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Flotation

Optimierung der Flotationstrennung mit grenzflächenchemischen Methoden

Die Flotation hat sich als effizientes Fest-flüssig-Trennverfahren bei der Erzaufbereitung oder auch zur Abtrennung von Farbpigmenten (Deinking) beim Papierrecycling durchgesetzt. Durch die wässrige Dispersion des zu trennenden Feststoffgemischs strömen Gasblasen, an deren Oberflächen hydrophobe Bestandteile stärker haften als hydrophile. Die Flüssigkeit ist dabei mit Schäumungsmitteln versehen. In der Schaumschicht auf der Oberfläche reichern sich die hydrophoben Partikel an und werden dort zusammen mit dem Schaum abgeschöpft. Die Untersuchung der maßgeblichen Grenzflächenvorgänge und des Schäumungsvorgangs liegen in der Kompetenz unserer Messtechnik.

Wichtige Anwendungsgebiete des Flotationsverfahrens

  • Erzaufbereitung
  • Papierrecycling
  • Abwasserreinigung

Charakterisierung der als Sammler zugesetzten Tenside mit Tensiometern

Die abzutrennenden Feststoffe sind in vielen Fällen zunächst hydrophil und neigen nicht zur Adsorption an Gasblasen. Daher werden Tenside als so genannte Sammler eingesetzt. Diese adsorbieren mit der hydrophilen Molekülgruppe möglichst selektiv am abzutrennenden Feststoff, können dann mit der hydrophoben Seite an der Gas-Flüssig-Grenzfläche adsorbieren und den Feststoff nach oben transportieren.

Unsere Messmethoden zur Oberflächenspannung dienen einer umfassenden Charakterisierung dieser Tenside, zum Beispiel durch Bestimmung der kritischen Mizellbildungskonzentration (CMC).

Die Flotation ist ein hochdynamischer Prozess. Deshalb ist auch die Messung der dynamischen Oberflächenspannung mit einem unserer Blasendruck-Tensiometer aufschlussreich. Sie gibt darüber Auskunft, mit welcher Geschwindigkeit sich die Tensidmoleküle durch die Flüssigkeit bewegen und wie schnell sie an einer Grenzfläche adsorbieren können.

Benetzbarkeitsuntersuchungen des Feststoffs mit Kontaktwinkelmessungen

Die freie Oberflächenenergie des Pulvers und deren dispersiver und polarer Anteil sagen etwas über den hydrophoben oder hydrophilen Charakter des Pulvers aus. Messungen dieser Größen mit der Washburn-Methode  klären darüber auf, in welchem Maß eine Hydrophobierung notwendig ist.

Das Benetzungsgeschehen zwischen Feststoff, Flüssigkeit und Gasblase kann mit Captive-Bubble-Messungen erfasst werden. Bei dieser für alle unsere Labor-Kontaktwinkelmessgeräte verfügbaren Methode wird eine Luftblase unterhalb des mit Flüssigkeit umgebenden Festkörpers dosiert. Die Effektivität des Sammlers kann am Blasen-Kontaktwinkel abgelesen werden. Wenn dieser klein ist, wird der bei der Flotation gewünschte Kontakt zwischen Luft und Feststoff gegenüber dem Feststoff-Flüssigkeitskontakt bevorzugt.

Messung der Schäumbarkeit, der Schaumstabilität und der Blasengröße

Um die Effizienz des Schäumungsmittels zu überprüfen, misst unser Instrument Dynamic Foam Analyzer – DFA100 zur Schaumanalyse die Schäumbarkeit einer Flüssigkeit. Im Zuge der gut reproduzierbaren Schaumhöhenmessungen wird die Geschwindigkeit des Schaumzerfalls ermittelt – ebenfalls eine wichtige Größe, denn zum Abschöpfen muss die Schaum-Partikel-Mischung eine Weile stabil auf der Oberfläche verbleiben.

Bei der Flotation ist die Bildung kleiner Schaumblasen erwünscht. Diese führen zu einer großen inneren Oberfläche des Schaums und somit zu einer erhöhten Aufnahmekapazität für den abzutrennenden Feststoff. Für die Blasengrößenoptimierung wichtige Informationen liefert unsere optische Methode zur zeit- und höhenabhängigen Schaumstruktur.

KRÜSS Applikationsberichte

AR267: Schäumverhalten und Schaumstabilität wässriger Tensidlösungen

Das Schäumverhalten und die Schaumstabilität dreier geringschäumender Tenside werden charakterisiert. Grenzflächenrheologische Messungen zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen den Daten aus der Grenzflächenrheologie und der Schaummessung.