अयस्क प्लवन

अलौह धातुओं के निकाले गए अयस्क आमतौर पर खराब होते हैं और उनमें से अधिकांश अपशिष्ट चट्टान होते हैं। अयस्क संवर्धन की मुख्य विधियों में से एक प्लवन है। यह विधि कणों की गीलापन क्षमता में अंतर पर आधारित है।

प्लवन खनिज संवर्धन की विधियों में से एक है, जो विशिष्ट सतह ऊर्जाओं में अंतर के कारण, अंतरावस्था सतह (दो माध्यमों के बीच इंटरफेस) पर तत्वों की अलग-अलग क्षमता पर आधारित है। ऐसे विशिष्ट गुणों के कारण, खनिज तत्वों के कणों को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

• हाइड्रोफोबिक कण वे होते हैं जो पानी से खराब तरीके से गीले होते हैं, यानी वे इसके संपर्क से बचते हैं। हाइड्रोफोबिक गुणों की अभिव्यक्ति का एक उदाहरण पेड़ के पत्तों या घास पर एकत्रित पानी का व्यवहार है (चित्र 1)। पानी एक गोल आकार ले लेता है और गतिहीन रहता है, यानी यह फैलता नहीं है, जैसा कि आमतौर पर होता है। यही बात खनिजों और अयस्कों के कणों के साथ भी होती है जो कुचलने और पीसने की प्रक्रिया से गुज़रे हैं। ये कण, जो अक्सर तरल घोल में पाए जाते हैं, सतह पर तैरने और उनकी ऊर्जा को कम करने के लिए हवा के अणुओं या अन्य गैसों के साथ जुड़ने की कोशिश करके अपने हाइड्रोफोबिक गुणों को प्रदर्शित करते हैं।
• हाइड्रोफिलिक - वे कण जो विलयन और निलंबन में होने पर पानी से अच्छी तरह गीले हो जाते हैं।

इस प्रकार, हाइड्रोफोबिक कण सतह पर तैरने के लिए हवा के अणुओं, या अधिक सटीक रूप से, हवा के बुलबुले के साथ जुड़ते हैं - इस गुण का उपयोग खनिज घटकों के पृथक्करण में किया जाता है। हालाँकि, हवा के बुलबुले से चिपकना ही एकमात्र प्रक्रिया नहीं है जिसके द्वारा हाइड्रोफोबिक कण अतिरिक्त ऊर्जा से छुटकारा पा सकते हैं। विभिन्न तेलों में समान गुण होते हैं। एक गिलास पानी में डाला गया तेल सतह पर तैर जाएगा क्योंकि तेल भी एक हाइड्रोफोबिक यौगिक है।

प्लवन द्वारा अयस्क संवर्धन

अयस्क घटकों को अलग करने के लिए बनाए गए इंटरफ़ेस के प्रकार के आधार पर प्लवन विधियों को अलग किया जाता है। वे हैं:

• तेल प्लवन। कुचले हुए अयस्क को तेल और पानी के साथ मिलाना, जिससे सल्फाइड खनिज, जो पानी से ठीक से गीले नहीं होते, सतह पर तैरने लगते हैं।
• झाग प्लवन । प्लवन जिसमें हवा के बुलबुले कणों और पानी के मिश्रण से होकर गुजरते हैं, जिसके बाद सतह पर तैरने वाले घटकों से संतृप्त झाग बनता है। फिर इस झाग को तरल से अलग किया जाता है और फिर सुखाया जाता है।

झाग प्लवन के लिए अयस्क को 0.1-0.2 मिमी तक कुचला जाना चाहिए।

हालाँकि, सभी मूल्यवान अयस्क घटकों में निष्कर्षण के लिए पर्याप्त हाइड्रोफोबिसिटी नहीं होती है। इसके विपरीत, गैंग के तत्वों में मूल्यवान अयस्क घटकों की तुलना में अधिक स्पष्ट हाइड्रोफोबिसिटी हो सकती है। इस उद्देश्य के लिए, अभिकर्मक नामक विशेष रासायनिक यौगिक हैं। अभिकर्मक ऐसे पदार्थ होते हैं जो कणों के हाइड्रोफोबिक/हाइड्रोफिलिक गुणों को बढ़ाते या घटाते हैं। उनके गुणों के आधार पर, अभिकर्मकों को निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया जाता है:

• संग्राहक वे पदार्थ होते हैं जो धातु की सतह पर सोख लिए जाते हैं, जिन्हें विलयन से निकाला जाना चाहिए (फोम में परिवर्तित किया जाना चाहिए)।
• विनियामकों का विपरीत प्रभाव होता है, इसके विपरीत, ये व्यक्तिगत कणों के जलस्नेही गुणों को बढ़ा देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ये कण तैरने में असमर्थ हो जाते हैं।
• फोमिंग एजेंट खनिजयुक्त फोम को स्थिरता प्रदान करते हैं।
• सक्रियक अभिकर्मक वे अभिकर्मक होते हैं जो खनिजों की सतह पर संग्राहकों के जुड़ने के लिए अनुकूल परिस्थितियां उत्पन्न करते हैं।
• अवसादक अभिकर्मक वे अभिकर्मक हैं जिनका उपयोग संग्राहकों द्वारा खनिज हाइड्रोफोबाइजेशन को रोकने के लिए किया जाता है। इन्हें समान प्लवन गुणों वाले खनिजों को अलग करते समय प्लवन की चयनात्मकता बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

