التعويم الرغوي عملية تلتصق فيها جسيمات المعدن القيّم، بعد جعل أسطحها كارهة للماء، بفقاعات الهواء وتُجمع في طبقة الرغوة أعلى الخلية، بينما تبقى جسيمات الشوائب المحبة للماء في اللب. وهي اليوم الطريقة السائدة لتركيز خامات النحاس الكبريتية، ولا سيما الكالكوبيريت (CuFeS₂) والكالكوسيت والبورنيت.
الأسس الفيزيائية الكيميائية
يعتمد الفصل على اختلاف الخواص السطحية للمعادن. تتمتع كبريتيدات النحاس بكراهية طبيعية محدودة للماء، وتؤدي إضافة المجمّع إلى زيادة زاوية التماس مع الماء. واحتمال استخلاص الجسيم هو حاصل ضرب ثلاثة احتمالات: تصادم الجسيم بالفقاعة، والالتصاق المستقر، وعدم الانفصال أثناء الانتقال إلى الرغوة.
- يتراوح الحجم الأمثل للجسيمات عادة بين 10 و150 ميكرون.
- تعاني الجسيمات الدقيقة جدًا من انخفاض احتمال التصادم، والجسيمات الخشنة من الانفصال عن الفقاعة.
- تحدد درجة تحرر المعدن القيّم أقصى تركيز يمكن بلوغه في المركّز.
كواشف التعويم
- المجمّعات: الزانثات (مثل إيزوبروبيل زانثات الصوديوم) وثنائي ثيوفوسفات والثيونوكاربامات، وتمتز انتقائيًا على أسطح الكبريتيدات.
- المرغّيات: MIBC والبولي غليكولات لتكوين رغوة مستقرة والتحكم في حجم الفقاعات.
- منظمات الأس الهيدروجيني والمثبطات: الجير لرفع pH إلى نحو 10.5–12 وتثبيط البيريت؛ وسيليكات الصوديوم لتشتيت الشوائب السيليكاتية.
تكوين الدائرة
تتألف دائرة النحاس النموذجية من مراحل أولية (Rougher) وكاسحة (Scavenger) وتنظيفية (Cleaner). يُعاد طحن المركّز الأولي عادة إلى نحو 25–45 ميكرون لزيادة التحرر، ثم يُرفع تركيزه في مرحلة تنظيفية أو أكثر، وتُعاد مخلفات التنظيف إلى بداية الدائرة لتقليل الفاقد.
- الخلايا الميكانيكية للمراحل الأولية والكاسحة ذات الأحجام الكبيرة.
- الخلايا العمودية للمراحل التنظيفية، إذ يتيح غسل الرغوة الحصول على تركيز أعلى.
معايير التصميم
يعتمد تصميم الدائرة على اختبارات الحركية الدُفعية واختبارات الدورة المغلقة. وتوصف حركية التعويم عادة بنموذج من الرتبة الأولى: R = R∞ (1 − e^(−kt))، حيث R∞ الاستخلاص الأقصى وk ثابت السرعة. ويُحوَّل زمن المكوث المخبري إلى الصناعي بمعامل تكبير يتراوح عادة بين 2 و3.
- حجم التغذية (P80): عادة 75–150 ميكرون لخامات النحاس البورفيرية.
- كثافة لب المرحلة الأولية: عادة 30–38% مواد صلبة وزنًا.
- السرعة الظاهرية للغاز (Jg): عادة 1–2 سم/ث.
- المركّز النهائي للكالكوبيريت: عادة 24–30% نحاس باستخلاص 85–92%.
خلاصة
يعتمد أداء مصنع التركيز على تكامل دائرة الطحن والاختيار الصحيح للكواشف وحسن تصميم دائرة التعويم. وفي مصنع تركيز النحاس بمنجم جاه فيروزه صُمّم إنتاج 100 ألف طن سنويًا من المركّز بتركيز 25% نحاس مع نزع مياه المخلفات بالترشيح.