Yerli kaolen numunelerinin zenginleştirilmesi çalışmaları

Yerli kaolen numunelerinin zenginleştirilmesi çalışmaları, numunelerin fiziksel, kimyasal ve mineralojik özellikleri göz önünde bulundurularak birbirlerinden bağımsız olarak yürütülmüştür. Genel olarak tüm çalışmalar birbirine benzemekle birlikte aralarında bazı önemli farklılıklar bulunmaktadır. Şöyleki:

¾ K-730 kodlu kaolen numunesi sert bir yapıda olduğu için sırasıyla;

9 Pervaneli karıştırıcı ile su içinde mekanik dağıtma ve boyuta göre sınıflandırma ile zenginleştirme,

9 Kırma+Kırma sonrası mekanik dağıtma ve boyuta göre sınıflandırma ile zenginleştirme ve

9 Öğütme+Öğütme sonrası boyuta göre sınıflandırma (Hidrosiklon) ile zenginleştirme,

¾ Eti-600 kodlu kaolen içeren silis kumu;

9 Boyuta göre sınıflandırma (Hidrosiklon) ve Manyetik ayırma (Yüksek Alan Şiddetli Jones Manyetik Ayırıcısı) ile zenginleştirme ve

¾ Suda kolayca dağılabilen Ömerli numunesi ise;

9 Suda bir gün bekletme ve mekanik dağıtma sonrası boyuta göre zenginleştirme (Hidrosiklon) + Manyetik ayırma ile zenginleştirme

çalışmalarına tabi tutulmuş ve mümkün olan en yüksek verimle yüksek saflık derecesinde kaolen elde edilmeye çalışılmıştır.

Numunelere uygulanan mekanik dağıtma işlemleri 8-10 lt’lik plastik kovalar içerisinde gerçekleştirilmiş olup, bu çalışmalarda özel kanat yapısına sahip yüksek devirli bir pervaneli karıştırıcı kullanılmıştır. Diğer yandan, kırma işlemleri sırasında laboratuar ölçekli bir çekiçli kırıcı, öğütme işlemleri sırasında alümina bilyalı porselen değirmen ve eleme işlemleri sırasında ise ASTM standartlarındaki elek serisi kullanılmıştır.

Çalışmalarda ayrıca, mekanik dağıtma sonrası boyuta göre zenginleştirme cihazı olarak 50 mm çap ve 50 lt tank hacmine sahip laboratuar tipi Mozley C 705 model Hidrosiklon (Şekil 7.5a), numunelerdeki manyetik safsızlıkları uzaklaştırmak için ise 400 mm rotor çapına sahip ve içerisinde birbirinden bağımsız 11 adet manyetik ayırma plakaları (oluklu) bulunan pilot ölçekli (1725x838x1972 mm ölçülerinde) Jones P40 tipi yüksek alan şiddetli bir yaş manyetik ayırıcı kullanılmıştır (Şekil 7.5b).

(a) (b)

Şekil 7.5 : Zenginleştirme Çalışmalarında Kullanılan (a) Mozley Hidrosiklon, (b) Jones P40 Tipi Yüksek Alan Şiddetli Yaş Manyetik Ayırıcısı.

Bilindiği üzere, hidrosiklon minerallerin tane boyutuna ve/veya yoğunluk farkına göre birbirinden ayrılmasını sağlayan, alt ve üst bölgelerinde birer adet çıkış ve orta bölümde de bir adet malzeme girişi bulunan konik şekilli bir zenginleştirme aygıtıdır. Pülp halindeki malzeme, konik kısımdaki silindirik bölüm üzerinde bulunan besleme girişine belirli bir basınç altında teğetsel olarak beslenmektedir. Hidrosiklona beslenen pülp içerisindeki katı malzemelere, yerçekimi kuvveti, merkezkaç kuvvet, üst akım ve alt akım sürükleme kuvvetleri ile akışkan ortamın (genelde su) kaldırma kuvveti olmak üzere genel olarak beş kuvvet etki etmektedir. Pülp içerisindeki özgül ağırlığı düşük ve boyutu küçük olan katı taneler (mineraller), konik kısım içerisinde merkezkaç kuvvetin tesiriyle oluşan üst akım sürükleme kuvvetine kapılarak silindirik eksen boyunca uzanan düşük basınç zonuna doğru, yani siklonun üst kısmına doğru hareket ederek üst çıkıştan, diğer mineraller ise yerçekimi ve alt akım sürükleme kuvvetlerinin de etkisiyle aşağıya doğru hareket edip alt çıkış bölgesinden siklonu terk ederek birbirlerinden ayrılırlar.

