, 0
&
( 7
TÜRKİYE 24. ULUSLARARASI MADENCİLİK KONGRESİ BİLDİRİLER KİTABI
14-17 NİSAN 2015 / ANTALYA
Dr. Mehtap GÜLSÜN KILIÇ Öznur ÖNEL Dr. Hakan BAŞARIR Dr. Mehmet KARADENİZ Elif TORUN BİLGİÇ
EDİTÖRLER
TMMOB
MADEN MÜHENDİSLERİ ODASI
IMCET2015 / ANTALYA / TÜRKİYE / 14-17 NİSAN
TÜRKİYE 24. ULUSLARARASI MADENCİLİK KONGRESİ VE SERGİSİ
BİLDİRİLER KİTABI
EDİTÖRLER DU MHKWDS GOVQ KÕlÕç
Öznur Önel Dr. Hakan BaúarÕr Dr. Mehmet Karadeniz
Elif Torun Bilgiç
TMMOB M$'(1Mh+(1'ø6/(5øO'$6, Chamber of Mining Engineers of Turkey
Bu Kongre TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir.
(Türkiye Bilimsel ve teknolojik Araştırma Kurumu)
Tüm hakları saklıdır © 2015
ISBN: 978-605-01-0705-0
Baskı: TMMOB Maden Mühendisleri Odası Selanik Cad. 19/4 Kızılay-Ankara
Tel : +90 312 425 10 80 Faks : +90 312 417 52 90
www.maden.org.tr maden@maden.org.tr
Kongrede yer bütün bildiriler Editörler tarafından bilimsel kurulda yer alan üyelerden en az ikisinin yaptığı değerlendirmeler dikkate alarak seçilmiştir.
Bildirilerin içeriği tamamen yazar/yazarların sorumluluğundadır ve Maden Mühendisleri Odası bu konuda herhangi bir yükümlülük taşımamaktadır.
Kongrede yer alan bildirilerin herhangi bir kısmının veya tamamının odanın yazılı izni olmaksızın ticari amaçlı olarak çoğaltımı, dağıtımı veya saklanması yasaktır.
Maden Mühendisleri Odası Yönetim Kurulu Başkan
II. Başkan Sekreter Üyeler
Kongre Yürütme Kurulu Başkan
II. Başkan Sekreter Sayman Üyeler
: Ayhan YÜKSEL : Hüseyin Can DOĞAN : Mehmet ÖZYURT : Necmi ERGİN
Mehmet ZAMAN Emre DEMİR
Emra Ergüzeloğlu KARATAŞ
Nadir AVŞAROĞLU Dr. Hakan BAŞARIR Şadiye BENGÜ Elif TORUN BİLGİÇ Necmi ERGİN Pelin KERTMEN
Dr. Mehtap GÜLSÜN KILIÇ Öznür ÖNEL
Ali ÖNEMLİ Davut ÖZLEN Dr. Nejat TAMZOK Tuğba TOKER
Muharrem TORALIOĞLU : Dr. Bülent TOKA
: Dr. Mehmet KARADENİZ : Niyazi KARADENİZ : Mehmet ÖZYURT : M. Erşat AKYAZILI
Bilim Kurulu
Dr. A. Ekrem YÜCE Dr. Jan DRYZMALA
Dr. Abbas TAHERI Dr. John MEECH
Dr. Abdülhadi Erdal ÖZDENİZ Dr. John STURGUL
Dr. Abdullah SEYRANKAYA Dr. Jörg BENNDORF
Dr. Abdurrahman DALGIÇ Dr. Kaan ERARSLAN
Dr. Adem ERSOY Dr. Kadri DAĞDELEN
Dr. Agnieszka SUROWIAK Dr. Kemal BARIŞ
Dr. Agus Pulung SASMITO Dr. Kemal BİLİR
Dr. Ahmet Hamdi DELİORMANLI Dr. Kerim AYDINER Ahmet Güneş YARDIMCI Dr. Kerim KÜÇÜK
Dr. Ahmet Mahmut KILIÇ Dr. Kevin BROWN
