La flottazione è un procedimento fisico-chimico impiegato nella lavorazione di rocce e minerali per separare particelle solide in base alla loro affinità con l'aria e con l'acqua. Le particelle idrofobe si attaccano a bolle d'aria generate nella sospensione acquosa (pulpa) e risalgono in superficie formando una schiuma mineralizzata, mentre le particelle idrofile restano in sospensione e vengono scaricate come residuo (sterile).
Principio di separazione
Il processo si basa sulla differente bagnabilità superficiale dei minerali. Le superfici naturalmente idrofobe, come alcuni solfuri e il carbone, aderiscono facilmente alle bolle d'aria. I minerali idrofili, tipicamente ossidi e silicati, non legano con l'aria e rimangono dispersi nella pulpa. Per accentuare questa differenza si impiegano reagenti chimici specifici.
Reagenti impiegati
I collettori modificano la superficie delle particelle rendendole idrofobe. Gli schiumogeni stabilizzano le bolle d'aria e la schiuma in superficie. Attivatori e deprimenti regolano selettivamente quali minerali devono flottare e quali devono rimanere in sospensione, consentendo la separazione tra specie mineralogiche simili presenti nello stesso giacimento.
Granulometria e parametri di processo
La flottazione è efficace su particelle fini, generalmente comprese tra 10 µm e 300 µm. Al di sotto di questo intervallo l'efficienza di attacco bolla-particella diminuisce; al di sopra, le particelle tendono a staccarsi dalla bolla per effetto del peso. Il diametro delle bolle d'aria generate nelle celle si colloca tipicamente tra 0,5 mm e 2 mm. Il pH della pulpa viene regolato in funzione del minerale target, con range che variano da condizioni acide a fortemente alcaline a seconda del sistema reagente-minerale impiegato.
Impianti e celle di flottazione
Le celle meccaniche sono dotate di agitatori rotanti che disperdono l'aria nella pulpa e mantengono i solidi in sospensione. Le celle a colonna, prive di agitazione meccanica, utilizzano diffusori per l'immissione d'aria dal basso e offrono tempi di contatto bolla-particella più lunghi. I tempi di permanenza nella pulpa variano solitamente tra 2 e 15 minuti per stadio, in funzione della cinetica di flottazione del minerale trattato. Gli impianti industriali sono organizzati in batterie di celle in serie, suddivise in stadi di flottazione primaria (rougher), di pulizia (cleaner) e di recupero (scavenger).
Applicazioni nel settore delle costruzioni e degli inerti
Nella produzione di aggregati e nel riciclaggio di materiali da costruzione, la flottazione trova impiego nella depurazione di sabbie e nella separazione di impurità leggere o contaminanti da matrici minerali più dense, oltre che nel trattamento di residui da demolizione contenenti frazioni fini problematiche per il riutilizzo.
Movimentazione del materiale nell'impianto
A monte e a valle del processo di flottazione, il materiale grezzo e i concentrati separati devono essere movimentati tra le diverse fasi dell'impianto. Per queste operazioni vengono impiegate macchine per la movimentazione di materiali, quali escavatori gommati con benna a polipo o gru industriali, distinte per funzione e costruzione dalle celle di flottazione vere e proprie, che restano apparecchiature di processo chimico-fisico e non di movimentazione.