Grundlagen und Anwendungsbereiche

V‌om 11. bis 14. November 2019 fand in Kapstadt/Südafrika die von MEI Minerals Engineering International organisierte Konferenz Flotation’19 statt. Seit der ersten Konferenz im Jahr 2000 war diese die mit den meisten Teilnehmern mit mehr als 290 Teilnehmer aus 33 Ländern. Die Konferenz wurde von einer Ausstellung begleitet, auf der sich Reagenzienhersteller und Anlagenhersteller sowie Hersteller von Prozessüberwachungsausrüstung präsentierten. An zwei Tagen wurden Themen aus der Grundlagenforschung behandelt, zwei weitere Tage waren den Anwendungsthemen gewidmet.

Den Hauptvortrag für das Grundlagensymposium hielt J. Ralston (University of South Australia/Australien). Er erinnerte an Joseph Kitcheners wissenschaftliches Erbe und dessen Auswirkungen in der Forschung zur Flotation und der Kolloidchemie. Die Leitansprache für das Anwendungssymposium hielt J.E. Nesset (NesseTech Consulting Services Inc. und Adjunct Professor, McGill University/Kanada). Er sprach über die Geschichte der Flotation und die kanadischen Beiträge zu Forschung und Praxis. Er zählte u.a. die Kolonnenflotation und die sogenannte Mini Pilot Plant auf. Letztere wurde schon 1922 erfunden.

Salzwasser/Prozesswasser

Einer der wesentlichen Schwerpunkte sowohl des Grundlagen- als auch des Anwendungssymposiums war der Einsatz von Meeres- oder Prozesswasser in der Flotation. S.K. Solongo (Conbuk National University/Südkorea) untersuchte die Bindung kationischer Sammler auf oxidischen Mineralen bei Einsatz von Meeres- und Kreislaufwasser mit dem Ziel, die Adsorptionsmechanismen zu verstehen. N.P. Mhonde (Aalto University/Finnland) bewertete den kombinierten Effekt von Wassertemperatur und einer komplexen Wasserzusammensetzung auf die Xanthatadsorption auf Chalkopyrit und Pentlandit. L.L. October (University of Cape Town/Südafrika) präsentierte Verbesserungen an einem automatisierten Kontaktzeitapparat zur Erforschung von Partikel-Blase-Anhaftungen bei Chalkopyrit und Galenit in Abhängigkeit von der Wasserqualität. Yanhong Wang (Central South University/China) zeigte, wie der negative Einfluss der Anwesenheit von Tonen bei der Kupferflotation durch den Einsatz von Salzwasser behoben werden kann. G.P.W. Suyantara (Kyushu University/Japan) untersuchte den Effekt von Meereswasser auf die Partikel-Blase-Interaktion an Chalkopyrit- und Molybdenitoberflächen. T. Vargas (Universidad de Chile/Chile) präsentierte Ergebnisse von Untersuchungen, bei denen das Bakterium Acidothiobacillus ferrooxidans als Drücker in einer mit Kupferionen aktivierten Pyritflotation in Meereswasser eingesetzt wurde. Dadurch konnte der Verbrauch von Kalkmilch reduziert warden. In der Präsentation von I. Muzinda (Aalto University/Finnland) wurden Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Aspekte der Wasserqualität auf die technologischen Kennwerte einer Mahl- und Flotationsanlage vorgestellt. T. Bhambhani (Solvay Mining Solutions/USA) berichtete vom Einfluss der im Prozesswasser gelösten Substanzen sowie kolloidaler Stoffe auf die Flotationsergebnisse der Kennecott Copperton Aufbereitungsanlage (Rio Tinto).