Dr. Ahmet ÖZARSLAN Dr. Kremena DEDELYANOVA
Dr. Ahmet ŞENTÜRK Dr. Ljudmilla BOKÁNYI
Dr. Alaaddin ÇAKIR Dr. M. Erdinç BİLİR
Dr. Alaettin KILIÇ Dr. M. Kemal ÖZFIRAT
Dr. Ali Ekrem ARITAN Dr. M. Saim SARAÇ
Dr. Ali İhsan AROL Dr. M.Suat DELİBALTA
Ali ÖNEMLİ Dr. Mahmut PARLAKTUNA
Dr. Ali Osman YILMAZ Dr. Malcolm SCOBLE
Ali Rıza KILIÇ Dr. Maria E. HOLUSZKO
Dr. Ali SARIIŞIK Dr. Meftuni YEKELER
Dr. Ali UÇAR Dr. Mehmet Ali HİNDİSTAN
Dr. Andre XAVIER Dr. Mehmet KARADENİZ
Dr. Antonio NIETO Mehmet KAYADELEN
Dr. Antonio ZUCCA Dr. Mehmet KIZIL
Asım KUTLUATA Dr. Mehmet SARI
Dr. Askeri KARAKUŞ Dr. Mehmet TANRIVERDİ
Dr. Ata Utku AKÇİL Dr. Mehtap Gülsün KILIÇ
Dr. Ataç BAŞÇETİN Dr. Melih GENİŞ
Dr. Atilla CEYLANOĞLU Dr. Melih İPHAR
Dr. Ayhan KESİMAL Dr. Metin UÇURUM
Dr. Aykut AKGÜN Dr. Michael A. ZHURAVKOV
Dr. Bahri ERSOY Dr. Mohan YELLISHETTY
Dr. Bahtiyar ÜNVER Dr. Morteza Gholi OSANLOO
Dr. Bayram ERÇIKDI Dr. Murat ERDEMOĞLU
Dr. Bayram KAHRAMAN Dr. Murat KARAKUŞ
Dr. Bekir GENÇ Dr. Mustafa AYHAN
Dr. Bern KLEIN Dr. Mustafa ÇINAR
Dr. Bülent ERDEM Dr. Mustafa ÇIRAK
Dr. Bülent TOKA Dr. Mustafa Kemal EMİL
Dr. Bülent TÜTMEZ Dr. Mustafa KUMRAL
Dr. C. Okay AKSOY Dr. Mustafa ÖNDER
Dr. Çağatay PAMUKÇU Dr. N. Erhan YAŞITLI
Dr. Carlos Hoffmann SAMPAIO Dr. N. Metin CAN
Dr. Celal KARPUZ Dr. Naci Emre ALTUN
Dr. Cem ŞENSÖĞÜT Nadir AVŞAROĞLU
Dr. Cenk GÜRAY Dr. Nazife ERARSLAN
Dr. Çetin HOŞTEN Necati YILDIZ
Dr. Çiğdem KELEŞ Dr. Necmettin ÇETİN
Dr. Cihan DOĞRUÖZ Dr. Nejat TAMZOK
Dr. Cyril O’CONNOR Dr. Niyazi BİLİM
Dr. Dee BRADSHAW Dr. Nuh BİLGİN
Dr. Deniz AYDIN Dr. Nural KUYUCAK
Dr. Deniz TUMAÇ Dr. Nuray DEMİREL
Dr. Didem EREN SARICI Dr. Nuray KARAPINAR
Dr. Doğan KARAKUŞ Dr. Nuray TOKGÖZ
Dr. E. Yener YAZICI Dr. Nuri Ali AKÇIN
Dr. E.İlknur CÖCEN Dr. Okan SU
Dr. Eleonora WIDZYK-CAPEHART Dr. Oktay BAYAT
Dr. Elizabeth MAKHATHA Dr. Olgaç M. KANGAL
Dr. Emin Cafer ÇİLEK Dr. Ömürden GENÇ
Dr. Emrah Tuğcan TUZCU Dr. Önder UYSAL
Dr. Ercan EMİR Dr. Osman SİVRİKAYA
Dr. Ercüment YALÇIN Dr. Osman Zeki HEKİMOĞLU
Dr. Erdoğan KAYMAKÇI Dr. Özcan GÜLSOY
Dr. Eren Caner ORHAN Dr. Özgür AKKOYUN
Dr. Erhan ÇETİN Dr. Özlem BIÇAK
Dr. Erhan TERCAN Dr. Özlem KAYA
Dr. Erkan ÖZKAN Dr. Paul HAGAN
Dr. Erkan TOPAL Dr. Petr SOLOZHENKIN
Dr. Erkin NASUF Dr. Phillip STOTHARD
Dr. Erol KAYA Dr. Pier Paolo MANCA
Dr. Evren ÖZBAYOĞLU Dr. Raj SINGHAL
