Untersuchung zur Flotation von ultrafeinen Partikeln im neu entworfenen Trennapparat MultiDimFlot

Die Flotation ist ein Trennprozess, der in der Aufbereitung und Veredelung eines breiten Spektrums primärer Rohstoffe (Erze, Kohle, Karbonate etc.) sowie in diversen Recyclingprozessen eingesetzt wird [1]. Aufgrund des steigenden Bedarfs an Rohstoffen steht die Aufbereitungstechnik vor der Herausforderung fein- und feinstverwachsene Erze zu flotieren [2]. Daher ist es von großer Bedeutung die Grenzen der Flotierbarkeit in den ultrafeinen Bereich zu erweitern. Bei der Flotation handelt es sich um einen Nassprozess, dessen Trennprinzip auf der unterschiedlichen Benetzbarkeit der zu trennenden Feststoffpartikeln basiert. Hydrophobe Teilchen haften hierbei an eingebrachten Gasblasen und bilden Partikel-Blasen-Aggregate, die in der Suspension aufsteigen und einen Schaum bilden. Diese mit Wertstoff beladene Schaumschicht wird als Konzentrat von der Trübeoberfläche abgezogen. Die hydrophilen Partikel verbleiben hingegen in der Trübe [3]. In der Feinkornaufbereitung mit einem Partikelgrößenbereich von 10 μm bis 200 μm ist dieser Trennprozess weit verbreitet [4]. Die Flotation ultrafeiner Partikel mit einer Größe x < 10 μm stellt jedoch eine Vielzahl an verfahrenstechnischen Herausforderungen dar, sodass die herkömmlichen Flotationsapparate (mechanische Flotationsapparate, Flotationssäulen) entweder nicht oder nur ineffizient das hydrophile Gangmineral vom hydrophoben Wertstoff trennen. Im Rahmen des Projekts MultiDimFlot, welches Teil des DFG Schwerpunktprogramms 2045 MehrDimPart ist, wurde ein spezieller Trennapparat entwickelt, mit dem die Flotation ultrafeiner Partikel untersucht werden soll. Diese Apparatur kombiniert die Vorzüge des turbulenten Strömungsregimes in einer mechanischen Flotationszelle mit dem für die Flotationssäulen typischen tiefen Schaum. Die Flotierbarkeit eines binären Gemisches aus ultrafeinem Magnetit und Glaspartikel mit der MultiDimFlot-Apparatur wird im Zuge dieser Bachelor-Arbeit experimentell untersucht. Der Einfluss variierender Partikeleigenschaften auf den Flotationsprozess wird erforscht, weshalb Glaspartikel mit unterschiedlichen Partikelformen (Sphären, Fragmente und Fasern) und Hydrophobierungszuständen (nicht-, mäßig- und stark hydrophobiert) in Flotationsversuchen verwendet werden. Die experimentelle Arbeit umfasst drei Teile: Das Ziel des ersten Teils ist es, durch Variation der Parameter Rotordrehzahl und Luftzufuhr, geeignete Maschinen-parameter zur Flotation mäßig hydrophobierter, ultrafeiner Fragmente mit der MultiDimFlot-Apparatur zu finden. Im zweiten Teil wird mit den gewählten Betriebsparametern das Flotationsverhalten der übrigen Partikelsysteme untersucht. Der dritte Teil umfasst erste Testversuche zur Herstellung eines stationären Zustands und die Beprobung der Schaumsäule in unterschiedlichen Höhen.