Номер 3, страница 21, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Что такое флотация и в каких целях применяют это явление?

Флотация (от французского слова flottation, что означает «плавание на поверхности воды») — это физико-химический процесс разделения мелких твёрдых частиц, который основан на различии в их способности смачиваться жидкостью. Суть метода заключается в избирательном прилипании одних частиц к пузырькам газа, вводимым в суспензию (пульпу), и их последующем всплытии на поверхность. Частицы, поверхность которых является гидрофобной (плохо смачивается водой), прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются с ними, образуя пенный слой. В то же время, частицы с гидрофильной (хорошо смачиваемой) поверхностью остаются в объёме жидкости.

Процесс флотации, как правило, включает в себя несколько ключевых этапов:

1. Измельчение исходного материала до определённого размера частиц и смешивание его с водой для получения так называемой пульпы.
2. Введение в пульпу специальных химических веществ — флотационных реагентов. К ним относятся:
   • Собиратели: органические вещества, которые адсорбируются на поверхности нужных частиц, делая их гидрофобными.
   • Пенообразователи (вспениватели): вещества, которые способствуют образованию устойчивой пены на поверхности жидкости для удержания всплывших частиц.
   • Регуляторы (модификаторы): реагенты, которые управляют процессом, усиливая или подавляя флотацию определённых минералов (например, изменяя pH среды).
3. Аэрация пульпы, то есть насыщение её мелкими пузырьками воздуха (или другого газа).
4. Образование комплексов «частица-пузырёк», которые из-за меньшей плотности всплывают на поверхность, формируя минерализованную пену.
5. Сбор (съём) пенного продукта, который содержит концентрат ценного компонента. Оставшийся в камере материал, обеднённый ценным компонентом, называется хвостами.

Цели и области применения флотации

Благодаря своей высокой избирательности и экономической эффективности, флотация нашла широкое применение в различных отраслях промышленности.

• Горно-обогатительная промышленность. Это основная сфера применения флотации. Метод используется для обогащения руд цветных металлов (медных, свинцово-цинковых, никелевых), редких и благородных металлов (золота, платины), а также неметаллических полезных ископаемых, таких как уголь, калийные соли, фосфаты, сера, графит. Флотация позволяет рентабельно перерабатывать бедные руды с низким содержанием полезных компонентов.
• Очистка сточных вод. Флотация (особенно её разновидность — напорная флотация) эффективно применяется для очистки промышленных и коммунальных сточных вод от взвешенных твёрдых частиц, нефтепродуктов, масел, жиров и других органических загрязнителей, которые обладают гидрофобными свойствами.
• Переработка вторичного сырья. Флотационный метод используется при:
  • Разделении смесей пластмасс. Различные типы пластика имеют разную смачиваемость, что позволяет разделять их в водной среде.
  • Очистке макулатуры. В процессе переработки бумаги для удаления типографской краски (деинкинг). Частицы краски гидрофобны и прилипают к пузырькам воздуха, отделяясь от гидрофильных волокон целлюлозы.
• Пищевая промышленность. Метод применяется для разделения эмульсий, например, для извлечения жира и белка из молочной сыворотки, очистки и осветления соков и растительных масел.
• Химическая промышленность. Флотацию используют для разделения смесей кристаллических солей, очистки различных продуктов и выделения катализаторов.

Ответ: Флотация — это способ разделения смеси мелких твёрдых частиц, основанный на их различной способности смачиваться водой. Гидрофобные (несмачиваемые) частицы прилипают к пузырькам воздуха в жидкости и всплывают на поверхность в виде пены, в то время как гидрофильные (смачиваемые) частицы остаются в жидкости. Это явление применяют в основном в горной промышленности для обогащения руд (извлечения ценных минералов), а также для очистки сточных вод, переработки вторичного сырья (например, макулатуры и пластика) и в химической и пищевой промышленности.