Flotation

Flotation ist ein Trennverfahren, das Unterschiede in der Wechselwirkung von Mineralen mit Wasser und Luft nutzt. Ein Schlamm aus fein gemahlener Erz (typischerweise 20 bis 30 Mikrometer) wird mit Wasser, chemischen Reagenzien und Luft vermischt. Einige Minerale haften bevorzugt an Luftblasen und steigen als Schaum zur Oberfläche auf; andere sinken ab. Die schwimmenden Minerale werden als Konzentrat abgezogen, während das schwerere Material als Abraum zu Boden sinkt. Dieses Verfahren kann Mischerze mit mehreren wertvollen Mineralen verarbeiten, die sich durch Schwerkraftverfahren allein nicht trennen lassen.

Die Chemie ist gezielt eingesetzt. Sammler sind hydrophobe Verbindungen, die die Oberfläche von Zielmineralen beschichten und sie wasser- und blasenfeindlich machen. Schäumer sind organische Verbindungen (oft Kieferöl oder synthetische Äquivalente), die die Luftblasen selbst stabilisieren und verhindern, dass sie zu schnell zusammenfallen. Depressoren hemmen bestimmte Minerale gezielt vom Schwimmen und halten sie im Sumpf. pH-Wert, Temperatur und Reagenziendosierungen werden für jeden Erztyp angepasst; ein Kupfer-Molybdän-Kreislauf erfordert andere Chemie als ein Blei-Zink-Kreislauf.

Flotationszellen sind mechanisierte Behälter mit Volumen von 5 Kubikmetern bis 100 Kubikmetern oder mehr in Industrieanlagen. Ein mechanisches Laufrad am Boden saugt Luft durch ein Rohr an und rührt gleichzeitig den Schlamm um, wobei feine Blasen und Turbulenzen entstehen. Die Verweilzeit beträgt typischerweise 5 bis 15 Minuten pro Zelle. Mehrere Zellen sind hintereinander angeordnet: Schlämmzellen erzeugen ein Rohkonzentrat, das dann in Ausbringungszellen und Reinzellen erneut gemahlen wird, um unerwünschte Minerale zu entfernen und die Qualität zu verbessern.

Das Verfahren funktioniert, weil die Anhaftung selektiv, aber unvollkommen ist. Eine gut betriebene Flotationsanlage kann 85 bis 95 Prozent des Zielminerals zurückgewinnen und gleichzeitig 70 bis 90 Prozent des Ganggesteins (Bergematerial) ausscheiden. Diese Selektivität hängt jedoch stark von der Partikelgröße, der Befreiung (dem Grad, in dem Erzminerale physikalisch von Bergematerial getrennt sind) und dem Reagenzievergleich ab. Feine Partikel schwimmen schlecht und können verloren gehen; sehr grobe Partikel sinken zu schnell ab.

Flotation wurde im frühen 20. Jahrhundert zur dominierenden Technologie, weil sie das Problem der wirtschaftlichen Verarbeitung von niedriggradigen, fein verteilten Erzen löste, die Schwerkraft- und Magnetscheideverfahren nicht bewältigen konnten. Heute ist es das Standardverfahren für Kupfer, Blei, Zink, Molybdän, Nickelsulfide und viele Edelmetall-Erze. Der Begriff stammt von der einfachen Beobachtung, dass behandelte Mineralpartikel buchstäblich zur Oberfläche aufschwimmen, ein visuelles und mechanisches Prinzip, das sich von den ersten Verfahren bis zum modernen Schaltungsdesign nicht verändert hat.