Dr. F. Deniz ÖZTÜRK Dr. Richard Minnitt ECON
Dr. Fatih BAYRAM Dr. Rudrajit MITRA
Dr. Ferdi CİHANGİR Dr. Sabiha KOCA
Dr. Fikri KAHRAMAN Dr. Sair KAHRAMAN
Dr. Giorgio MASSACCI Dr. Sait KIZGUT
Dr. Givemore SAKAHUNI Dr. Savaş ÖZÜN
Dr. Gökhan AYDIN Dr. Seher ATA
Dr. Graeme JAMESON Dr. Selamet G. ERÇELEBİ
Dr. Gülay BULUT Dr. Selçuk SAMANLI
Dr. Gülhan ÖZBAYOĞLU Dr. Serhat AKIN
Dr. Gülşen TOZSİN Dr. Serkan SAYDAM
Dr. Güneş ERTUNÇ Dr. Sevgi GÜRCAN
Dr. Gürcan KONAK Dr. Şevket DURUCAN
Dr. Güzide Meltem LÜLE Dr. Seyfi KULAKSIZ
Dr. Güzin Gülsev UYAR Dr. Seyhan ÖNDER
Dr. Hacı DEVECİ Dr. Sezai ŞEN
Dr. Hakan BAŞARIR Dr. Sinan Turhan ERDOĞAN
Dr. Hakan TUNÇDEMİR Dr. Suphi URAL
Hakkı ÖKTEM Dr. Taki GÜLER
Dr. Haldun KURAMA Dr. Tarkeshwar KUMAR
Dr. Halil İPEK Dr. Tevfik GÜYAGÜLER
Dr. Halil KÖSE Dr. Tolga DEPÇİ
Dr. Hanifi ÇOPUR Dr. Tomasz NIEDOBA
Dr. Hasan ÇİFTÇİ Dr. Tuğrul ÜNLÜ
Dr. Hasan HACIFAZLIOĞLU Dr. Tuncay USLU
Dr. Hasan ÖZTÜRK Dr. Tuncel YEGÜLALP
Dr. Hikmet SİS Dr. Turan BATAR
Dr. Hürriyet AKDAŞ Dr. Turgay ONARGAN
Dr. Hüseyin ANKARA Dr. Türker HÜDAVERDİ
Dr. Hüseyin YAVUZ Dr. U. Gökhan AKKAYA
Dr. İ.Sedat BÜYÜKSAĞIŞ Dr. Uğur DEMİR
Dr. İbrahim ALP Dr. Uğur ÖZBAY
Dr. İbrahim ÇAVUŞOĞLU Dr. Uğur ULUSOY
Dr. İbrahim OCAK Dr. Ümit ATALAY
Dr. İbrahim ONUR Dr. Ümit ÖZER
Dr. İbrahim UĞUR Dr. Vedat ARSLAN
Dr. İhsan ÖZKAN Dr. Vedat DENİZ
Dr. İhsan ÖZTÜRK Dr. Vedat DİDARİ
Dr. İlgin KURŞUN Dr. Vladimir E VIGDERGAUZ
Dr. İlkay Bengü ÇELİK Dr. Volkan BOZKURT
Dr. İlker ACAR Dr. W. Scott DUNBAR
Dr. İlknur EROL Dr. Yadigar Vasfi MÜFTÜOĞLU
Dr. Irena GRIGOROVA Dr. Yakup UMUCU
Dr. İrfan Celal ENGİN Dr. Yaşar KASAP
İrfan GÜVEN Dr. Yaşar KİBİCİ
Dr. İsmail BENTLİ Dr. Zekeriya DURAN
Dr. Ivan NISHKOV Dr. Zeki KARACA
Dr. İzzet KARAKURT
Malatya-Arguvan Linyitlerinin Gravite Yöntemleriyle Zenginleştirilmesi
A. Aksoğan Korkmaz, İ. Bentli, H. Sis 676
Selimoğlu (Divriği-Sivas) Linyitlerinin Yıkanabilirliği
M. Birinci ve H. Sis 682
Yüksek Kül-Kükürt İçerikli Toz Boyutlu Kömürün Flotasyon ile Temizlenmesi
E. Şahinoğlu 689
Yüksek Kül-Kükürt İçerikli Toz Kömürün Farklı Yağlar ile Aglomerasyonu
E. Şahinoğlu ve T. Uslu 694
ENDÜSTRİYEL HAMMADELER VE KIYMETLİ METALLER Batı Toroslar, Beydağları Otoktonu Mermer Yatakları
N. Kun ve M. Kun 701
Bazı Doğal Taşların Farklı Koşullar Altında Dayanım Değerlerinin Değişiminin İncelenmesi
