Kırıcı Tipinin Tane Şekli Üzerine Etkisinin Görüntü Analiz Yöntemiyle İncelenmesi Meltem Uzuntaş YÜKSEK LİSANS TEZİ Maden Mühendisliği Anabilim Dalı Ekim 2007

(1)

Kırıcı Tipinin Tane Şekli Üzerine Etkisinin Görüntü Analiz

Yöntemiyle İncelenmesi Meltem Uzuntaş YÜKSEK LİSANS TEZİ Maden Mühendisliği Anabilim Dalı

Ekim 2007

(2)

Investigation Of Crusher Type Effect On The Particle Shape

By Image Analysis Method Meltem Uzuntaş

MASTER OF SCIENCE THESIS Department of Mining Engineering

October 2007

(3)

KIRICI TİPİNİN TANE ŞEKLİ

ÜZERİNE ETKİSİNİN GÖRÜNTÜ ANALİZ YÖNTEMİYLE İNCELENMESİ

Meltem Uzuntaş

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Lisansüstü Yönetmeliği Uyarınca Maden Mühendisliği Anabilim Dalı

Cevher Hazırlama Bilim Dalında YÜKSEK LİSANS TEZİ

Olarak Hazırlanmıştır

Danışman: Prof. Dr. Volkan Bozkurt

Ekim 2007

(4)

jürimizce lisansüstü yönetmeliğinin ilgili maddeleri uyarınca değerlendirilerek kabul edilmiştir.

Üye : Prof. Dr. Volkan Bozkurt (Danışman)

Üye : Prof. Dr. Yaşar UÇBAŞ

Üye : Prof. Dr. Ender SÖNMEZ

Üye : Yrd. Doç. Dr. Kemal BİLİR

Üye : Yrd. Doç. Dr. Ali UÇAR

Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu’nun ... tarih ve ...

sayılı kararıyla onaylanmıştır.

Prof. Dr. Abdurrahman KARAMANCIOĞLU

Enstitü Müdürü

(5)

ÖZET

Bu çalışmada değerli mineralin kayaç içerisinde irili ufaklı kristaller halinde saçınım gösterdiği kayaçlarda değerli mineral içeriğinin belirlenmesine yönelik bir metot geliştirilmesinin yanında, kırıcı tipinin zenginleştirmeye ve buna bağlı olarak tane şekli üzerine etkisi görüntü analiz yöntemi kullanılarak araştırılmıştır. Bu araştırmada örnek olarak lösitli fonolit kayacı kullanılmıştır. Kayacın makroskopik ve mikroskopik olarak incelenmesi sonucunda lösitin feldspat, amfibol ve piroksenden oluşan hamur içinde şeffaf ve beyaz renkli irili ufaklı fenokristaller halinde yer aldığı görülmüştür. Bu kayaç içindeki lösit içeriğinin doğrudan bulunmasına yönelik iki yaklaşım karşılaştırmalı olarak denenmiştir. Temsili olarak alınmış bir kayaç örneği 2 mm’lik dilimler halinde kesilmiş ve dilimlerin her yüzeyindeki lösit kristallerinin alanları milimetrik kağıt ve Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Bu ölçümler sonucunda milimetrik kağıt kullanılarak yapılan ölçümlerde lösit içeriği

%18,70 bulunurken Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı ile % 25 olarak bulunmuştur.

Çalışmanın bir diğer amacı da farklı kırıcı tiplerinin, lösitin yüksek alan şiddetli Permroll Sabit Mıknatıslı manyetik ayırıcı kullanılarak zenginleştirilmesine ve elde edilen lösit (konsantre) ve artığın hamur (artık) tane şekli (yuvarlaklık) üzerine etkisinin incelenmesidir. Bu amaçla lösit ve hamurun sertlikleri belirlendikten sonra örnekler öncelikle konili ve çeneli kırıcılar kullanılarak ayrı ayrı -5 mm’e kırılmış ve daha sonra manyetik ayırmaya tabi tutulmuşlardır. Mümkün olduğunca birbirinden ayrılan lösit ve hamur fraksiyonlarının tane şekli Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Aynı çalışma çekiçli ve merdaneli kırıcı kullanılarak örneklerin -2 mm’e kırılmasından sonra da gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda farklı tipte kırıcılarla kırılmış kayaç örneklerinde şekil yönünden önemli farklılıklar bulunmasına rağmen manyetik ayırma ile kayacın zenginleştirilmesinde önemli farklılıklar gözlemlenmemiştir.

Anahtar Kelimeler: Lösit, Kırma, Manyetik Ayırma, Görüntü Analizi.

(6)

SUMMARY

In this study, one of the aim was to develop a technique for determining valuable mineral content (%) especially in the case of rocks that contain valuable minerals as a crystalls that can be seen macroscopically and microscopically. The other aim was to investigate the effect of crusher type both on the concentration and the shape characteristics of the products using image analysis. Sample used was leucite fonolite rock. Macroskopic and microscopic investigation of the sample revealed that white and opaque coloured leucite fenochrystals present in the matrix containing feldspar, amphibole and piroksene. Two approaches were used comparatively to determine leucite content of the rock. Representative sample of the rock were cut in 2 mm slices and surface area of leucite crystals in both surfaces of slices were measured using milimetric paper and Clemex Vision Image Analysis Device. As result of measurements, leucite content of the rock was determined to be 18.70% using milimetric paper while 25% using Clemex Vision Image Analysis Device.

One of the other aim of this study to investigate effect of crusher type both on the concentration of leucite using High Intensity Permroll Permanent Magnetic Separator and particle shape (roundness) of the products obtained namely leucite (concentrate) and matrix (tailing). After determining hardness of leucite and matrix, representative rock samples were subjected to crushing -5 mm using jaw and cone crushers. Crushed samples were concentrated using magnetic separation and obtained fractions of leucite and matrix were subjected to particle shape characterization using Clemex Vision Image Analysis Device. Same work was performed using hammer and roller crusher on -2 mm sample as well. As result of these studies, it was found that although there are significant differences in the case of particle shape of leucite and matrix there are not any significant changes in the concentration of leucite using magnetic separation.

Keywords: Leucite, Crushing, Magnetic Separation, Image analysis

(7)

TEŞEKKÜR

Değerli bilgi ve görüşlerinden yararlandığım, gerek derslerimde ve gerekse tez çalışmalarında, bana danışmanlık ederek, beni yönlendiren ve her türlü olanağı sağlayan, yapıcı yöndeki eleştirileri ve olumlu katkıları ile beni yönlendiren, danışman hocam Sayın Doç. Dr. Volkan BOZKURT’ a teşekkür ederim.

Tez çalışmamın her aşamasında yakın ilgi ve önemli yönlendirmelerinden dolayı, Sayın Prof. Dr. Rıfat BOZKURT’ a öncelikle teşekkür ederim ve sonsuz şükranlarımı sunarım.

Osmangazi Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü hocalarına ve çalışma arkadaşlarıma ayrı ayrı teşekkürlerimi sunarım.

Görüntü analizi çalışmalarında verdikleri destek ve yardımlarından dolayı, Sayın Doç. Dr. Osman Nuri Çelik’ in şahsında Makine Mühendisliği Bölümüne teşekkür ederim.

Tez çalışmam süresince hiçbir fedakârlıktan kaçınmayan ve desteklerini esirgemeyen aileme sonsuz teşekkürlerimi sunarım.

(8)

İÇİNDEKİLER

Sayfa

ÖZET ... v

SUMMARY ... vi

TEŞEKKÜRLER ... vii

ŞEKİLLER DİZİNİ... xi

ÇİZELGELER DİZİNİ... xiii

1. GİRİŞ ... 1

2. KIRMA ... 3

2.1 Kırmanın Tanımı ... 3

2.2 Kırmanın Amaçları ... 3

2.2.1 Yüzey büyütme ... 4

2.2.2 İstenilen belirli tane iriliğinin sağlanması... 4

2.3 Kırma Makinelerinde Meydana Gelen Zorlama Cinsleri ... 4

2.4 Kırma Makinelerinin Sınıflandırılması ... 7

2.5 Kırıcılar... 7

2.5.1 Çeneli kırıcılar... 7

2.5.1.1 Blake tipi çeneli kırıcılar... 8

2.5.1.2 Çarpmalı çeneli kırıcılar... 9

2.5.2 Konik kırıcılar ... 9

2.5.2.1 Dik konik kırıcılar... 10

2.5.2.2 Düz konik kırıcılar ... 11

2.5.3 Merdaneli kırıcılar... 13

2.5.3.1 Merdaneli kaba kırıcılar ... 14

2.5.3.2 Merdaneli ince kırıcılar... 14

2.5.4 Darbeli kırıcılar ... 16

2.5.5 Çekiçli kırıcılar... 18

2.6 Çeneli ve Konik Kırıcıların Karşılaştırılması ... 19

(9)

İÇİNDEKİLER (devam)

Sayfa

3. UFALAMA VE TANE ŞEKLİ ... 21

3.1 Ufalama Prensipleri ... 21

3.2 Ufalama Aleti-Tane Şekli İlişkileri ... 27

4. GÖRÜNTÜ ANALİZİ... 31

4.1 Clemex Vision Pe 3.5 Görüntü Analiz Cihazı... 32

4.2 Clemex Vision İle Ölçülebilen Parametreler... 34

5. DENEYSEL ÇALIŞMALAR... 42

5.1 Malzeme ... 42

5.2 Yöntem ... 49

5.2.1 Sertlik ölçümleri... 49

5.2.1.1 Knoop sertliği... 49

5.2.1.2 Mohs sertliği ... 51

5.3 Lösit Yüzde Alan Dağılımı... 52

5.3.1 Kayacın içerdiği lösit tanelerinin milimetrik kağıt ile ölçümü ... 52

5.3.2 Kayacın içerdiği lösit tanelerinin görüntü analiz yöntemi ile ölçümü ... 53

5.3.3 Küp numunesindeki lösit tanelerinin milimetrik kağıt ile ölçümü... 61

5.4 Kırıcı Tipinin Şekil Ve Zenginleştirme Üzerine Etkisi ... 61

5.4.1 Konik kırıcıda kırılan malzeme için zenginleştirme yöntemi ... 61

5.4.2 Konik kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analiz ölçümü... 61

5.4.3 Çeneli kırıcıda kırılan malzeme için zenginleştirme yöntemi... 62

5.4.4 Çeneli kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analiz ölçümü ... 62