प्लवन अभिकर्मक महंगे कच्चे माल हैं। प्लवन प्रक्रिया के अभिकर्मक मोड के स्वचालित नियंत्रण के लिए, वास्तविक समय में लुगदी में विभिन्न तत्वों की मात्रात्मक सामग्री को निर्धारित करना आवश्यक है। इन कार्यों के लिए, ARP-1C प्रवाह एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषक का उपयोग किया जाता है , जो लुगदी पाइपलाइन में Ca से U तक तत्वों की सांद्रता निर्धारित करने में सक्षम है।

विभिन्न तत्वों के अयस्कों को समृद्ध करने में प्लवन प्रक्रियाएँ बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। फोम प्लवन की दक्षता सबसे अधिक है, यही कारण है कि यह सबसे व्यापक हो गया है।

प्लवन संवर्धन से पहले , अयस्क को विशेष मिलों में कुचला जाता है, जिससे अयस्क मूल्यवान अयस्क कणों और अपशिष्ट चट्टान से युक्त आवेश में बदल जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले प्लवन के लिए, पेराई की एक डिग्री का चयन करना आवश्यक है जो खनिजों के पर्याप्त रूप से पूर्ण पृथक्करण को सुनिश्चित करता है। 0.1-0.04 मिमी आकार के अनाज को प्लवन द्वारा सबसे अच्छा अलग किया जाता है। छोटे कणों को खराब तरीके से अलग किया जाता है, और 5 माइक्रोन से छोटे कण बड़े कणों के प्लवन को बाधित करते हैं। माइक्रोन आकार के कणों का नकारात्मक प्रभाव विशिष्ट अभिकर्मकों द्वारा कम किया जाता है। बड़े (1-3 मिमी) कण प्लवन के दौरान बुलबुले से अलग हो जाते हैं और तैरते नहीं हैं।

प्लवन के पहले चरण में, कुचले हुए अयस्क को मिक्सिंग चैंबर में पानी के साथ मिलाया जाता है, जिससे लुगदी (पानी में अयस्क कणों और अपशिष्ट चट्टान का मिश्रण) बनती है। उसी समय, चैम्बर में एक प्लवन अभिकर्मक मिलाया जाता है, जो केवल मूल्यवान अयस्क कणों को गीला करता है, लेकिन अपशिष्ट चट्टान को नहीं।

इसके बाद गूदा एक प्लवन मशीन में प्रवेश करता है, जिसमें एक पम्प का उपयोग करके हवा की आपूर्ति की जाती है।

जैसे ही वे तैरते हैं, हवा के बुलबुले मूल्यवान अयस्क के कणों और मूल्यवान चट्टान के कणों से टकराते हैं। जब प्लवन अभिकर्मक की परत से ढका मूल्यवान अयस्क का कण हवा के बुलबुले से टकराता है, तो पानी, अभिकर्मक को गीला किए बिना, कण की सतह से लुढ़क जाता है और कण बुलबुले के पास पहुँच जाता है (चिपक जाता है)।

अपशिष्ट चट्टान के कण पानी से गीले हो जाते हैं और उनसे चिपकते नहीं हैं। हवा के बुलबुले मूल्यवान अयस्क के साथ ऊपर तैरते हैं, जिससे मूल्यवान अयस्क के साथ झाग बनता है। ठोस कणों और हवा के बुलबुले (या किसी भी गैस) से मिलकर बने समुच्चय को एरोफ्लोक्यूल कहा जाता है ।

फिर लुगदी एक निपटान टैंक में प्रवेश करती है, जहाँ अपशिष्ट अयस्क के कण बैठ जाते हैं, और मूल्यवान अयस्क के साथ झाग एक रिसीविंग बिन में चला जाता है। इसमें, हवा के बुलबुले फट जाते हैं और मूल्यवान अयस्क नीचे बैठ जाता है।

प्लवन का उपयोग कार्बनिक पदार्थों (तेल, ग्रीस), बैक्टीरिया, सूक्ष्म रूप से फैले नमक तलछट आदि से जल को शुद्ध करने के लिए भी किया जाता है। इस प्रकार के संवर्धन का उपयोग खाद्य, रसायन और अन्य उद्योगों में औद्योगिक अपशिष्ट जल को शुद्ध करने, निपटान में तेजी लाने, ठोस निलंबन को अलग करने और पदार्थों को पायसीकृत करने आदि के लिए भी किया जाता है।

प्लवन विधि में निम्नलिखित तरीकों से लगातार सुधार किया जा रहा है:

• नए प्रकार के प्लवन अभिकर्मकों का संश्लेषण;
• प्लवन मशीनों का डिजाइन;
• अन्य गैसों (ऑक्सीजन, नाइट्रोजन) के साथ हवा का प्रतिस्थापन;
• प्लवन लुगदी के तरल चरण के मापदंडों को नियंत्रित करने के लिए प्रणालियों का कार्यान्वयन।

प्लवन से औद्योगिक उत्पादन में सूक्ष्म रूप से फैले अयस्क भंडारों का उपयोग संभव हो पाता है तथा खनिजों का व्यापक उपयोग सुनिश्चित होता है।