D. Akbay, N. Şengün, S. Demirdağ, R. Altındağ, ve İ. Uğur 710
Borlu Betonların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması
H. Sarıkaya ve R. Altındağ 718
Farklı Doğal Taşların Isıl Yalıtım Performanslarının Değerlendirilmesi
M. Kun ve B. Tufan 725
Farklı Olivin Cevherlerinin Yıkanabilirliğinin Araştırılması
Y. Umucu, A. Hatipoğlu, B. Tamgüç, T. Tunay, V. Deniz, Ş. Caran, ve R. Dakduklu 732 Farklı Ortam Koşullarında Çarpma Dayanımı ile Kireçtaşlarının Performanslarının
Araştırılması
G. Sarıışık, E. Özkan, ve A. Şentürk 737
Granit Numunelerin Yüksek Sıcaklıklarda Fiziko-Mekanik Özelliklerindeki Değişimin İncelenmesi
A. Sakcalı, H. Yavuz, ve H. Cevizci 750
Kapadokya (Nevşehir) Bölgesi Volkanik Tüf Tozları ile Polimer Esaslı Kompozit Malzeme Üretimi
İ. Çınar, C. Şensöğüt, ve M. Sınıksaran 757
Kireçtaşlarında Kayma Direnci ve Yüzey Pürüzlülüğünün Kayma Potansiyeline Olan Etkisinin İncelenmesi
G. Coşkun, A. Sarıışık, G. Sarıışık, ve H. Akdaş 765
Kolemanit Atıklarının Mekanik Hücre, Flotasyon Kolonu ve Jameson Hücresiyle Zenginleştirilebilirliğinin Araştırılması
A. Uçar, O. Şahbaz, ve B. Öteyaka 775
Kolemanit Atıklarının Mekanik Hücre, Flotasyon Kolonu ve Jameson Hücresiyle Zenginleştirilebilirliğinin Araştırılması
Investigation of the Beneficiation of Colemanite Tailings Utilizing Mechanical Cell, Froth Column and Jameson Cell
A.Ucar, O. Sahbaz
Dumlupınar Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü 43270 Kütahya, Turkey B.Öteyaka
Osmangazi Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, 26100 Eskişehir, Turkey
ÖZET Bu çalışmada; Emet –Espey konsantratör tesisi artık barajında bulunan bor minerallerini kazanabilmek amacıyla mekanik flotasyon hücresi, flotasyon kolonu ve Jameson flotasyon hücresi kullanılarak deneysel çalışmalar yapılmış ve verim ve tenör üzerine parametrelerin etkileri araştırılarak en iyi performansa sahip flotasyon yöntemi belirlenmeye çalışılmıştır. Flotasyon çalışmaları için numunenin tane boyutu 150 μm’nin altına indirilmiştir. Ayrıca flotasyonda şlamın olumsuz etkisi nedeniylede %34.32 oranındaki
