Vorlesung Flotation: Grundlagen, Anlagentechnik, Prozesse und Anwendungen

Flotation ist ein wichtiges mechanisches Trennverfahren, das großtechnisch bei der Aufbereitung primärer (z.B. Erze) und sekundärer Rohstoffe eingesetzt wird. Prinzipiell ist es die Voraussetzung, dass bezahlbare Metalle aus Erzen gewinnbar sind. Die Flotation nutzt Unterschiede in den Oberflächeneigenschaften (hydrophob vs. hydrophil) zwischen Wertstoff- und wertlosen Partikeln aus, die entweder natürlich gegeben sind oder gezielt durch Zugabe von oberflächenaktiven Substanzen erzeugt werden. Mittels der Einspeisung von Gasblasen gelingt es dann, die hydrophoben Wertstoffpartikel selektiv aus der Trübe in den Schaum zu überführen, aus dem sie dann aufkonzentriert werden können.

Flotation ist ein spannendes Verfahren, das physikalisch-chemische Prozesse an Grenzflächen auf der Nano- bis Mikrometerskala mit Mehrphasenströmungen in Reaktoren auf der Meter-Skala verknüpft. Es ist verfahrenstechnisch bei weitem noch nicht ausgereizt und besitzt ein hohes Anwendungspotential im Bereich von Abwasserbehandlung, Aufarbeitung biologischen Materials (Bio-Flotation) oder dem Recycling (z.B. Mikroplastik).

Die Vorlesung geht auf die physikalisch-chemischen und hydrodynamischen Grundlagen der Flotation ein, diskutiert gängige Flotationsanlagen und führt in neue Prozesse ein. Die Vorlesung bietet Raum für studentische Projekte und enthält am Ende einen praktischen Teil, in dem Flotationsversuche an Hallimond-Röhren und mechanischen Labor-Flotationsanlagen durchgeführt werden können.

 Die Vorlesung kann mit einer mündlichen Prüfung abgeschlossen werden, bei der die im Flotationpraktikum erbrachten Leistungen berücksichtigt werden.

English Version:

Flotation is an important separation process which is used worldwide to separate primary and secondary raw materials on a large industrial scale.

Flotation employs differences in the surface properties (hydrophob vs. hydrophil) between valuable and non-valuable particles. These properties are either naturally given or can be adjusted by using flotation reagents. Gas bubbles, dispersed into suspensions of primary or secondary raw material particles are then able to attach to valuable particle. In this way, their separation and concentration is achieved.

Flotation is an exciting technology, combining physical-chemical processes at interfaces from nano to micrometer scale with the multiphase flow in large flotation reactors. The processes in these reactors are by no means fully understood nor optimized and need further development towards both the coarse and fine particle range.

Although the widespread use of flotation in mineral processing, in deinking of recycling paper or in wastewater treatment, a high and not yet fully explored application potential exists e.g. for the flotation of microplastics or of biological material, such as algae.

The lecture introduces first the physical-chemical  and hydrodynamic fundamentals of flotation. In the second part, the system engineering of flotation reactors is discussed. Finally, their application in primary and secondary raw material processing is shown.

The lecture offers space for student projects and contains a practical part in which flotation can be tested in both Hallimond tubes and mechanical flotation cells.

 The lecture can be completed with an oral exam (30 min).

 The lecture will be given in English if foreign students or PhD students participate.