Flotationsreagenzien

D. Pienaar (University of Cape Town/Südafrika) sprach über die Interaktion von Thiolsammlern mit Schäumern bei der Flotation von Pyrit, Quarz und Chalcocit. E. Schach (Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology/Deutschland) untersuchte den Wirkmechanismus des nitrilbasierten Sulfidsammlers Tecflote. Dieser Sammler wurde auch in der Grund- und Kontrollflotation der Aufbereitungsanlage Boliden Aitik in Schweden getestet. Die Ergebnisse stellte Odair Lima (Nouryon/Schweden) vor. Zhiyong Gao (Central South University/China) untersuchte einen neuen Sammler für die Trennung von Galenit und Sphalerit von Pyrit. Dieser zeigte bessere Ergebnisse in der Selektivität als Xanthat. T. Nuorivaara (Aalto University/Finnland) ersetzte Polyglycolether durch auf natürlichen Rohstoffen basierende Reagenzien. Die Schaumstabilität wurde verbessert, die Toleranz gegenüber Änderungen in der Anlagenfahrweise erhöht. C.H. Veloso (Université de Lorraine/Frankreich und ArcelorMittal Global Research & ­Development/Frankreich) testete Amin-Sammler an armen Eisenerzen und eisenhaltigen Silikaten mit komplexer Mineralogie. N. Kupka (Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology/Deutschland) sprach zur potentiellen Rolle von kolloidalem Siliziumdioxid als Drücker für Kalzit in der Scheelitflotation. Jianyong He (Central South University/China) betrachtete den Adsorptionsmechanismus verschiedener Gerbsäuren auf kalziumhaltigen Mineraloberflächen. Im Anwendungssymposium präsentierte weiterhin C. A. Young (Montana Technological University/USA) die erfolgreiche Implementation von organischen Alternativen zum NaSH-Drücker in der Chakopyrit-Molybdenit-Flotation. Das Flotationsverhalten von Malachit unter Nutzung eines chelatbildendenden Sammlers wurde untersucht von X.R. Zhang (BGRIMM Technology Group/China). R. Hartmann (Aalto University/Finnland) setzte bei der Quarzflotation Hexylamincellulose-Nanokristalle als Ersatz für Aminsammler ein. Zusätzlich wurde ein neuartiger Kontaktzeit-Messapparat zur Ermittlung der Flotierbarkeit erprobt. S. Engelbrecht (Clariant Southern Africa (Pty) Ltd/Südafrika) stellte zwei Fallbeispiele vor, bei denen neuartige Clariantsammler höhere Gold- und Kupferausbeuten aus Erzen mit hohem Gehalt an Aluminosilikaten erreichten. D. Chipfunhu (BASF/Australien) stellte neue Flotationsregaenzien für die Spodumenflotation vor. B. Fletcher (University of Queensland/Australien) verglich natürliche Stärke, oxidierte Stärke und Carboxymethylzellulose in ihrer Eigenschaft als Drücker bei einer mit Kupferionen aktivierten Pyritflotation.

Minerale und Lagerstätten

L. Chunfeng (Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy/China) untersuchte die Oberflächeneigenschaften und das Flotationsverhalten von Pechblende und Uraninit. T. Moimane (University of Queensland/Australien) forschte zu einem besseren Verständnis des Sulfidisierungsprozesses oxidierter Kupfersulfide. G.P.W. Suyantara (Kyushu University/Japan) präsentierte eine selektive Oxidierung durch Wasserstoffperoxid, die zu einer verbesserten Flotierbarkeit von arsenhaltigen Mineralen führte. Zwei Präsentationen zu kobalt­haltigen Mineralen zeigen die steigende Bedeutung des Kobalts für die Elektromobilität. R. Kuyvenhoven (Sustainable Minerals Institute/Chile) präsentierte Ergebnisse aus der Erkundung einer Kupferlagerstätte, wo Kobalt in Assoziation mit Pyrit zu finden war. Durch Flotation des Pyrits konnte Kobalt angereichert werden. Q. Dehaine (Camborne School of Mines/UK und Geological Survey of Finland/Finnland) untersuchte Mischungen oxidierter und sulfidisierter Kupfer-Kobalt-Erze und zeigte eine neue Strategie zur Anreicherung des Kobalts auf. R. Jolsterå (Loussavaara-Kiirunavaara AB/Schweden) untersuchte, wie Änderungen in der Zusammensetzung der Suspension und die Führung des Flotationskreislaufes Fehlausträge bei der Flotation von Apatit aus Aufbereitungsbergen minimieren können. M. Rudolph (Helmholtz-Institute Freiberg for Resource Technology/Deutschland) stellte erste Ergebnisse zur Wiedergewinnung von Grafit und Wertmetallen durch Flotation aus gebrauchten Lithiumionenbatterien vor. R.G. Merker (Merker Mineral Processing/Deutschland) präsentierte ein Flotationsregime, bei dem das Seltene Erden enthaltende Mineral Parisit bis auf 40 % bei einer hohen Wertstoffausbeute angereichert werden konnte.