%11.08 B2O3 içerikli 38 μm boyut grubu numuneden uzaklaştırılmıştır. Yapılan flotasyon deneyleri sonucunda her üç flotasyon aletinde de yaklaşık olarak %99 zenginleştirme verimi ile %46 B2O3 tenörlü konsantresi elde edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Kolemanit atıkları, mekanik flotasyon, kolon flotasyonu, Jameson hücre ABSTRACT In this study, three different flotation devices, namely, the Jameson cell, mechanical flotation cell and flotation column were used to beneficiate the colemanite tailing from the tailing pond of the Emet-Espey Boron Concentrator. The comparisons of the devices were investigated in terms of recovery and grade achieved by the devices. The size of the flotation feed is reduced to 150 μm. Later, -38 μm was removed to get rid of the negative effect of slime, with 11.08% B2O3 and amounting to 34.32% of the feed. It was found that, all devices showed similar performance in terms of recovery and grade as 99% and 46% B2O3
respectively.
Keywords: Colemanite tailings, mechanical flotation, column flotation, Jameson cell
1 GENEL BİLGİLER
Bor cevheri, ülkemizin sahip olduğu en önemli stratejik doğal hammaddelerden biridir. Dünya genelinde 250’nin üzerinde kullanım alanına sahip olan bor ve bileşikleri, gelişen teknoloji ile birlikte gün geçtikçe dünya ekonomisinde önemi artan, vazgeçilmez endüstriyel maddedir.
Dünya bor rezervlerinin %70’inden fazlası Kütahya, Eskişehir, Balıkesir ve Bursa bölgelerinde bulunmaktadır. Bütün bu yataklarda bulunan bor mineralleri
(Kolemanit, üleksit, boraks vb.) killer ve karbonatlı minerallerle beraber bulunmaktadır (Veeramasuneni 1996, Çelik 2002, Koca 2004, Köse 1989). Bor minerallerini zenginleştirmek için genelde konvansiyonel yöntemler; boyut küçültme, takiben yıkama ile kil minerallerini dağıtma ve sonrasında sınıflandırma
uygulanmaktadır. (Sönmez 1996, Veeramasuneni 1996, Gül 2004, 2006, Çelik
2002, Koca 2004). Bu zenginleştirme işlemleri sonucunda önemli oranlarda bor
Türkiye 24. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Sergisi, 14-17 Nisan 2015, ANTALYA
775
içeren kaba ve ince atıklar ortaya çıkmakta ve büyük barajlarda ve alanlarda depolanmaktadır. Bu durum çevre ve görüntü kirliliğine, ayrıca ekonomik olarak önemli kayıplara sebep olmaktadır. (Sönmez 1996, Erkal 1992, Yarar 1971). Kullanım alanı oldukça fazla ve ekonomik değeri yüksek olan bor minerallerinin bu olumsuz durum için uygun zenginleştirme yöntemleri ve performansı yüksek zenginleştirme aletleri kullanılmalıdır.
