Selektiv flotasjon

Flotasjonsprosess hvor det ble kjørt flere flotasjonskretser, eller sløyfer, for utskilling av de enkelte verdimineraler i malmen.

Oppredning av kismalmer med s.f. har flere fordeler:

- Man kan få ut alle ønskede verdimineraler i en kompleksmalm med kobberkis og svovelkis, sinkblende, blyglans og evt. andre mineraler som tidligere for det meste gikk i slagget - bergverkene fikk flere bein å stå på;

- kobberkonsentratet blir så rikt (20-50 % Cu) at røsting før skjærsteinsmelting blir overflødig^[1];

- man får et renere produkt ved at uønskede elementer skilles ut, f.eks. svovelkis^[2];

- gruvenes reservegrunnlag kunne utvides fordi tidligere fattig eller vanskelig malm, ofte impregnasjonsmalm, kunne utnyttes.^[3]

    Utfloteringen kunne skje etter noe forskjellige mønstre, enten ved å flytte et og et mineral av gangen, eller ved å kjøre såkalt ’bulk-selektiv flotasjon’^[4] før flotasjon på enkeltmineraler. Malmens sammensetning vil avgjøre hvilken metode som er best. Ved Sulitjelmaverket floterte man ut mineralene (kobberkis, sinkblende, svovelkis) enkeltvis i det nye anlegget fra 1929^[5], mens man f.eks. på Mofjellet (Rana) først kjørte bulkflotasjon på blyglans og kobberkis før s.f. av de samme mineraler.^[6] Tilsvarende skjedde ved Rørosverket med kobberkis og magnetkis^[7].

     S.f. var en videreutvikling og perfeksjonering av den tidlige flotasjonsteknologien utviklet av brødrene Elmore rundt århundreskiftet 1900 (se Elmore-prosessen). I denne tidlige fasen var flotasjonen hovedsakelig begrenset til enkel separasjon av bergart fra sulfidene i malmen.

     Gjennombruddet for s.f. kan tidfestes til oppdagelsen av de såkalt "xantater" i 1924 og bruken av denne reagensgruppen gikk i de påfølgende år sin seiersgang over hele verden.^[8]

I norsk faglitteratur omtales ofte reagensene som "oljer".

     For en generell presentasjon av flotasjonsmetodikken, oversikt over norske verk som tok i bruk flotasjon, dens plass i teknologihistorien mm., se flotasjon.

Den ’nye’ flotasjonsteknologien var forskningsbasert. Med utgangspunkt i en helt ny forskningsgren, flotasjonskjemien, ble utviklingen nå drevet fram gjennom målrettet forskning spesielt på reagenser som kunne perfeksjonere prosessen.^[9] Med de nye reagensene kunne man gjennomføre separasjoner som tidligere var utenkelige, noe som medførte at konsentrasjonen i mange tilfeller kunne flerdobles. Utviklingen kan illustreres ved å vise til at Elmore-konsentratet i Sulitjelma holdt 6-11 % Cu^[10], mens s.f. på kobberkis allerede i en tidlig fase ga et konsentrat på rundt 25 %. Senere har man kommet helt opp i 50 % Cu i konsentrat.

     Reagensene kan inndeles i tre hovedkategorier^[11]:

1. Reagenser som øker partiklenes flytbarhet, kalt ’samlere’.^[12]

2. Reagenser som 'dreper' et eller flere typer mineralpartikler, dvs. forhindrer at de trenger inn i luftboblene som blåses inn i badet og flyter opp, kalt ’trykkere’.^[13]

3. Reagenser som reaktiverer eller ’gjenoppliver’ et eller flere mineraler som har vært temporært ’drept’, mens man avfloterte et annet mineral.^[14]

Gruppene 2. og 3. omtales samlet som ’de modifiserende reagenser’.

Gruppene 1. og 3. omfatter svovelholdige stoffer.

Innenfor alle grupper finnes det reagenser som har en selektiv påvirkning på de forskjellige mineraler. For å få den tilsiktede virkning var det viktig at reagensene ble tilsatt i tilstrekkelig mengde og at de fikk den nødvendige tid, kalt kontakttid, til å virke på mineralene. Ulike malmer og ulike reagenser krevde forskjellige reagenskvantiteter og kontakttid. Da også bergarten viste seg å spille en rolle for flotasjonsreaksjonene, måtte man i praksis uteksperimentere en spesifikk reagensmiks for den enkelte malm for å få et optimalt resultat.  

