαλίδων, ενώ η πρωτότυπη φασματοσκοπική τεχνική ηλεκτρικής εμπέδησης I-VED με χρήση πολύπλεξης μετρά τοπικά την χρονική εξέλιξη του ογκομετρικού κλάσματος της αέριας φάσης σε τέσσερα διαφορετικά ύψη της στήλης ταυτόχρονα στο διφασικό και τριφασικό μέσο περιγράφοντας σε πραγματικό χρόνο την διασπορά των φυσαλίδων στο πεδίο ροής. Η πρωτοτυπία της παρούσας εργασίας έγκειται στην κατασκευή και υδροδυναμική μελέτη δύο καινοτόμων συσκευών επίπλευσης, οι οποίες παράγουν φυσαλίδες αέρα διαφορετικού μεγέθους, προς ενίσχυση της ανάκτησης λεπτών τεμαχιδίων ορυκτών. Πειράματα επίπλευσης επιβεβαιώνουν την ενίσχυση της ανάκτησης με τη χρήση των εν λόγω συσκευών, ενώ λαμβάνει χώρα και μελέτη των υδροδυναμικών τους χαρακτηριστικών.