Сейчас самым распространенным методом обогащения руд 
является пенная флотация. Она относительно дешева и очень эффективна. Этим способом обогащают более двадцати разных типов руд, перерабатывая около миллиарда тонн в год. Впервые это метод был разработан в 1877-м году для получения графитового концентрата.
Пенная флотация осуществляется в пульпе — трехфазной смеси, состоящей из твердых частиц, газа и жидкости. Для начала горную породу с полезным содержанием измельчают, делая твердую фазу смеси; чем тяжелее порода, тем сильнее измельчение. Жидкая фаза состоит из воды, специально добавленных флотирующих реагентов и различных растворенных в воде примесей. Газовая фаза — это пузырьки воздуха или газа, принудительно подаваемые в смесь и образующиеся в результате химических реакций.
Метод пенной флотации основан на способности пузырьков газа плотно прилипать к гидрофобным (отталкивающим воду) частичкам горной породы. При этом плотность частички с прилипшими пузырьками оказывается меньше, чем плотность жидкой среды и частичка всплывает (флотирует) вверх. Таким образом образуется верхний слой частичек породы, который в дальнейшем собирается или удаляется.
 |
 |
 |
| Стекло жидкое натриевое | Полиэтиленгликоль 8000 | Кукурузный крахмал |
Существует несколько видов пенной флотации
- Вакуумная флотация. Жидкость насыщают газом настолько, чтобы при понижении давления из нее начинали выделяться пузырьки. Эти пузырьки слипаются с несмачиваемыми частичками и поднимают их на поверхность.
- Гравитационная флотация. Процесс, использующий непосредственно флотацию и действие гравитационных или центробежных сил. Метод позволяет работать с очень мелкими пылеобразными частицами, которые в обычных условиях только мешают и не поддаются разделению.
- Ионная флотация. Применяется для очистки промышленных стоков и выделения полезных веществ из сильно разбавленных растворов. Для этого используют химические флотореагенты. Они вступают в реакцию с веществами раствора или мелкодисперсионными примесями и поднимают минеральные или коллоидные частички с помощью пузырьков газа в пену или пленку.
- Электрофлотация. Пузырьки газа получают в результате разложения воды на кислород и водород под действием электротока.
- Процесс с выделением углекислого газа. В качестве газовой среды применяется углекислый газ, получающийся в результате химического взаимодействия.
Различают флотацию прямую и обратную. В прямом процессе с поверхности пульпы удаляют полезные вещества, а отходы собираются на дне. При обратном процессе отходы всплывают и удаляется, а полезные минералы собираются со дна флотационной машины.
Флотирующие реактивы
Флотирующие реагенты добавляются в смесь для селективного разделения тонко измельченной горной породы. С помощью различных химических веществ, добавляемых в пульпу, регулируют процессы взаимодействия пузырьков и частиц породы: какие частицы станут гидрофобными в данной жидкости, а какие — гидрофильными (хорошо смачиваемыми). Добавляя различные реагенты, увеличивают или понижают поверхностное натяжение на границе раздела жидкость-газ, стабилизируют пену и размер пузырьков, усиливают или ослабляют адсорбцию. В результате удается добиться разделения сложных многокомпонентных руд с близкими показателями плотности отдельных минералов, и получать из одной руды сразу несколько концентратов.
Флотирующие вещества добавляются в очень небольших количествах, от нескольких граммов до нескольких килограммов на одну тонну руды. Вода обычно очищается и вовлекается во вторичный оборот.
В качестве флотирующих реагентов используются вещества различного происхождения и назначения:
- ПАВ, пенообразователи и пеногасители;
- уменьшающие или увеличивающие способность частичек смачиваться жидкостью вещества;
- углеводороды;
- вещества, содержащие аминогруппы, гидроксильные и карбоксильные группы;
- сульфгидрильные, оксигидрильные реактивы и многие другие.
Для выделения нужных компонентов из породы используются полиэтиленгликоли, производные изопропиловых, пентиловых и этиловых соединений, крахмал, алифатические первичные и вторичные амины, жидкое стекло, карбоновые кислоты, аммониевые соли, производные нефти, жиры и сложные эфиры, высшие жирные кислоты и мыла, одноатомные алифатические и терпеновые спирты, кислоты, щелочи, соли.