Phasengrenzflächen und Blasen

K. You (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources/Südkorea) korrelierte die Wechselwirkungskräfte zwischen Feststoffoberfläche und der Blase mit Kontaktwinkelmessungen. M. Eftekhari (TU Dresden/Deutschland) untersuchte die ­Vorgänge auf Blasenoberflächen als auch das Strömungsfeld im Umfeld einer Blase und wie diese durch feinste Partikel und Tenside beeinflusst werden. Liguang Wang (University of Queensland/Australien) zeigte, wie eine oszillierende Begasung die Blasengröße einer Kolonnenflotation beeinflusst. K. Heiskanen (Aalto University/Finnland) untersuchte einige Aspekte der viskoelastischen Eigenschaften von Blasenoberflächen und die Annäherungsgeschwindigkeit von Blasen, die die Koaleszenz von Blasen beeinflussen. S. Farrokhpay (University of Lorraine/Frankreich) erzeugte feine Luftbläschen durch einen Mikroblasengenerator. Dadurch wird die Flotation feiner Partikel verbessert.

Einfluss der Mahlung

M. Peltoniemi (University of Oulu/Finnland) verglich die mineralogischen und Oberflächeneigenschaften eines Aufgabematerials und der Flotationsprodukte nach einer trockenen bzw. Nassmahlung und konnte eindeutige Unterschiede nachweisen.

PEPT Positronemissionspartikelverfolgung

Im Grundlagensymposium befassten sich einige Vorträge
mit der Nutzung der Positron­emissionspartikelverfolgung (PEPT) bei der Untersuchung der Flotationshydrodynamik. Im ersten Vortrag befasste sich A.-E. Sommer (Institute of Fluid Dynamics/Deutschland) mit Untersuchungen zum Einfluss der Mikroturbulenz auf Korn-Blase-Wechselwirkungen.
P.R. Brito-Parada (Imperial College/UK) stellte eine Arbeit zu Phänomenen an der Grenzfläche Suspension/ Schaum vor, die mittels PEPT untersucht wurde. K. Cole (University of Cape Town/Südafrika und Imperial College/UK) beschrieb das Strömungsprofil in einer Laborflotationszelle und bestimmte mittels PEPT die turbulenten Geschwindigkeitsänderungen
hydrophober und hydrophiler Tracerpartikel. A.J. Morrison (University of Queensland/Australien) wendete PEPT in einer Eriez HydroFloat-Maschine an. Damit wurden Grundlagen für die Modellierung der Flotation im fluidisierten Wirbelbett erarbeitet.

Feine Partikel und Entrainment

S. Arriagada (Federico Santa Maria Technical University/Chile) stellte eine neuartige Herangehensweise an die Flotation feiner Partikel vor. Dabei werden sehr kleine hydrophobierte hohle Glaskugeln eingesetzt. T. Bhambhani (Solvay and Columbia University/USA) trug zum Einfluss der Korngröße und Kornform beim Mitreißen (Entrainment) von Glimmerpartikeln vor.