5.4.5 Çekiçli kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analiz ölçümü ... 63

5.4.6 Merdaneli kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analiz ölçümü ... 63

(10)

İÇİNDEKİLER (devam)

Sayfa

6. BULGULAR VE TARTIŞMA... 64

6.1 Sertlik Ölçümleri ... 64

6.1.1 Knopp sertlik ölçümü ... 64

6.1.2 Mohs sertlik ölçümü... 65

6.2.1 Kayacın içerdiği lösit tanelerinin milimetrik kağıt ile ölçümü ... 66

6.2.2 Kayacın içerdiği lösit tanelerinin görüntü analiz yöntemi ile ölçümü ... 77

6.2.3 Küp numunesindeki lösit tanelerinin milimetrik kağıt ile ölçümü... 78

6.3 Kırıcı Tipinin Şekil Ve Zenginleştirme Üzerine Etkisi ... 85

6.3.1 Konik kırıcıda kırılan malzeme için zenginleştirme yöntemi ... 85

6.3.2 Konik kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analiz ölçümü... 88

6.3.3 Çeneli kırıcıda kırılan malzeme için zenginleştirme yöntemi... 90

6.3.4 Çeneli kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analiz ölçümü ... 95

6.3.5 Çekiçli kırıcıda kırılan malzeme için zenginleştirme yöntemi... 97

6.3.6 Çekiçli kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analiz ölçümü ... 97

6.3.7 Merdaneli kırıcıda kırılan malzeme için zenginleştirme yöntemi... 99

6.3.8 Merdaneli kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analiz ölçümü ... 100

7. SONUÇLAR ... 102

7.1 Sertlik Ölçümleri ... 102

7.3 Kırıcı Tipinin Zenginleştirme Üzerine Etkisi... 103

7.4 Kırıcı Tipinin Tane Şekli Üzerine Etkisi... 103

7.4.1 Konik ve çeneli kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analizi ... 103

7.4.2 Çekiçli ve merdaneli kırıcıda kırılan malzeme için görüntü analizi .... 104

8. KAYNAKLAR DİZİNİ ... 106

(11)

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil Sayfa 2.1 Kırma makinelerinde mekanik zorlama tarzları: (a) Baskı yoluyla zorlama,

(b) Kesme yoluyla zorlama, (c) Darbe yoluyla zorlama...5

2.2 Çarpma yoluyla zorlama ...6

2.3 Konik kırıcılarda koni şekilleri ve mil hareket tarzları: a) Dik konik kırıcı (konik kırıcı = döner kırıcı), b) Dik konik kırıcı, c) Jiroskobik oynar mil eksantrik hareket, d) Normal eksantrik hareketi...11

3.1 Çekme ve sıkıştırma gerilmeleriyle sonuçlanan bir kristal kafesi ...21

3.2 Bir çatlak ucundaki gerilme konsantrasyonu...22

3.3 Kırılmayla oluşturulan çatlaklar...24

3.4 Öğütmede etkili olan kırılma mekanizmaları: (a) darbe ya da sıkıştırma, (b) koparma, (c) aşındırma...26

4.1 Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı ...32

4.2 Clemex Vision ile yapılan ölçüm görüntüsü...35

4.3 Clemex Vision ile şekil alanı ölçümü ...36

4.4 Clemex Vision ile şeklin çevre ölçümü ...37

4.5 Clemex Vision ile 0º , 45º , ve 90º ‘de Feret çapı ölçümü ...37

4.6 Clemex Vision ile şekillerin konveks çevresinin ölçümü...38

4.7 Clemex Vision görüntü analizörüyle tanenin uzunluğunun ölçülmesi ...39

4.8 Clemex Vision görüntü analizörüyle tanenin genişliğinin ölçülmesi ...39

4.9 Clemex Vision görüntü analizörüyle tanenin enliliğinin ölçülmesi...40

4.10 Clemex Vision görüntü analizörüyle tanenin uzunluk oranının ölçülmesi...40

4.11 Clemex Vision görüntü analizörüyle tanenin yuvarlaklılığının ölçülmesi ...41

4.12 Clemex Vision görüntü analizörüyle tanenin pürüzlülüğünün ölçülmesi...41

5.1 Lösit fonolitin makroskopik görünümü ...42

5.2 Lösit fonolitin ince kesit resmi...44

5.3 Lösit içeren volkanik kayacın XRD sonuçları ...46

5.4 Lösit kristallerinin XRD sonuçları...47

5.5 Bir dilimin fotoğrafı...53

(12)

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam)

Şekil Sayfa 5.6 Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı ile ölçülen toplam alan (µm²),

tanelerin toplam alanı (µm²) ...55

5.7 Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı ile ölçüm yapılan tanelerin uzunluk ve genişlik değerlerini...56

5.8 Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı ile feret olarak yapılan ölçümler ve yuvarlaklık ölçümü sonuçlarını...57

5.8 Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı ile ölçülen genel alan için bir başka sonuç ve genel şekildeki yatay uzunluklar...58

5.10 Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı ile ölçülen genel şekildeki düşey uzunlukları ve tanelerin toplam alan içindeki yüzdesi...59

5.11 Clemex Vision Görüntü Analiz Cihazı lle ölçülen tane adedi ...60

6.1 Konik kırıcıda kırılan +4,75 -3,35 mm lösit resmi ...88

6.2 Konik kırıcıda kırılan +4,75 -3,35 mm atık resmi ...89

6.3 Çeneli kırıcıda kırılan +4,75 -3,35 mm lösit resmi...96

6.5 A küpü (çekiçli kırıcı) için lösit fotoğrafı (-2,00 +1,00 mm)...98

6.6 A küpü (çekiçli kırıcı) için hamur fotoğrafı (-2,00 +1,00 mm) ...98

6.7 B küpü (merdaneli kırıcı) için lösit fotoğrafları (-2,00 +1,00 mm) ...100

6.8 B küpü (merdaneli kırıcı) için hamur fotoğrafı (-2,00 +1,00 mm) ...101

(13)

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge Sayfa

5.1 Lösit içeren volkanik kayacın XRF sonuçları...48

5.2 Lösit kristallerinin XRF sonuçları ...48

5.3 Mohs Sertlik Dizisi (Skalası) ...52

6.1 Knoop Ölçüm Değerleri (HK) ...64

6.2 1A yüzeyi için ölçümler...66

6.3 1B yüzeyi için ölçümler ...67

6.12 Dilimlerin yüzey ölçümleri (1.- 2.) ...77

6.13 Dilimlerin yüzey ölçümleri (3.- 4.) ...77

6.14 Dilimlerin yüzey ölçümleri (5.) ...78

6.15 Yüzey ölçümü (1.)...79

6.21 Konik kırıcıdan çıkan malzemenin elek analiz sonuçları ...85

6.22 +4,75 için yapılan manyetik ayırıcı sonuçları...86

6.23 -4,75 +3,35 için yapılan manyetik ayırıcı sonuçları ...86

(14)

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge Sayfa

6.26 -1,00 için yapılan manyetik ayırıcı sonuçları...87

6.27 Konik kırıcıda kırılan malzeme için yapılan manyetik ayırıcı sonuçları ...88

6.28 4,75 mm konik kırıcı sonucu çıkan ürün tane şekli ...86

6.29 Çeneli kırıcı sonucu çıkan A küpü malzemenin elek analiz sonuçları ...90

6.30 Çeneli kırıcı sonucu çıkan B küpü malzemenin elek analiz sonuçları...90

6.41 Çeneli kırıcıda kırılan A küpü için yapılan manyetik ayırıcı sonuçları ...94

6.42 Çeneli kırıcıda kırılan B küpü için yapılan manyetik ayırıcı sonuçları ...95

6.43 4,75 mm konik kırıcı sonucu çıkan ürün tane şekli ...95

6.44 A küpü (çekiçli kırıcı) için manyetik ayırıcı sonuçları ...97

6.45 2,00 mm çekiçli kırıcı sonucu çıkan ürün tane şekli...99

6.46 B küpü (merdaneli kırıcı) için manyetik ayırıcı sonuçları ...99

6.47 2,00 mm merdaneli kırıcı sonucu çıkan ürün tane şekli karşılaştırması ...101

(15)

BÖLÜM 1

GİRİŞ

Çalışma malzemesi olarak lösit fonolit kayacı kullanıldı. Kayaçta lösit kristalleri fenokristaller halinde feldspat, amfibol ve piroksen mikrokristallerinden oluşan hamur içinde saçılmış olarak bulunurlar. Kayacın içerdiği mineraller XRD ölçümleriyle tanımlandı. Lösit kristallerinin kayaç içindeki yüzde dağılımı ve şekil karakteristikleri Clemex Vision görüntü analiz sistemi ile saptandı. Yine lösit kristallerinin kayaç içindeki yüzde dağılımı milimetrik ölçüm yötemi kullanılarak el ile de yapıldı.

Kayaçtan lösitin kazanılması için kırma, ufalama ve boyutlandırma çalışmaları yapıldı. Çeneli kırıcı ile kırılan malzeme çekiçli ve merdaneli ufalayıcılar ile ufalandı.

Lösitin paramanyetik olan hamurdan ayrılması (kazanılması) için Permroll sabit mıknatıslı manyetik ayırıcı kullanıldı.

Lösitin kristal yapısı nedeniyle hamurdan farklı kırılma özelliği göstereceği öngörülerek her iki elemanın mohs sertlikleri yanı sıra Knopp sertlikleri ölçümlenmiş ve farklılıklar gözlemlendi. Çalışmada lösit kazanımı ve lösit ile hamur arasındaki kırılma farklılıklarının saptanması amaçlandı.