     Se Varia under for et enkelt eksempel på hvordan reagenser ble brukt i et konkret flotasjonsforløp.

     Bruken av de såkalte ’oljer’, som tretjære, solarolje og pinolje, ble etter hvert sterkt redusert og hovedsakelig begrenset til å fremkalle skumdannelse. ’Skumolje’ reduserer vannets overflatespenning og gjør at det skummer lettere (mineralkornene samlet seg i skummet).

Varia: 

- Gjennombruddet for xantatene var resultat av uteksperimentering i stor stil ved et av verdens største kobbergruveselskaper, Anaconda Copper Mining Company i Montana, USA, som kan anses som den s.f.s hjemland. Det er typisk for utviklingen at xantat ganske snart ble erstattet av nyvinninger på en rekke områder. Ved Utah Copper oppnådde man således i 1927 å øke gehalten fra 20 til 28 % ved å erstatte xantat med en egenutviklet reagens.

Det sier også mye om interessen og forskningsinnsatsen at det allerede i 1925 ble tatt ut 1852 patenter på flotasjonsreagenser bare i USA. Her kan også legges til at University of Utahs forskningsinstitutt for malmanrikning i denne perioden spesialiserte seg på forskning innen flotasjonsproblematikk.^[15]

- Som eksempel på en flotasjonssyklus med s.f. skal gjengis den svenske ingeniør Kjell Lunds beskrivelse av hvordan en slik syklus ble gjennomført ved Sulitjelmaverket rundt 1930: "I en malm, bestående av kopparkis, zinkblenda och svavelkis, kan man genom att tillsätta reagenser som ”döda" zinkblenden och svavelkisen men ej kopparkisen först flottera av detta mineral. Låter man därpå malmen passera en ny flotationsapparat där det tillsattes en för  zinken återupplivande reagens, som ej inverkar på svavelkisen, erhåller man altså ett zinkkoncentrat och genom att till sist återuppliva svavelkisen med en därför lämplig reagens kan man på liknande sätt även flotora denna, så att alltså endast bergarten blir kvar."^[16] Lund beretter også at de tre primære grovflotasjoner ble fulgt av rensende flotasjoner, 3 for kobberkonsentratet, 3 for sinkkonsentratet og 1 for svovelkiskonsentratet. En oppsummering gir da at en fullskala flotasjon i dette caset omfattet i alt 10 operasjoner før man hadde den ønskede gehalt i alle konsentratene.

- Ingeniør Lund var svært optimistisk, og ikke uten grunn skulle det vise seg, når det gjaldt fremtiden for flotasjonsmetoden. Han skriver ( sept. 1928): " Mot flotationsmetoden har man ofta invänt, att det är en delikat och nyckfull process, som man ej kan lita på. Och det är nog sant, att det delvis har varit så. Men som jag förut nämnt, behärskar man flotationstekniken helt annorlunda i dag än bara for några få år sedan så att det ej längre kan anses vara någon risk att basera ett gruvföreta endast paa - bubblor."^[17]

- Oppredning ved s. f. var et av flere moderniseringstiltak ved Sulitjelmaverket i 1920-årene. Hyttedriften ble også basert på elektrisk smelting i Söderberg-ovn og bessemering i Peirce-Smith-konverter. Hytta fremsto dermed som et hypermoderne anlegg for kobberproduksjon. Med dette var smelteprosedyren ved verket i hovedsak fastlagt fram til 1987 da smeltehytta ble nedlagt.

- Fra Løkkens historie:

Muligheten for å ta ut alle metallmineralene gjorde at det mengdemessig dominerende, men metallfattige svovelkiskonsentratet økonomisk ofte var å anse som et biprodukt. Dette ble tydelig da Løkken verk/Orkla i 1974 gikk over til s.f. for å fraskille svovelkisen som var blitt økonomisk uinteressant. Svovelkisen ble deponert i en anlagt dam hvor situasjonen ble overvåket av miljøvernmyndighetene,^[18]mens kobberet og sinken i kisen ble tatt ut som konsentrat. Sølvet i malmen fulgte med kobberet og utgjorde i perioder opptil 7 % av salgsinntektene.