Modellierung

Ein neuartiges Ausbringungsmodell, welches die durch numerische Strömungssimulation berechnete Turbulenzintensität auf die Effektivität der Korn-Blase-Stöße beinhaltet, wurde von G. Evans (University of Newcastle/Australien) vorgestellt. J. Yianatos (UTFSM/Chile) stellte eine neue Herangehensweise an die Prozessmodellierung und Simulation basierend auf Daten von modernen und großen Flotationszellen (bis 300 m³) aus der Industrie vor. P. Vallejos (UTFSM/Chile) präsentiert Simulationsergebnisse, zu deren Berechnung das Program USM Flotmod für verschiedene Flotationszellen und Anordnungen von Flotationsbänken verwendet wurde. Das Ziel war die Ermittlung einer optimalen Anordnung der Bänke. K. Runge (JKMRC/Australien) zeigte erste Ergebnisse der Entwicklung eines halbempirischen Modells der HydroFloatCell, welches auf einem Klassiermodell mit Schwarmbehinderung unter  Variation des Auftriebes des Korn-Blase-Aggregates beruht.

Betrieb von Flotationsanlagen

Y. Ghorbani (Luleå University of Technology/Schweden) fasste das bestehende Wissen zum Einfluss niedriger Temperaturen auf die Flotation zusammen mit dem Zweck, geeignete Reagenzregime bzw. hydrodynamische Konzepte zu identifizieren, welche an die Aufbereitung und Bergenachbehandlung in kalten Klimazonen angepasst werden können. M. Safari (University of Cape Town/Südafrika), untersuchte den Einfluss physikalischer Parameter auf die Eisenerzflotation in mechanischen Zellen. J.J. Frausto (Metso Minerals/Kanada) stellte die Entwicklung eines Reagenzschemas für die Flotation von Kupfer- und Zinksulfiden in Anwesenheit von Pyrrhotin und Wasser hohen Härtegrades in der polymetallischen Skarnerzlagerstätte Mineras Sabinas in Mexiko vor. Der Einfluss der Zusammensetzung der Mahlkörper auf die Flotation von sulfidischen und oxidischen Kupfererzen im Lubumbe Bergwerk/Sambia, war der Gegenstand des Vortrages von C.J. Greet (Magotteaux Australia Pty Ltd/Australien). Er zeigte, dass die Flotationsergebnisse durch Einsatz von Mahlkörpern mit hohem Chromgehalt verbessert werden können. S. Xu (University of South Australia/Australien) untersuchte den Effekt der Oxidation während der Lagerung und Oxidation von frischen Mineraloberflächen bei der Mahlung auf die Flotierbarkeit reinen Pyrits. Er hob u.a. die Bedeutung des Konzeptes von Kontaktwinkelverteilungen im Gegensatz zur Angabe eines mittleren Kontaktwinkels in Flotationsstudien hervor.