Lösit ve hamurun farklı kırılma özelliklerinin olması nedeniyle farklı tane karakteristikleri göstermesi beklentisi ile kırıcı sonuçlarından alınan lösit ve hamurun fotoğrafları çekilip, görüntü analizleri yapılarak şekil parametreleri ölçümlendi ve farklılıklar saptandı.

(16)

Çekiçli ve merdaneli kırıcılar ile ufalanan örnekler – 2,00 mm + 1,00 mm elek boyutunda Permroll sabit mıknatıslı manyetik ayırıcı ile lösit ve hamur elemanlarının ayrılarak tanelerini karakteristikleri kırıcı sonuçlarından alınan lösit ve hamurun fotoğrafları çekilip, görüntü analizi ölçümleriyle saptandı, farklı ufalama yöntemleriyle farklı tane karakteristikleri oluştuğu ölçümlendi.

Diş porseleni yapımında kullanılan lösit Permroll sabit mıknatıslı manyetik ayırıcı ile 70 d/d tambur hızında kazanıldı.

(17)

BÖLÜM 2

KIRMA

2.1 Kırmanın Tanımı

Kırma, kelime anlamıyla boyut küçültme demektir. Kırma, katı maddelerin az veya çok sayıda parçalara ayrılması işlemdir. Kırmanın karakteristik tarafı, her bir tanenin ayrı ayrı değil de tanelerin müştereken (kollektif olarak) kırılmasıdır. Kırma işlemleri maden ve kimya sanayii, kömür hazırlama, çimento ve seramik sanayii gibi çeşitli sanayii dallarının cevher hazırlama işlerinde tatbik edilir. Kırma işlemi için kabul edilmiş olan belirli bir sınıflandırma yoktur. Cevher hazırlamada “sert kırma”,

“orta kırma”, “gevrek kırma”dan bahsedilir. Ancak işlenen malzemenin tane iriliğine göre; ”iri kırma (+100 mm kırılmış malzeme)”, “orta derecede kırma (100-10 mm kırılmış malzeme)”, “ince kırma (-10 mm besleme malzemenin en irisi)” şeklinde bir sınıflandırma da yapılır. Aynı zamanda “iri kırma”, “ince kırma”, “öğütme” deyimleri de kullanılmaktadır.

2.2 Kırmanın Amaçları

Kırma, başlıca yüzey büyütme, belirli tane iriliği elde etme, değerli maddeleri serbest hale getirme gibi belirli maksatlarla yapılmaktadır.

(18)

2.2.1 Yüzey büyütme

Bir kırma işleminin doğal sonucu olarak malzemenin yüzeyi artar. Bazı durumlarda, özellikle kırma ürünü kimyasal işleme tabi tutulacaksa, elde edilen özgül yüzey bilhassa önemlidir. Örneğin ergitme, çözeltme, sinterleme, briketleme, koklaştırma gibi işlemlerde reaksiyon hızı katı fazın özgül yüzeyinin artışı ile orantılı olarak hızlanır.

2.2.2 İstenilen belirli tane iriliğinin sağlanması

Zenginleştirme işlemleri, ancak üstten ve alttan sınırlı belirli tane iriliklerinde yani belirli tane fraksiyonlarında (aralıklarında) en iyi sonucu verirler. Örneğin cevherleri yüzdürme- batırma yoluyla yoğunluklarına göre ayırma işlemleri yaklaşık 0.9-120 mm tane iriliklerinde, sallantılı tablalardan ayırmalar yaklaşık 0.02-0.9 mm tane irilikleri arasında optimal şartlarda olur.

Diğer taraftan tanelerin belirli şekillerde olması da arzu edilir.

2.3 Kırma Makinelerinde Meydana Gelen Zorlama Cinsleri

Kırma makinelerinde çalışan yüzeylerin, kırılacak taneyi zorlamaları ile gerçekleşir. Taneyi kırmaya zorlayan kuvvet, bazen baskı zorlaması, bazen kesme zorlaması, bazen (çarpma veya vurma halinde) darbe zorlaması şeklinde etki edebilir.

Çok defa birkaç cins zorlamanın bir arada iş görmesi mümkündür ve kırma makinelerinde görülen zorlama cinslerinin birbirine karşı sınırlarını ayırt etmek bazen oldukça güçtür.

(19)

Baskı yoluyla zorlama birçok kırma makinesinde rastlanır. Biri genellikle sabit, diğeri hareketli ve zorlamayı ileten iki çalışan yüzey arasında, taneler periyodik olarak gidip gelme hareketi sırasında basınca tabi tutulurlar. Örneğin çeneli kırıcılarda, merdaneli kırıcılarda ve son zamanlarda geliştirilen elektrohidrolik kırıcılarda asıl kırıcı kuvvet baskı zorlamasıdır. Baskı zorlamasının karakteristik tarafı şekil değiştirme zorlaması şeklinde kendisini göstermektedir.

Bu zorlamada, tanelerdeki gerilim dağılımı bakımından önemli olan, zorlama hızının oldukça düşük oluşudur.

Kesme yoluyla zorlama, nispeten küçük olan baskı kuvvetlerinin yanı sıra genellikle daha büyük ters yönlü kesme kuvvetlerinin etkisi altında kendisini gösterir.

Baskı yoluyla zorlama Kesme yoluyla zorlama Darbe yoluyla zorlama

Şekil 2.1. Kırma makinelerinde mekanik zorlama tarzları: (a) Baskı yoluyla zorlama, (b) Kesme yoluyla zorlama, (c) Darbe yoluyla zorlama.

(20)

Darbe yoluyla zorlama birkaç önemli kırma makinesinde etkindir. Bunlarda çalışan yüzeyler, konik kırıcılardaki dış koniler gibi sabittirler veya tambur değirmenlerdeki öğütücü cisimler gibi hareketlidir.

Çarpma yoluyla zorlama, yüksek hızdaki serbest hareket eden tanelerin sabit bir çarpma elemanına veya bir diğerine çarpması halinde de söz konusudur.

Çarpma veya vurma zorlamaları buraya kadar özetlenen zorlama cinslerinden başkadırlar. Vurma olayında kırma için mevcut kinetik enerjinin bir kısmı bir taneden çarpma elemanına veya bir başka taneye geçer. Dolayısıyla otojen kırmada kinetik enerji kaybı daha düşük olur. Çarpma hızları iri ve orta ufalamalarda genellikle 20-40 m/s civarındadır. İnce kırmalarda oldukça yüksektir. Çarpma ile kırmada parçalanma öncelikle zayıf olan tane sınırları boyunca olur. Dolayısıyla daha ziyade selektif bir kırma söz konusu olabilir.

Özetlenen bu zorlama cinslerinde birinden diğerine geçiş olağandır. Çünkü düşük ve yüksek zorlama hızları arasında bariz bir sınır yoktur.

Şekil 2.2. Çarpma yoluyla zorlama.

(21)

2.4 Kırma Makinelerinin Sınıflandırılması

Kırma makineleri imal tarzlarına, kırılmayı gerçekleştiren zorlamanın cinsine, kırılan malzemenin sertlik ve sağlamlık özelliklerine, tane iriliğine, yapıldığı ortamın kuru veya sulu oluşuna göre değişik şekillerde sınıflandırılabilmektedirler.

Kırıcılar primer ve sekonder kırıcılar olarak kendi aralarında sınıflandırmak mümkün olduğu gibi, yapılarına göre: çeneli , döner , konik, merdaneli, darbeli ve çekiçli kırıcılar olarak sınıflandırma en geçerli sınıflandırmadır.

Bir kırma devresinde genellikle çeneli kırıcılar, jiroskobik kırıcılar birinci kırıcılar olarak kullanılır. İkinci ve izleyen kırma devrelerinde de bu kırıcıların nispeten daha küçük boyut ve kapasitede olanları kullanıldığı gibi konik, çekiçli, merdaneli, darbeli kırıcılar kullanılmaktadır. Kırma işlemi bir öğütme işlemine hizmet verecekse, kırıcıları değirmenler takip edecektir. Birinci kırma makineleri genellikle açık devre halinde çalışırlar, ancak çok kere çeneli kırıcılara beslenen tüvenan cevher, çıkış açıklıkları aralığına sahip bir ızgaradan geçirilerek verilir.

2.5 Kırıcılar

2.5.1 Çeneli kırıcılar

Çeneli kırıcılar sert ve orta sertlikte malzemenin kırılmasında kullanılırlar.

(22)

2.5.1.1 Blake tipi çeneli kırıcılar

Blake tipi kırıcılarda kırılma işleminin yapıldığı sabit ve hareketli çene arasındaki kırma boşluğunun daralıp genişlemesini sağlayan çenenin hareketi alttandır.

Yani çene üstten mafsallıdır. Daha sonra geliştirilen alttan mafsallı Dodge tipi ve ortadan mafsallı çenesi paralel hareket eden Üniversal tipi bugün artık kullanımdan kalkmıştır. Çeneli kırıcılar fasılalı olarak çalışmaktadırlar ve çalışma sürelerinin yaklaşık %75 kadarında faydalı iş yapmaktadırlar.

Blake tipi çeneli kırıcılar ya çift istinat kollu olarak veya tek istinat kollu olarak imal edilmektedirler. Çift hareket kollu çeneli kırıcılarda çenenin hareketi, aşağı yukarı düşeye yakın hareket eden bir çekme kolu yardımıyla sağlanır.

Çekme kolu hareket milinden aldığı düşey hareketi, bir çift basınç kolları yardımıyla yataya yakın hareketi çevirerek, hareketli çeneyi alt tarafındaki bir tutma noktasından ileri geri hareket ettirir. Hareketli çene, çene plakasının üstünde bir seviyeden mesnetlenmiştir. Dolayısıyla çenenin alt çıkış kısmı ileri geri hareket yaparken üst ağız açıklığı çok az hareket eder. Böylece çene girişindeki üst seviyede iri tanelere olan baskı kuvveti, kırılarak çenenin altına inmiş bulunan küçük tanelere intikal eden baskı kuvvetine nispetle daha küçüktür. Böyle bir çalışma sisteminde, çene arasına ilk giren az sayıdaki iri tane için gerekli olan kuvvete, çene altlarına inen çok sayıdaki tanelere gerekli kuvvet optimum bir şekilde dağılmış olur. Diğer taraftan çene hareketinin alt tarafa daha fazla olması sayesinde, çene altında sıkışma problemi ortadan kalkmış olur.

