Partikelsonden-Rasterkraftmikroskopie für die Untersuchung hydrophober Wechselwirkungen in der Flotation von Mineralen

Spätestens seit dem Patent der Gebrüder Bessel aus Dresden von 1877 nutzt man die Anhaftung hydrophober Partikel an Gasblasen in der Flotation, einer Heterokoagulationstrennung, technologisch aus, um Partikelgemische auf Basis ihrer chemisch veränderlichen Benetzungseigenschaften voneinander zu trennen. Ein wesentlicher Mikroprozess ist hierbei der Anlagerungsvorgang, bestimmt durch das Wechselwirkungspotential zwischen einem Partikel und einer Gasblase. Die klassische DLVO Wechselwirkungstheorie beinhaltet für diese Partner nur repulsive Terme, d.h. abstoßende Doppelschichtwechselwirkungen und abstoßende van der Waals Wechselwirkungen durch eine negative Hamaker-Konstante. Über die Physik der zwingend notwendigen, weil prozessbestimmenden, weit reichenden, anziehenden Wechselwirkungskomponente ist man sich in der Literatur noch nicht einig. Viele Wissenschaftler sehen feinste Gasdomänen auf hydrophoben Oberflächen, oft als Nanobubbles oder Micropancakes bezeichnet, als Vermittler von weit reichenden kapillaren Anziehungskräften. Andere sehen eine weit reichende Wasserstrukturstörung an hydrophoben Oberflächen als Ursache für eine somit entropisch begründete Anziehung.
Am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie werden atomare Gesamtwechselwirkungen zwischen unterschiedlich benetzenden Oberflächen (z. B. Mineralen) und hydrophoben Modellpartikeln in Lösung mit Hilfe der Partikelsonden Rasterkraftmikroskopie analysiert. Mit diesen Untersuchungen soll es später möglich werden, die Flotierbarkeit von Mineralen in Erzschliffen als Funktion der physikalisch chemischen Variablen direkt zu untersuchen. Zudem wird ein Beitrag geleistet um die noch stark diskutierten Mechanismen der Anhaftung hydrophober Partikel an Gasblasen letztlich zu klären. Am Poster wird der aktuelle Forschungsstand kurz reflektiert, die Methode der Partikelsonden Rasterkraftmikroskopie vorgestellt und experimentell verifiziert an den Mineralen Magnetit und Quarz unter Einwirkung unterschiedlicher ionaktiver Sammler im Vergleich zu Mikroflotationsuntersuchungen an der Hallimond-Röhre.