Jones manyetik ayırıcısı ise elektromanyetik indüksiyon prensibine dayanarak manyetik ve manyetik olmayan minerallerin ayrımında yaygın olarak kullanılan ve yaş yöntemle ayırım yapan bir zenginleştirme cihazıdır. Zenginleştirilmesi istenen malzeme, rotor içerisinde bulunan ve önceden belirli bir elektromanyetik indüksiyon oluşturulmuş olan oluklu plakacıklar arasına pülp halinde beslenir. Jones manyetik ayırıcısına pülp halinde beslenen malzemedeki manyetik taneler önceden indüklenmiş olan oluklu plakacıklar tarafından tutulmakta, manyetik olmayan malzemeler ise manyetik alan içerisinde hareket ederek sistemi terk etmektedir. Bu işlemler süresince plakalar tarafından tutulan manyetik ürün basınçlı su ile sürekli olarak yıkanmakta ve araya giren manyetik olmayan taneler sistemden ara ürün olarak uzaklaştırılmaktadır. Jones manyetik ayırıcısında, manyetik, manyetik

olmayan ve ara ürün olarak nitelendirilen malzemelerin kalitesi, ayırmanın sağlandığı kutucuklar altındaki hareket ettirilebilir bıçaklar vasıtasıyla değiştirilebilmektedir.

Yerli kaolenlerin zenginleştirilmesi çalışmaları aşağıda detayları verilen şu koşullarda gerçekleştirilmiştir:

Matel firmasından temin edilen ve tamamı 7 mm altında olan K-730 kodlu malzeme ilk olarak %60 pulpte katı oranında (PKO) 45 ve 90 dk’lık sürelerde pervaneli karıştırıcı ile mekanik dağıtma işlemlerine tabi tutulmuştur. Daha sonra malzemenin tamamı çekiçli kırıcı ile 2 mm altına indirilerek aynı şartlarda mekanik dağıtma işlemleri tekrarlanmış ve her iki dağıtma işlemi sonrasında da malzemedeki boyut dağılımı ile Al2O3, SiO2 ve Fe2O3 içeriğindeki değişimler incelenmiştir. Bu çalışmalar süresince kaolenin yeteri kadar ince boyutlara geçmediği gözlenerek ayrıca öğütme işlemleriyle boyut küçültme yoluna gidilmiştir. Öğütme işlemleri, toplam hacmi 4500 cm3 _{olan laboratuar çaplı bir seramik değirmen kullanılarak (bilya şarjı %45), %60} PKO’da ve 15, 30, 45 ve 60’ar dk’lık sürelerde gerçekleştirilmiştir. Öğütme işlemleriyle ince boyutlara geçen silis ve kaolenin birbirinden ayrılması için ise hidrosiklon kullanılmıştır. Hidrosiklon çalışmaları, 0.5 ve 1 bar besleme basıncı, 6.4 ve 4.5mm Apex açıklıklarında gerçekleştirilmiştir. Bu parametreler yapılan ön optimizasyon çalışmaları ile belirlenmiştir.

Benzer şekilde, Eti-600 kodlu silis kumu bünyesinde bulunan %11.24 civarındaki kaolenin kazanılması ve Ömerli numunesinin zenginleştirilmesi için de yine hidrosiklon kullanılmıştır. Eti-600 kodlu numune ile yapılan hidrosiklon ile zenginleştirme çalışmaları %10 PKO’da, 0.5 ve 1 bar besleme basıncı, 9.4, 6.4 ve 3.2mm Apex açıklığı şartlarında; Ömerli numunesi ile yapılan çalışmalar ise %20 PKO’da, 0.2, 0.5 ve 1 bar basınç, 6.4 ve 4.5mm Apex açıklığı şartlarında gerçekleştirilmiştir. Ancak bu numune, hidrosiklon zenginleştirmesi öncesinde 24 saat suda bekletilmiş ve sonrasında 30, 60, 90 ve 180 dk’lık sürelerde mekanik dağıtmaya uğratılarak optimum dağıtma süresi belirlendikten sonra hidrosiklona beslenmiştir. Diğer yandan her iki numune de, bünyelerindeki Fe2O3 içeriklerinin uzaklaştırılması amacıyla ayrıca manyetik zenginleştirmeye tabi tutulmuşlardır. Manyetik zenginleştirme işlemleri, cihazın maksimum çalışma sınırı olan 6.5 amperde gerçekleştirilmiştir.

7.2.2 Kaolen numunelerinin elektrokinetik özelliklerinin belirlenmesi