(23)

2.5.1.2 Çarpmalı çeneli kırıcılar

Çarpmalı çeneli kırıcılarda, kırılma işlemi daha ziyade çarpma etkisiyle olmaktadır. Bunlarda kırma boşluğu, oldukça yatay duran hareketli kırıcı çenesi ile bunun üst tarafında duran sabit kırma çenesi arasında bulunmaktadır. Hareketli çene sırt plakası üzerinde bulunan şafta yataklanmıştır. Hareketli plaka eksantrik volanın iki tarafındaki çene kolları vasıtasıyla ileri geri hareketi sağlanmaktadır. Güç nakli bir helezyon yaylı amortisör vasıtasıyla sağlanır. Bunun görevi aynı zamanda çeneler arasına kırılamayacak bir parça geldiğinde, çenelerin kırılmasına mani olmaktır. Çıkış açıklığı ayar cıvataları yardımıyla ayarlanabilir. Hareket sayısı oldukça yüksek, yaklaşık dakikada 400 civarındadır. Malzemenin kırma boşluğunda çok defa çarpma kırılmasına zorlanması ile, küp şekilli ve köşeli tanelerin meydana gelmesine uygun bir parçalanma sağlanır.

2.5.2 Konik kırıcılar

Konik kırıcılar, bir daire halkası şeklinde kırma aralığına sahiptirler ve çeneli kırıcılara göre sürekli bir kırma işlemini mümkün kılarlar.

Konik kırıcılar, eksantrik bir eksen etrafında hareket eden, kırıcı için dolu iç koni ve sabit olarak duran dış koniden oluşmuştur. Bunların değişik çeşitleri vardır.

Çalışma prensiplerinin aynı olmakla beraber konik kırıcılarda ya konik olan kısım diktir ve çok kere bir konkavlık vardır veya iç koni düzdür. Birincilere dik konik kırcılar veya yalnızca konik (döner) kırıcılar ikincilere düz konik kırıcılar denir. Kırıcı etkisi bakımından çeneli kırıcılar, dik konik kırıcılarla ve çarpma çeneli kırıcılar ise düz konik kırıcılarla benzerlik gösterirler.

(24)

2.5.2.1 Dik konik kırıcılar

Gates tipi iri konik kırıcılarda, konik kısım eksantrik bir eksen etrafında dairevi hareketle döner. Bu hareketle koninin etrafı ile dış kırıcı çeneler arasında kırma işlemi, her ikisi arasındaki devamlı açılıp kapanma vasıtasıyla olur. Çıkış açıklığı eksantriklik miktarının azaltılıp çoğaltılmasıyla mümkün kılınır. Eksantriklik sayesinde dış ve iç çeneler arasındaki yaklaşıp uzaklaşma miktarı 15-20 mm arasında olur. Kaba kırmalarda koninin dönme sayısı dakikada 80-200 civarındadır. Kırma oranı n=5-8 arasında değişir (n=a/ç). Bu tip makinelerde yatakların devamlı ve titiz yağlanması gerektiğinden yağlama, devri daimli yağlama sistemleri vasıtasıyla yapılır.

Şekil 2.3’de jiroskobik oynar milli konvansiyonel Gates tipi bir dik konik kırıcının mil hareketi ve eksantrik sabit milli Telsmith tipi bir dik konik kırıcının mil hareketi görülmektedir. Oynar milli tipte koninin alt kısmındaki hareket üst kısmından daha fazladır. Dolayısıyla küçük tanelerde daha büyük hareket söz konusudur.

Telsmith tipinde ise koninin hareketi her tarafından aynı miktardadır. Bu husus malın aşağı doğru kaymasını azaltır. Tıkanmalar artar, onun için beslenme malzemenin bir ızgaradan geçirildikten sonra bu tip kırıcılara verilmesi uygun olur. Fakat buna karşın daha düzenli bir astar aşınması ve yüksek kırma kapasitesi sağlanır.

(25)

Şekil 2.3. Konik kırıcılarda koni şekilleri ve mil hareket tarzları: a) Dik konik kırıcı (konik kırıcı = döner kırıcı), b) Dik konik kırıcı, c) Jiroskobik oynar mil eksantrik hareket, d) Normal eksantrik hareketi.

2.5.2.2 Düz konik kırıcılar

Düz konik kırıcılar genellikle ikincil kırıcılar olarak kullanılırlar. Bunlar aynı kırma oranına sahip birincil kırıcılara nispetle daha fazla enerji sarf ederler, daha yüksek astar aşınmasına uğrarlar.

Düz konik kırıcıların eksantriklikleri Gates tipi dik konik kırıcılardaki gibi, eksenleri sivri bir koni teşkil edecek şekildedir, yani alt kısımdaki hareket miktarları üst kısımlara göre nispetle daha fazladır. Bu bakımdan Blake tipi çeneli kırıcıların hareketleriyle de benzerlik gösterdiklerini ifade etmek mümkündür.

(26)

Düz konik kırıcılar da içteki içi dolu olan konileri daha yayvandır ve bu kırıcı koni dik koni kırıcılardaki gibi üstten askıda değildir, alttan bir küresel yatak tarafından taşınır.

Koni eksantrik hareketin miktarı primer kırıcıların 5 misli daha fazla olabilir.

Böylece kırılmış malzeme için daha geniş bir boşaltma alanı sağladıklarından kapasiteleri yüksektir. İç koninin yüksekliği genellikle alt çapının 1/3‘ü kadardır. Alt çapları 50 mm’den 3100 mm‘ye kadar değişebilir. 3100 mm alt çaplı, 190 mm çıkış açıklığı olan bu tip kırıcılar 1100 t/h kapasiteye kadar çalışabilmektedir.

Endüstride en çok kullanılan konik kırıcılar Symons tip düz konik kırıcılardır.

Symons kardeşler, köşeli kırılmış parçalar elde eden bir kırma makinesi tipi geliştirmek üzere çalıştılar. Bu özellik bilhassa inşaat malzemeleri için aranan özelliktir. Bunun için çarpma değil, basınç ile kırma olayının meydana gelmesi gerekli idi. Maden ve kimya sanayiinde bu tip kırma arzu edilmemiş olsa dahi, bu sanayi dallarında Symons tipi kırıcılar büyük bir üstünlükle kullanılmaya başladılar.

Symons kırıcıların iki tipi mevcuttur. Normal ikincil kırma işlemleri için standart tipler kullanılırlar. Daha ince veya üçüncül kırma işlemlerinde kısa kafalı Symons kırıcılar tercih edilir. İkisi arasındaki önemli fark kırma boşluğundadır.

Standart tipte koni astarları basamaklıdır, dolayısıyla daha iri besleme malı ile çalışılabilir. Çıkış açıklıkları 560 mm‘dir. Kısa kafalılarda koniler biraz daha diktir ve ince malın tıkanması önlenmiştir. 3-20 mm‘lik ürün verirler. Symons kırıcılarda önemli müşterek özellik, kırma boşluğuna çok sert malzeme geldiğinde hasarı önlemek için dış gövdeye yaylar vasıtasıyla esneklik verilmiş olmasıdır. Bu sebeple de genellikle bir etek sınıflandırıcısı ile kapalı devre halinde çalıştırılırlar.

(27)

Koni üzerine düşen malzeme, koninin hareketi dolayısıyla dış koniye doğru fırlatılır ve malzeme dış koniye (mantoya) çarpar. Dış koniden tekrar iç koniye doğru düşen mal daha düşme olurken, koninin yaklaşma hareketi dolayısıyla tekrar dış koniye çarpar. Böylece ilerleme aynı zamanda parçalanma işlemi tahakkuk eder ve çıkışa kadar ileri geri hareketi büyük olduğundan, malzeme kolay kırılabilir ve kolay çıkması sağlanabilir.

Çıkış açıklığı ileri geri hareketi, en dar çıkış açıklığının birkaç misli kadardır.

İleri geri hareket sayısı, makinenin büyüklüğüne göre değişmekle beraber Symons kırıcılarına nispetle yüksektir ve 15‘e kadar çıkar.

Düz konik granülatörler ise daha dik ve daha dar bir kırıcı boşluğuna sahiptirler.

Bunlar çok iyi ince kırıcılardır ve çıkış açıklıkları 3 mm tane iriliğine kadardır. Düz kronik granülatörler, kırıcı hacimlerinin büyüklüklerine göre iri kırıcılarda en büyük besleme tane iriliği 250 mm kadardır. Düz konik granülatörler muhtelif yerlerde kullanılırlar. Fazla kil ihtiva etmeyen sert ve orta sertlikte malzemenin kırılmasında kullanılırlar. Maden zenginleştirmede, inşaat malzemesi üretimde, kimya endüstrisinde, metalurji v.b. endüstrilerde kullanılırlar.

2.5.3 Merdaneli kırıcılar

Makine tahrik imkanlarının gelişmesi ile, birbirine karşı dönen iki merdane arasında kırma işlemi mümkün kılınmıştır. Bu çalışma sisteminde malzeme basınç ve kesme kuvvetlerinin etkisi altında kalır. Çok hızlı dönen merdanelerde çarpma kuvveti de söz konusu olur. Bunların da pek çok çeşitleri geliştirilmiş olup, merdaneler bazılarında düz, bazılarında dişli, dikenli veya değişik kırıcı sistemlerinden oluşmuştur.