Flotationsapparate

S. Morgan (Outotec/Australien) schlug zur Verbesserung des Flotationsergebnisses die Anpassung der Schaumrinnenkonfiguration und des Rotortyps vor, was für sich ändernde Roherzeigenschaften nützlich ist. S.C. Chelgani (Luleå University of Technology/Schweden) trug zum Einfluss der Höhe einer mechanischen Zelle auf die Konzentratqualität und das Ausbringen vor. S.J. Neethling (Imperial College/UK) stellte eine interessante Frage: Gibt es eine maximale Größe für eine effiziente Flotationszelle? Er arbeitete heraus, dass mit höheren Zellvolumina eine Verschiebung der Bewertung einer Zelle über die Flotationskinetik hin zu Blasenkapazität zu erwarten ist. Er stellte ein theoretisches Modell für diese Hypothese vor. G.J. Jameson (University of Newcastle/Australien) stellte Untersuchungsergebnisse für die Flotation eines Chalkopyrits 0 – 1,4 mm in einem Wirbelbett mit zusätzlichem Auslass für grobe Partikel vor. Parallel stellte er eine Theorie zur  Vorhersage der kritischen Bedingungen für den Aufstieg einer beladenen Blase in die Schaumzone auf.  V. Ross (Mintek/Südafrika) zeigte Versuchsergebnisse zur Nutzung eines Gerätes zur Erzeugung hydrodynamischer Kavitation, mit welchem das Ausbringen der werthaltigen Minerale aus feinen und oxidierten Platingruppenmetallen-Erzen erhöht werden kann. In einem weiteren Vortrag stellte er eine neuartige pneumo-mechanische Flotationsmaschine vor, mit der die Flotationskinetik, das Ausbringen und die Selektivität bei der Flotation von PGM- und Chromit-Erzen verbessert werden konnten. J.E. Dickinson (University of Newcastle/Australien) nutzte eine neuartige mobile Versuchseinrichtung mit einer Reflux Flotationszelle, um Versuche in Kupfererz- und Kohleaufbereitungsanlagen durchzuführen. J. Suhonen ­(Outotec/Finnland) stellte Untersuchungsergebnisse zur Messung der Luftverteilung und anderer Parameter in einer 630-m³-Zelle vor und verglich diese mit Messergebnissen aus anderen Zellen. Yihong Yang (BGRIMM Technology Group/China) bewertete die Hydrodynamik und Aufbereitungsergebnisse der aktuell weltweit größten Flotationszelle (680 m³). D. Lelinski (FLSmidth/USA) stellte den new  WEMCOnextGen™ Flotationsmechanismus und die Nachrüstphilosophie für existierende WEMCO^®-Flotationsmaschinen vor. V. Lawson (Glencore Technology/Australien) zeigte Verbesserungsmöglichkeiten in der Gold- und Buntmetallflotation bei der Nutzung einer Jamesonzelle auf. A. Weber (Eriez/USA) trug zur industriellen Anwendung der hochintensiven StackCell Flotationstechnik vor. Die Flotationszelle besteht i.W. aus einer von der Korn-Blase-Kontaktzone entkoppelten Trennzone. D. Mesa (Imperial College/UK) zeigte in seinem Vortrag, wie das Rührerdesign die Schaumstabilität verbessern kann. L.O. Filippov (Université de Lorraine/Frankreich und National University of Science and Technology/Russland) stellte Untersuchungsergebnisse zur Kalisalzflotation unter Nutzung einer Ultraschallbehandlung vor. Dabei konnte die Selektivität zwischen NaCl und KCl verbessert werden. Dies wird mit der erhöhten Abtrennung der schwachhydrophoben NaCl-Körner von den Luftblasen erklärt. R. Melville (Roytec/Südafrika) stellte eine Aufstellung von Flotationsmaschinen auf einem Höhenniveau vor, bei der selbstansaugende Flotationsrührer verwendet werden.

Prozesskontrolle und Automatisierung

Z. Ertekin (Hacettepe University/Türkei) stellte eine neuentwickelte, mit Gold modifizierte Edelstahlelektrode zur elektrochemischen Detektion von Thiosulfaten in Wasser bei der Anwesenheit von Sulfaten vor. Z.C. Horn (Stone Three Digital/Südafrika) präsentierte ein Rahmenwerk für die Klassifizierung des Schaumzustandes unter Nutzung verfügbarer Onlinemessungen des Anlagenbetriebes (Trübeniveau, Luftvolumenstrom usw.) zusammen mit  Variablen, die vom Schaum selbst abgeleitet werden (Schaumhöhe, Blasengröße und Schaumgeschwindigkeit). T. Bertsch (Festo AG & Co. KG/Deutschland) berichtete zur Anwendung von Digitalisierung und KI-Konzepten in der Erzaufbereitung am Beispiel der Steuerung des Trübeniveaus durch Kegelventile. M. Ferra (REXA Inc./USA) präsentiert die Vorteile des elektrohydraulischen Antriebes bei Kegelventilen im Gegensatz zu pneumatischen Antrieben. J.J. Anes (Flottec LLC/Kanada) stellte erste Ergebnisse einer Studie zu den Wechselbeziehungen zwischen spezifischem Luftdurchsatz, Schaumhöhe sowie Schäumerdosierung einerseits und dem Ausbringen von Blei und Silber in einer Grundflotation andererseits vor. Die Studie wird die Grundlage für die praktische Anwendung hydrodynamischer Konzepte zur Anlagensteuerung sein. M. Tenhunen (Timegate Instruments Oy/Finnland) berichtete zur zeitauflösenden Ramanspektroskopie als einer wirkungsvollen Methode zur Echtzeitüberwachung chemischer und mineralogischer Informationen in der Suspension und im Schaum.