(28)

2.5.3.1 Merdaneli kaba kırıcılar

Merdaneli kaba kırıcıların merdanelerinin yüzeyleri dişlerle veya benzeri organlarla donatılmıştır. Tek veya iki merdaneli olarak yapılmışlardır. İki merdaneli kırıcılarda normal olarak merdanelerden birisinin ekseni sabittir. Diğeri kuvvetli yaylarla gerektiğinde esnek hareketlidir. Böylece merdaneler arasına yabancı bir madde girmesi halinde merdanenin parçalanması hali ortadan kalkmış olur. Bazen her iki merdane de yaylı olarak imal edilmiş olabilir. Yaylar o şekilde seçilmiştir ki, normal kırma sırasında herhangi bir esnemeye uğramazlar. Merdaneler arası uzaklık, yani aralık açıklığı ayarlanabilmektedir.

Merdanelerin her ikisi de normal olarak aynı hızda ve bazı hallerde değişik hızlarda döner.

Çift merdaneli kırıcılar kırılmanın maksadına ve kırılacak malın cinsine göre ağır veya hafif yapıda inşa edilir. Merdane yüzeylerinin şekilleri duruma göre seçilebilir. Çift merdaneli kırıcılar orta sertlikle gevrek arası malzemeler için kullanılırlar. Mesela tortul demir cevherleri, ham potasyum tuzları, kömür v.b. gibi.

Tek merdaneli kırıcılar, çift merdaneli kırıcılarla aynı kırılma işlemleri için kullanılabilirler.

2.5.3.2 Merdaneli ince kırıcılar

Bu isim altında düz merdaneli kırıcılar anlaşılmalıdır. Bunlara merdaneli değirmenler de denir. Daha ince malla çalışırlar. Bunlar çift merdaneli kırıcılardır.

(29)

Genel olarak merdanelerden biri sabit, diğeri hareketlidir. Merdanelerin her biri büyük volandan hareket alan merdane çekirdeği üzerine oturtulmuştur. Merdane yüzeyleri sert çelikten imal edilmişlerdir ve kolayca değiştirilebilecek şekilde inşa edilmişlerdir.

Merdaneli ince kırıcılar orta derecede kırma işlemleri için sert ve orta sertlikte malzemeler için kullanırlar. Kırma oranları nispeten küçüktür ve 3-5 arasındadır.

Kırılan malzemenin en büyük tane iriliği belirli şartlar altında 2-3 mm‘ye kadar düşebilir. İri besleme malzemeyi için küçük çevresel hızla çalıştırılırlar (2-3 m/sn), çok ince ve az sertlikte malzeme için çevresel hız 6-8 m/s‘ye kadar çıkartılabilir.

Merdaneler arasına malzemenin en iyi şekilde çekilişi, malzemenin merdaneler arsına düşme hızının merdaneler çevresel hızına uygun olması halinde mümkün olur.

Merdaneli ince kırıcılar hassas değildirler, bakımları kolaydır, garantili çalışırlar.

Düşük kırılma oranına sahip olmalarına, düşük kapasitede çalışmalarına ve gayri müsait çalışma imkanlarının oluşuna diğer kırılma makinelerine tercih edilebilir.

Merdaneli kırıcılar, diğer kırıcılara nispetle daha az ince malzeme içeren ürün verirler. Kırma oranları 2-4 olup, bu oran düşüktür. Kırma oranının artırılması için, besleme malı tane iriliğine göre çok büyük çaplı merdanelerin inşaası gerekmektedir.

Dolayısıyla kırıcılar içinde en pahalı olanlardır.

Flotasyon yönteminin gelişmesi ile merdaneli kırıcıların kullanımı azalmıştır.

Flotasyona hazırlık için, malzemenin bilyeli değirmende bir klasifikatörle kapalı devre halinde kırılması ile yeterince tane iriliğine kolayca ulaşabilmektedir. Gravitik konsantrasyondan önce merdaneli kırıcıların kullanılması çok kere uygun olmaktadır.

Özellikle kırılgan, yapışkan, donmuş halde kalker, kömür, jips, fosfat ve gevrek demir cevheri kırılmasında kullanılmaktadır. Zira kırılgan cevherlerin kırılmasında çeneli ve konik kırıcılar çıkışta tıkanma gösterebilmektedir.

(30)

2.5.4 Darbeli kırıcılar

Son yıllarda darbeli (çarpmalı,vurmalı) kırma makineleri olarak isimlendirilen, impakt kırıcılar da denen, darbe kuvveti etkisi altında işlem yapan makineler yaygınlaşmıştır. Birincil hızla dönen darbe merdanesine sahiptirler. Kırılma boşluklarında darbe plakaları gibi organlarla donatılmışlardır. Bu organlar ek bir vurma etkisi yaptıkları gibi, yeterince kırılmamış malzemenin tekrar kırılma devresine sevkini de yaratmaktadır. Rotorları birbirine karşı dönen, çift rotorlu darbeli kırıcılar bugün önemlerini kaybetmişlerdir. Buna karşılık peş peşe ve aynı yönde dönen rotorlar, çok büyük kırılma oranlarına erişilebilmesi bakımından tercih edilir hale gelmişlerdir.

Darbe kuvveti ile kırılma, yalnızca burada bahsedilecek olan darbeli kırıcılar için değil, aynı zamanda çekiçli kırılma ve otojen tambur, akımlı değirmenlerdeki öğütmeler için de geçerlidir.

Darbe, çarpma, vurma gibi etkilerle kırılma, ile basınçla kırılma arsında, tanelerin kırılması bakımından önemli bir farklılık mevcuttur. Basınç etkisiyle kırılmada, parçalarda meydana gelen iç gerilmeler daha sonra çatlamalara neden olur.

Darbeli kırılmada ise işlem aynıdır ve gerilim bırakmaz.

Gerilimsiz tanenin tuğla, bina, yol yapımında, beton ve çimento gibi bağlayıcıların sonradan ilave edildiği sanayi dalında kullanılması uygundur. Bu nedenle darbeli kırılma taş ocaklarında, çimento üretiminde daha çok kullanım alanı bulmuştur, diğer bir üstünlüğü de, köşeli kübük ürün vermesi nedeniyle, daha az bağlayıcı ile sağlam aglomereler elde etmenin mümkün olmasıdır.

Tek darbeli kırıcılarda merdane çelik dökümdür. Karşılıklı makine duvarları arasına yerleştirilmiş merdane yataklarında döner. Çarpma plakaları üstten sağlamca asılmıştır. Gerek merdane yatakları, gerekse çarpma plakalarının bağlantıları, merdane ve plakalar arasındaki açıklık mesafelerini ayarlamaya müsaittirler. Yabancı

(31)

maddelerin bunların arasına girmesi halinde geri zorlamaları mümkündür. Kapı ve kapaklardan kırıcıların içerisine girebilmektedir.

Diğer kırıcı tiplerine oranla darbeli kırıcıların çeşitleri çok daha fazladır. Giriş yapıları, darbenin sayısı, şekli, rotorun hızı, kırılma boşluğunun yapısı, darbe plakalarının yerleşim şekli ve sayıları gibi özellikler değiştirilerek çok değişik darbeli kırıcı tipleri imal edilmiştir.

Besleme malzemesi önce saniyede 20-60 m hızla dönen vurma demirleri ile karşılaşır. Kırılacak tanenin demirlere vuruşu bir kenarından ve teğet gibi değil, tanenin tamamını etki altında bırakacak şekilde olmalıdır. Bunun için çarpma plakaları, mümkün olduğunca tanelerin hareket yolu üzerinde ve dik olarak bulunmalıdır.

Parçalama gücü, dolayısıyla vurma hızı yeterince büyük olmalıdır.

Kırılan cevherin mineralleri arasında büyük sertlik farklılığı varsa, uygun bir darbe hızı kullanılarak, selektif bir kırılma etkisi elde edilebilir. Yani daha az sert mineraller, kırılmış ürünün ince fraksiyonunda zenginleşmiş olur.

Darbeli kırıcılarda çalışma tarzı ve neticesi bakımından çevresel dönü hızı önemlidir. Merdane çevresi ile çarpma levhası arasındaki açıklık; kırma boşluğunda malın bekleme zamanı ve kırılmış malzemenin en büyük tane iriliğini sınırlaması bakımından önemlidir. Kırılma oranı muayyen sınırlar arasında değiştirilebilir.

Kırma işi muntazam olmalıdır. Ayrıca kırılan malın kırıcıdan büyük bir süratte çıkacağı dikkate alınmalıdır.

Çeneli, konik ve merdaneli kırıcılara oranla, darbeli kırıcıların fiyatları kırılacak besleme malzemesinin en iri tanesi veya kırma kapasiteleri dikkate alındıklarında daha ucuzdur. İşletmede yerden yere değiştirilmesi, temel inşaatları ve makinelerin daha alçak boyda oluşları da bunlara üstünlük sağlar. Buna karşın demir parçalarına ve

(32)

yağlı malzemeye karşı hassastırlar. Aşınmalarındaki büyük kayıp bakım masraflarını artırmaktadır. Ancak son zamanlarda aşınmaya dayanıklı malzemelerdeki gelişmelerle son mahzur azalmıştır.

Cevher hazırlama işlerinde bu kırma makineleri çok taraflı bir kullanım yeri bulmuşlardır. Bu makinelerin çalışma tarzları dolayısıyla, çok tozlu kısım meydan geleceği sanılmakta iken pratikte bunun böyle olmadığı görülmüştür. Potasyum sanayiinde, taş kömürü kırılmasında bilhassa ara malzeme ve kok kömürü için çok uygundur. Kireç, anhidrit ve benzeri maddeler için darbeli kırıcılar başarıyla kullanılmaktadırlar.

2.5.5 Çekiçli kırıcılar

Bu kırma makineleri, çalışma boşluğunda üzerlerinde eklemli hareket edebilen çarpıcılar (çekiçler) yerleştirilmiş, hızla dönen rotorlardan oluşmuştur. Çekiçler dönme sırasında merkezkaç kuvvetle radyal hale gelirler. İleri giren malzeme vurma ve çarpma ile karşılaşır. Kırma işlemi darbeli kırıcılarda olduğu gibidir. Kırma işi uygun besleme malı ile elverişlidir.

Sert ve iri malzeme için imal edilenlere çekiçli kırıcılar, hafiflerine çekiçli değirmenler denir. Çekiçli kırıcılar, değirmenlere nazaran biraz daha yavaş dönerler.

Çift milli çekiçli kırıcılar da geliştirilmiştir.

“Döner kırıcı plakalı” çekiçli kırıcılar, nemli yapışkan malın kırılmasında kullanılırlar. Bunlara da kırılmayan kısımlar demir yakalama kasasında toplanırlar.

Izgarasız çekiçli kırıcıların örneğin linyit ve kahverengi kömür gibi kolay kırılabilen nemli malzeme için veya yüksek aşırı ince malzeme oranı istenmediği hallerde kullanılırlar.

(33)

Çekiçli kırıcılar çok geniş kullanım alanına sahiptirler. Linyit, taş kömürü, kaya tuzu, jips gibi ıslak gevrek malzemeler için kullanabildikleri gibi ağır yapıda olanları çimento ham maddesi, kireçtaşı, boksit ve benzeri malzemenin kırılmasında kullanılmaktadırlar. Ayrıca tanelerin düzgün şekilli olması ve mikro çatlaklı olması isteniyorsa bunun için en uygun kırıcı tipi çekiçli kırıcılardır.

2.6 Çeneli ve Konik Kırıcıların Karşılaştırılması

Çeneli kırıcıların yükseklikleri azdır, aşınmış kısımlar kolaylıkla değiştirilebilir, çıkış açıklıklarının ayarlanması daha kolay olur.

Çeneli kırıcıların koniklerine nispetle temel inşaatları pahalı, kırılma oranları biraz daha düşüktür, ani durma ve çalışma imkanları yoktur.

Konik kırıcılarda tıkanma daha az olur. Konik kırıcılarda, çenelilerdeki gibi düz malzeme kolaylıkla dışarı çıkamaz, ancak yabancı malzemeye karşı daha hassastırlar.

Temel inşaatları basittir. Aynı kapasitedeki döner kırıcının hacmi ve ağırlığı çenelinin 2/3‘ü kadardır.

Konik kırıcıların tamir ve bakımı daha zordur ve pahalıdır. İleri geri hareket miktarları sınırlanmıştır.

Çeneli kırıcıların mı yoksa döner kırıcının mı kullanılmasının daha doğru olduğunu ortaya koyan en önemli faktör kırıcının sahip olması gereken kapasitedir.

550 t/h kapasitenin üzerindeki kırmalarda çeneli kırıcıya döner kırıcının üstün gelebileceği, fakat 725 t/h kapasitenin üzerinde ise bunun kesin olduğunu ifade etmek mümkündür.

(34)

Aynı ağız açıklığına sahip iki tip kırıcıdan, döner kırıcının kırma boşluğu daha büyüktür. Kapasitesi 2-3 misli daha fazladır. Dolayısıyla aynı ağız açıklığı bakımından döner kırıcıyla çalışmak daha ucuzdur.

Ancak kırma işlemlerinde kapasitenin yanı sıra, makinenin kavraması gereken besleme malının en büyük tane iriliği de önemlidir. Kırıcı ağız açıklığının önemli olduğu hallerde çeneli kırıcılar üstünlük arz ederler. Örneğin 2150x300 mm ağız açıklığındaki bir çeneli kırıcı 2000 mm‘lik bir parçayı kavrayabilir. Bu parçayı kavrayabilecek bir döner kırıcının kapasitesi çeneliden yaklaşık 3 misli fazla olmalıdır.

Bu gibi hallerde küçük bir çeneli kırıcının seçilmesi daha ekonomik olabilir.

Çeneli kırıcıların kırılma oranları daha kolay değiştirilebilir. Sökülüp demontajı daha kolaydır. Killi, nemli malzemelerin kırılmasında hareket miktarının fazlalığı nedeniyle çeneliler avantajlıdır. Döner kırıcılar genellikle sert ve aşındırıcı malzemeler için tercih edilirler.

Çeneli veya konik kırıcının hangisini seçmek gerektiği konu olduğundan, bu husus durumdan duruma ayrıca incelenmelidir. Çok büyük bir genelleme ile denebilir ki; besleme mali iri ve relatif kapasite az ise büyük bir ağız genişliğini haizdirler.

Büyük kapasiteler için konik kırıcılar nihai kırıcılar, çeneliler ilk kırıcılar olarak kullanılmaya daha müsaittir.

(35)

BÖLÜM 3

UFALAMA VE TANE ŞEKLİ

3.1 Ufalama Prensipleri

Çoğu mineraller atomların üç boyutlu ve düzenli olarak dizilmesiyle tertip edilmiş kristalli malzemelerdir. Atomların konfigürasyonu, onları bir arada tutan fiziksel ve kimyasal bağların boyutu ve cinsi tarafından belirlenmektedir. Minerallerin kristal kafeslerindeki bu atomik bağlar yalnızca kısa mesafelerde etkindirler ve çekme kuvvetleri tarafından genişletilirlerse kırılabilirler. Böyle gerilmeler Şekil 3.1’te görüldüğü gibi ya çekme yada basma yükleriyle oluşturulabilir. (Wills, 1981)

Şekil 3.1. Çekme ve sıkıştırma gerilmeleriyle sonuçlanan bir kristal kafesi

(36)

Kayaçlar üniform olarak yüklendikleri zaman dahi içsel gerilmeler tarafsızca dağıtılmazlar çünkü, kayaç farkı boyutlu taneler olarak dağıtılmış birçok mineralden oluşmaktadır. Kuvvetin dağılımı bireysel tanelerin mekanik özelliklerine, daha da önemlisi gerilme konsantrasyonunun yoğunlaştığı bölge gibi davranan matristeki kırık ve çatlakların varlığına bağlıdır. (Şekil 3.2).

Böyle bir bölgede, gerilmedeki artışın gerilme yönüne dik çatlak uzunluğunun karekökü ile orantılı olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle; çatlak ucundaki artan gerilim seviyesinin bu noktadaki atomik bağı kırmak için yeterli olduğu belirli bir gerilim seviyesindeki çatlak uzunluğu için kritik bir değer vardır. Bağların bu şekilde kopması çatlak uzunluğunu arıtacak, böylece gerilme konsantrasyonları da artacak ve matris boyunca çatlağın hızla yayılmasına ve kırılmaya neden olacaktır.

Şekil 3.2. Bir çatlak ucundaki gerilme konsantrasyonu.

Ufalama teorileri malzemeyi kırılgan kabul etmelerine rağmen, aslında kristaller kırılmadan enerji depolayabilmekte ve gerilme uzaklaştırıldığından bu enerjiyi serbest bırakabilmektedir. Böyle davranış, elastik olarak bilinmektedir. Kırılma

(37)

olduğunda depolanan enerjinin bir kısmı, yeni oluşturulan yüzeylerde atomların potansiyel enerjisi olan serbest yüzey enerjisine dönüştürülebilmektedir. Yüzey enerjisindeki bu artıştan dolayı yeni oluşturulan yüzeyler çoğunlukla kimyasal olarak aktiftirler ve kolayca okside oldukları gibi flotasyon reaktiflerine karşı daha etkindirler.

Griffith (1921), sıkıştırma enerjisinin hafiflemesiyle açığa çıkan enerjinin üretilen yeni yüzeyin enerjisinden daha büyük olduğunda, malzemelerin çatlak yayılması tarafından zayıflatıldığını belirtmektedir (Wills, 1981). Kırılgan malzemeler sıkıştırma enerjisinin esas olarak çatlak yayılmasıyla azaltırken, sert malzemeler kırık yayılması olmadan plastik akış mekanizmasıyla rahatlatmaktadır. Sert malzemelerde plastik akış esnasında atomlar veya moleküller birbiri üzerinde kaymakta ve enerji, malzemenin şeklini bozarak tüketilmektedir. Çatlak ya da kristal sınırları ile karşılaşmaları durumunda engellenebilmektedir. Bu nedenle ince taneli kayaçlar genellikle iri taneli kayaçlardan daha serttir.

Ufalamada gerekli olan enerji, suyun kullanılması veya kimyasal katkı maddelerinin katı üzerine adsorblanması ile daha da azaltılabilir. Bu durum, yüzey aktif maddenin çatlaklara girebilmesini ve kopma olmadan önce çatlak ucundaki bağ kuvvetini azaltabilmesini sağlayan adsorbsiyon üzerinde yüzey enerjisinin azaltılmasına bağlı olabilir.

Gerçek taneler düzensiz şekillerdir ve ufalama esnasında yapılan yükleme üniform değildir. Ancak noktalar, küçük alanlar ve kontak noktaları vasıtasıyla yükleme gerçekleştirilmektedir. Kırılma esas olarak, darbe ve sürtünme ile sağlanmaktadır ve kaya mekaniği ve yükleme türüne bağlı olarak üç tür kırılma modu (basma, çekme ve kesme) görülebilir.

Düzensiz bir tane sıkıştırma ya da darbe ile kırıldığında ürünler iki ayrı boyut aralıklarına ayrılırlar: çekme çatlağı nedeniyle oluşan iri taneler yükleme noktaları yakınındaki veya çıkıntılardaki kesme kuvveti tarafından oluşturulan sıkıştırma çatlağı

(38)

nedeniyle meydana gelen ince taneler (Şekil 3.3). Yükleme alanının minimize edilmesiyle üretilen ince tanelerin miktarı azaltılabilir ve bu çoğunlukla sıkıştırmalı kırma makinelerinde kıvrımlı kırma yüzeylerinin kullanılmasıyla yapılmaktadır.

Şekil 3.3. kırılmayla oluşturulan çatlaklar.

Hızlı yüklemeye bağlı olarak darbeli kırmada bir tane sıkıştırma esnasında, yavaş yüklemeye göre daha yüksek baskı görmektedir. Bunun sonucunda tane, basit kırılma için gerekli olandan daha fazla enerji emmektedir ve çoğunlukla çekme çatlağı tarafından çabucak kopma eğilimindedir.

Aşınma (kesme çatlağı) daha ince malzemeler üretmektedir ve genellikle arzu edilmektedir. Aşınma, esas olarak pratikte tane-tane etkileşimine (taneler arası ufalanma) bağlı olarak meydana gelmektedir. Eğer bir kırıcı çok hızlı beslenirse ve

(39)

taneler temas ederse tane-tane etkileşimi oluşmakta böylece sıkıştırma kuvvetlerinin derecesi ve bundan dolayı da kesme çatlakları artmaktadır.

Darbeli kırıcılarda ufalama, sıkıştırmadan ziyade serbest düşen tanelere yüksek hızda uygulanan ani darbeler vasıtasıyla yapılmaktadır. Hareketli parçalar, temas ettikleri tanelere kinetik enerjilerinin bir kısmını transfer eden çekiçlerdir. Tanelerde yaratılan iç baskılar çoğunlukla onları parçalamaya yetecek kadar büyüktür. Bu kuvvetler, taneleri bir örs ya da plaka üzerinde çarpmaya maruz bırakarak artırılmaktadır (Bayraktar, 1979).

Sıkıştırma ve darbeyle kırılan malzemelerin durumu arasında önemli farklılık vardır. Daha sonra kırılmaya neden olabilen kuvvet tarafından kırılan malzemede içsel gerilmeler vardır. Darbe, hemen gerilmesiz çatlaklar oluşturmaktadır. Bu gerilimsiz ortam; özellikle zift gibi bağlayıcı maddelerin sonradan yüzeye ilave edildiği tuğla yapımı, yapı ve yol yapımı için kullanılan taşta değerlidir. Bu nedenle darbeli kırıcılar taş ocağı endüstrisinde daha yaygın bir kullanıma sahiptir. Kırma kuvvetleri yavaş olarak uygulandığında (çeneli ve konili kırıcılarda olduğu gibi) plastik olmaya eğilimli cevherlerde sorunsuz kırma verebilirler. Kırma kuvveti darbeli kırıcılar tarafından ani olarak uygulandığında, bu cevher türleri gevrek olma eğilimindedirler (Wills, 1901).

Öğütme ufalamanın en son aşamasıdır; bu aşamada tanelerin boyutu ya kuru ya da yaş olarak darbe ve aşınmanın kombinasyonu tarafından küçültülmektedir. Bu işlem aktarmalı değirmen olarak bilinen silindirik çelik kaplarda yapılmaktadır.

Değirmenin içerisinde serbestçe hareket eden ve böylece cevher tanelerini ufalayan öğütme ortamı olarak bilinen serbest kırma maddeleri içerirler. Öğütme ortamı çelik çubuklar ya da bilyalar, sert kayaç veya bazı durumlarda cevherin kendisi olabilmektedir (Özdağ, 1992).

Cevher; çoğu kez serbestleşmemiş olduğu kadar, serbestleşmiş taneleri de kıran tekrarlamalı rasgele darbelerin sonucu olarak kırıldığından, mekanik etkinlik ve güvenirlik derecesi yüksek olarak geliştirilmelerine rağmen aktarmalı değirmenler,

(40)

enerji açısından aşırı tüketicidirler. Günümüzde öğütmeden önce cevheri ön ısıl işleme tabii tutmak gibi değişik fikirler kabul görmesine rağmen, optimum serbestleşmeyi sağlayacak olan mineral taneleri arasında ki ara yüzeylerde bu darbeleri sağlamanın yolu bulunmamaktadır.

Aktarmalı değirmenlerdeki öğütme; boyut, miktar, hareket tarzı ve değirmendeki ortamın bireysel parçaları arasındaki boşluklar tarafından etkilenmektedir oldukça rijit yüzeyler arasında meydana gelen kırmanın tersine öğütme, rastgele bir işlemdir ve olasılık kanunlarına bağlıdır. Bir cevher tanesinin öğütülme derecesi, ortam şekilleri arasındaki bir zona girme olasılığı ve girdikten sonra meydana gelen bazı oluşumların olasılığıdır. Öğütme birkaç mekanizma vasıtasıyla oluşturulabilir: normal olarak hemen hemen tane yüzeyine uygulanan kuvvetlere bağlı olarak darbe veya sıkıştırma; eğik kuvvetlere bağlı olarak yontma; yüzeylere paralel etki eden kuvvetlere bağlı olarak aşınma (Şekil 3.4). Bu mekanizmalar; taneleri sarmakta ve kırılmaya neden olan elastiklik dereceleri tarafından, belirlenen, belirli limitlerin ötesinde şekillerini değiştirmektedir (Özdağ, 1992).

Şekil 3.4. Öğütmede etkili olan kırılma mekanizmaları: (a) darbe ya da sıkıştırma, (b) koparma, (c) aşındırma.

(41)

3.2 Ufalama Aleti-Tane Şekli İlişkileri

Ufalama işleminde tanelerin aldığı şekil, kristal çatlakları gibi malzeme karakteristiklerine ve uygulanan kırma işleminin özelliğine bağlı olarak oluşabilir.

Ufalanmanın tane şekli üzerine etkileri olduğu bilinmesine rağmen, bu etkileri ölçmek için çok az araştırma yapılmıştır. Bunun nedeni ise, bilimsel olarak kabul edilmiş şekil ölçüm metotlarının ve aletlerin eksikliğidir. Bundan dolayı da yapılan çalışmaların sonuçları arasında uzlaşmazlıklar vardır. Örneğin; Bond (1954), kırılan malzeme karakterinin, kullanılan boyut küçültme makinesinin cinsine göre, ürünün aldığı şekil üzerinde daha fazla bir etkiye sahip olduğunu göz önünde bulundurmaktadır. Benzer şekilde Heywood (1962), ilk kırılmada üretilen tanelerin şeklinin malzemenin karakteristiklerine bağlı olduğunu belirtmiştir. Öte yandan Rose (1961), malzeme özellikleri bir faktör olmasına rağmen, değirmen cinsinin tane şekli üzerine esas etkiye sahip olduğuna işaret etmektedir. Charles (1926) ise, tek yönlü kırılmayla oluşturulan cam tanelerinin şeklinin uygulanan baskının oranına bağlı olduğunu saptamıştır (Kaya et. al., 2002).

Ufalamada kullanılan alet ve aletin uyguladığı kuvvetin cinsine ve şiddetine bağlı olarak çıkan ürünün şekli farklı olabilir. Örneğin, malzemeye uygulanan kuvvetin şiddeti yüksek olduğunda, yani kuvvetli kırma işleminde (massive fracture), çoğalan kırıkların kesişimiyle meydana getirilen keskin kenarlı (köşeli) oldukça düzensiz tanelerin oluşması beklenebilir (Kaya et. al., 1996). Tanelerin; yüzey aşınması (erosion) ya da köşelerde/kenarlarda koparma (chipping) vasıtasıyla sürtünerek aşınması (attrition) halinde, uzaklaştırılan küçük parçalar hayli düzensiz şekillerde olabilmelerine rağmen, tanelerin yuvarlaklaşma olasılığı daha fazladır. Herhangi bir sistemde, baskın olan koşullar genellikle makinenin cinsine ve kırılan tanelerin boyut ve özelliklerine bağlıdır. Genelde tane boyutlarının ve uygulanan basınçların dağılımları olduğundan, ürün şekillerinin bir dağılımının olmasını beklemek uygundur. Gaudin (1926), esas olarak sürtünmeye (attrition) maruz kalan daha büyük tanelerin daha yuvarlak şekilli olma eğiliminde olduğunu, kuvvetli kırılmaya (massive fracture) uğrayan daha ince malzemenin ise tipik olarak daha köşeli/sivri taneler oluşturduğunu gözlemlemiştir

(42)

(Austin et. al., 1990). Kırılmış cam tanelerine dayanan incelemede, Tsubaki ve Jumbo (1979a, 1979b), tane şeklinin tane boyutuyla değiştiği sonucuna varmışlardır.

Holt (1981), ufalama cihazlarının tane şekli üzerine etkisini inceleyen derleme makalesinde, merdaneli kırıcı gibi tek geçişli (single pass) cihazların genellikle köşeli taneler ürettiği, buna karşılık bilyalı değirmenler gibi tutucu sistemlerin (retention systems) daha yuvarlak taneler oluşturduğu sonucuna varmıştır. Dumm ve Hogg bilyalı değirmenlerdeki yuvarlaklaştırma etkisinin artan öğütme süresiyle birlikte daha da etkili hale geldiğini göstermişlerdir (Kaya, et. al., 2002). Durney ve Meloy (1986), şekil karakteristiklerinin kantitatif bir tanımını yapmak için Fourier analizi kullanarak, tek tane (single-particle ) ve tıka basa beslenme (choke-feeding) şartları altında çeneli kırıcıda kırılmış cam tanelerinin şekillerini araştırmışlardır. Diğerlerinden farklı olarak kırma sonuçlarını karşılaştırmışlardır. Karşılaştırdıkları tane boyutları 14x20 meş ve 150x200 meş’tir. Tanelerin kırıcıdan tek seferde geçişi sağlanarak beslenmesi durumunda ürünler epeyce köşeli olduğunu, tıka basa beslenmenin daha yuvarlak taneler meydana getirdiğini belirtmişlerdir.

Kaya ve arkadaşaları (2002), kömür ve kuvars kullanarak, ufalama işlemleri esnasında tane şeklinin değişimini araştırmışlardır. Görüntü analiziyle elde edilen tane profilleriyle belirlenen kantitatif şekil tanımlayıcılarını kullanarak tane şekillerini karakterize etmişlerdir. Tane şekillerini, açısal ve radyal değişkenlik ve uzunluk oranı tanımlamalarıyla belirlemişlerdir. Değişik ufalama metotlarıyla elde edilen tane boyut aralıkları için ölçülen değerlerin dağılımlarının genellikle düzenli seyir izlediğini çoğunlukla da log-normal dağılıma uyduğunu bulmuşlardır. Öğütme işlemlerinde, genel olarak öğütme zamanının artışıyla ortalama ve standart sapmaların artış gösterdiğini saptamışlardır. Ayrıca, öğütme süresinin artışının tanelerin yuvarlaklık değerini artırdığını belirtmişlerdir. Bu çalışmada, ayrıca kuvars ve kömürün bir çeneli kırıcıda aynı koşullarda kırılması ile elde edilen tane fraksiyonlarına (30x40, 50x70, 70x100, 140x200, ve 200x270 meş) ait tane şekillerinin dağılımları da verilmiştir.

Açısal değişkenlik ( angular variability ) dağılımlarına göre; kömür tanelerinin

(43)

şekil dağılımlarının tane boyutuna bağlı olduğunu, kuvars için böyle bir özelliğin olmadığını belirtmektedir. Ayrıca yine Kaya ve arkadaşları (1996), kömür ile yaptıkları bir çalışmada, kuvvetli kırmanın baskın olduğu çeneli kırıcı ile üretilen tanelerin daha düzensiz şekilli olduğunu, değirmende artan öğütme süresiyle birlikte tanelerin daha yuvarlak hale geldiğini belirtmektedirler. Ayrıca siklon ayırımı üzerine tane şeklinin etkisi incelemişler ve daha yüksek uzunluk oranına sahip tanelerin alt akıma gitme eğiliminde olduğunu görmüşlerdir.

Bazı araştırmacılar; bilyalı, çubuklu ve otojen değirmenlerde öğütülmüş kalsit, kuvars, talk ve barit tanelerinin şekil özelliklerini taramalı elektron mikroskobu kullanarak araştırmış ve iki boyutlu olarak tane izdüşümlerinin ana eksenlerini ölçerek uzama ve yuvarlaklık gibi şekil tanımlayıcılarıyla ifade etmişlerdir (Ulusoy, et. al., 2003, 2004a, 2004c; Hiçyılmaz, et. al., 2004; Yekeler, et. al., 2004). Bu çalışmalarda üç farklı öğütme ortamında (bilyalı, çubuklu ve otojen değirmen) öğüttükleri cevherlerin şekil karakterizasyonu için, SEM ile elde edilen görüntüler bilgisayar ortamına aktarılmış ve COREL Draw programı kullanılmıştır. Her bir değirmen ürününe ait tanelerin izdüşümlerinin ana eksenleri, uzunluk (L) ve genişlik (B), manuel olarak ölçülmüştür. Karakterize ettikleri tane boyut aralığı -250+45 µm’dir. Elde edilen verilerle tanelere ait uzunluk oranı ve yuvarlaklık gibi şekil parametreleri bulmuşlardır. Otojen değirmende öğütülen kalsit taneleri en yüksek uzama değerine sahip olurken, çubuklu değirmen en düşük uzama değerine sahip taneler üretilmiştir.

Araştırmacılar aynı koşullarda barit cevherini de her üç değirmende öğütmüşler, bilyalı değirmenin en yüksek uzunluk oranını ve en düşük yuvarlaklık değerini, buna karşılık otojen değirmenin en küçük uzunluk oranını ve en yüksek yuvarlaklık verdiğini bulmuşlardır (Ulusoy, et. al., 2003). Yine aynı araştımacılar tarafından yapılan çalışmalarda, bu kez kuvars ve talk mineralleri üzerinde çalışmalar yapılmıştır.

Çubuklu değirmen ürünlerinin her iki mineral için de en yüksek uzunluk oranı ve en düşük yuvarlaklık derecelerine sahip olduğu bulunmuştur.

Hoşten ve Özbay (1998), tarafından Kef grubuna ait ve oluşum tipi belirtilmeyen kromit cevheriyle yapılan bir çalışmada, cevher çubuklu ve pistonlu pres ufalama

(44)

sistemiyle öğütülmüş ve bu ufalama sistemlerinin mineral serbestleşmesi ve tane şekli üzerine etkisi araştırılmıştır. Çalışmalarda cevheri -600 +425, -425 +300, -300 +212, -212 +150 ve -150 +106 µm. tane boyutlarına sınıflandırılmış ve her fraksiyonda serbestleşme ve tanelerin yuvarlaklık değerlerini görüntü analizi ile tespit etmişlerdir.

Çubuklu değirmen ile elde edilen tane şekillerinin tane boyutuyla değişmediğini, pistonlu pres ile elde edilen tanelerin ise tane boyutu küçüldükçe yuvarlıklarının azaldığını bulmuşlardır. Ayrıca piston pres ufalamayla elde edilen tane şekillerinin ince boyutlarda çubuklu değirmene göre daha az yuvarlak olduğunu belirtmişlerdir.

Yine uygulanan basınç artışıyla ince taneler için yuvarlaklığın arttığı sonucuna varmışlardır. Bu artışın daha az yuvarlak tanelerin yeniden kırılmalarıyla daha düzgün görünüşler sergilediğini ve daha ince tanelerde şekil değişikliklerinde değişimler yaptığını belirtmişlerdir. Ayrıca önerilen bu etkiyi desteklemek için daha ince boyutlardaki (-106 µm) şekil ölçümlerinin yapılması gerektiğini önermişlerdir.

Bilyalı değirmenlerde öğütme, bilyaların ve cevher tanelerinin nokta temasıyla yapılmaktayken, çubuklu değirmende gerçekleşen öğütme hareketi cevher taneleri üzerine çubukların bir hat boyunca temas etmesiyle oluşmaktadır. Otojen değirmenlerde ise cevher içindeki kırılmalar esasen çelik öğütme ortamına kıyasla, daha hafif hareket yüzünden tane veya kristal sınırlarında yapılmaktadır. Bu durum genellikle aşırı öğütmeyi en aza indirdiğinden minerallerin serbestleşmesi için istenen bir işlemdir (Wills,1981; Digre 1988; Forssberg and Zhai, 1985).

Tane şeklinin flotasyon verimi üzerine etkisini bir çok araştırmacı incelemiş ve farklı görüşler ileri sürmüşlerdir. Örneğin; Forssberg ve Zhai (1985), otojen öğütmenin flotasyonda daha yüksek verimlerle sonuçlanan, daha düşük pürüzlülüğe sahip yuvarlak taneler oluşturduğunu belirtmektedir. Hiçyılmaz ve arkadaşları (1997), yüksek yuvarlaklığa ve düşük uzunluk oranına sahip tanelerin Hallimond tüpündeki flotasyonunda verimin yüksek olduğunu ve yüzey pürüzlülüğünün flatasyon üzerine ters etkisi olduğunu belirtirken, bazı araştırmalarda ise daha yuvarlak ve pürüzlü olan tanelerin flotasyon verimini düşürdüğü iddia edilmektedir (Ulusoy, et.al.,2004a, 2004c;

Hiçyılmaz et. al., 2005). Bu konuda detaylı araştırmaların yapılması gerekmektedir.

(45)

BÖLÜM 4

GÖRÜNTÜ ANALİZİ

Görüntülerdeki verilerin elle alınması yavaş ve sıkıcı bir işlemdir, ayrıca önemli ölçüde hatalar yapılmaktadır. Bu yüzden günümüzde tamamen otomatik görüntü analizi sistemleri, elle ve yarı otomatik olarak yapılan görüntü analizlerinin yerini almaya başlamıştır. Tüm görüntü analiz sistemleri, görüntüler üzerinde ölçüm yapabilmek için, görüntüleri elektrik sinyallerine dönüştüren tarama teknikleri kullanılmaktadır.

Görüntü analiz sistemleri, tanelerin görüntülenmesine, tane görüntüsünün sayısallaştırılmasına daha sonra bir bilgisayarda gri seviye matrisleri olarak görüntünün saklanmasına ve kenar koordinatlarını bulmak için bir algoritmanın kullanımına dayalıdır. Bu işlemin kendi başına olması zor bir iştir fakat kenar noktaları elverişli olduğunda, genellikle analiz hızlı bir şekilde yapılmaktadır. Sayısallaştırma hızı önemlidir, çünkü tane ölçüm sonuçları istatistiksel olarak değerlendirilecekse, çok sayıda taneyi analiz edebilmek için yüksek sayısallaştırma hızı gerekir.

Görüntü analizi, tane şeklini direkt olarak ölçebilmektedir. Bazı ölçümlerin oranları, tane şeklini tanımlamak için kullanılmaktadır. (Allen, 1997) Ayrıca tane sınırlarını, bünyesindeki değişik algoritmalarla belirleyen görüntü analizi teknikleri mevcuttur. Bunlar, Fourier analizi (Meloy, 1977a, 1977b) ve Fraktal analizidir (Clark and Meloy, 1988; Bellouti, et. al., 1997; Kaye, 1997; Kaye, et. al., 1998a, 1998b; Tang, et. al., 1999).

Bu çalışmada Clemex Vision görüntü analiz cihazı kullanıldı ve bu cihaz ile ölçülen tane şekli tanımları kaydedildi.

(46)

Bu program resim üzerinden ölçüm yapmaktadır. Resmi bilgisayar ortamında piksellere ayırmaktadır ve alan hesabı için resimdeki renk değişikliklerinden yararlanmaktadır. Aynı şekilde tanenin çevresini de renk değişiminin başladığı noktaları ölçerek hesaplamaktadır.

4.4.11.. CClleemmeexx VVııssııoonn PPee 33..55 GGöörrüünnttüü AAnnaalliizz CCiihhaazzıı

Ş

Şeekkiill 44..11.. CClleemmeexx VViissiioonn GGöörrüünnttüü AAnnaalliizz CCiihhaazzıı

CLEMEX görüntü analiz cihazı ile parlak yada ince kesitlerden HSI (Hue, Saturation, Intensity) özelliği kullanılarak elde edilen görüntü bir video kamera ile bilgisayara aktarılabilmekte ve görüntüdeki her farklı mineral farklı renklerde tanımlanarak ölçümler yapılabilmektedir

Dünyanın en önde gelen yazılım firmalarından Clemex Corp.'un en güçlü görüntü analiz yazılımı, Clemex PE, tane boyutu analizinden partikül sayımına tüm gerekli donanım bileşenlerini içeren eklenebilir bağımsız bir çözüm ortağı, anlaşılması kolay ve sizi basitçe özel görüntü analiz makroları yazmak için yönlendiren yardımcı bir güçtür.