Bor cevherinin zenginleştirildiği ve önemli oranda bor içeren atık oluşan tesislerden biri de Kütahya-Emet-Espey bölgesi Kolemanit cevheri zenginleştirme tesisidir. Bu tesiste yılda -3 mm tane boyutlu 150 bin ton artık da Espey atık barajına atılmaktadır. Kolemanitin kırılgan bir yapıya sahip olması nedeni ile zenginleştirme sırasında kil ile beraber kolemanit de ince boyuta geçmekte ve atıktaki B2O3 tenörü
%26’lara kadar çıkmaktadır. (Gül 2004, 2006). Böylece tesiste ortaya çıkan bu kayıp barajda her geçen gün artarak değerlendirilmeyi bekleyen önemli bir potansiyel oluşturmuştur. Barajın gittikçe büyümesi hem baraj inşaat maliyetleri, depolama sorunları ve tesis kaybı nedenleriyle büyük ekonomik giderlere hem de çevre kirliliğine yol açmaktadır. Sonuç olarak bor artıkları çevresel ve ekonomik açıdan çözüm bekleyen önemli bir problemdir.
Bu sorunlara çözüm bulabilmek için kolemanit artıklarına, kil dağıtma + sınıflandırma, ısıl işlem, elektrostatik ayırma, manyetik ayırma, ultrasonik dağıtma ya da bunlardan birkaçının kombinezonu şeklinde zenginleştirme çalışmaları yapılmıştır (Sönmez 1996, Gül 2004, Erkal 1992, Özkan 2004, Özkan 1994, Özdağ 1988, Yamık 2004). Bu çalışmalardan bir kısmı kolemanit artıklarının flotasyonu (Köse 1989, Gül 2006, Yarar 1971, Özkan 1996) ile ilgili olmasına rağmen sorunu çözecek bir yöntem olamamıştır. Ayrıca çeşitli bor yataklarından alınan numunelerden kolemanit mineralini kazanmak için flotasyon çalışmaları da yapılmış (Veeramasuneni 1996, Çelik 2002, Koca 2004, Köse 1989, Nalaskowski 1998),
fakat bu çalışmalarda da yeterli başarı elde edilememiştir.
Kolemanit hem anyonik (genellikle sülfonatlar) hem de katyonik (aminler) toplayıcılarla kolaylıkla yüzdürülebilir (Çelik 2002, Çelik 1998, Koca 2003, Koca 2004, Gül 2006, Yarar 1971). Fakat kolemanit flotasyonundaki en önemli sorun şlam (kil) kaplamadır. Şlamın çok az miktarı bile flotasyonu engellemeye yeterlidir (Çelik 2002, Çelik 1998, Köse 1989, Özkan 1994, Koca 2003). Bu nedenle birçok araştırmacı flotasyondan önce 0,01 ile 0,075 mm boyutları arasında bir boyutun altını şlam olarak uzaklaştırmıştır (Özkan 2004, Özkan 1994, Özkan 1993, Çelik 1998).
Bu çalışma; Emet-Espey tesis atıklarının mekanik hücre, flotasyon kolonu ve Jameson hücresi ile zenginleştirme çalışmalarının (Uçar vd 2008, Uçar ve Yargan 2009, Uçar vd 2013, Ucar vd 2014) bir karşılaştırmasını içermektedir. Böylece çalışılan şartlarda en uygun flotasyon metodu ortaya çıkarılmaya çalışılmıştır.
2 DENEYSEL ÇALIŞMALAR 2.1 Malzeme
Deneylerde Kütahya-Emet bölgesinde faaliyet gösteren Emet Etibor Genel Müdürlüğü, Espey Konsantratör tesisi atık barajından alınan numuneler kullanılmıştır.
Atık barajının değişik noktalarından alınan temsili numuneler, Dumlupınar Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü Cevher Hazırlama Laboratuvarına getirilmiştir. Numune, içinde bulunan nemin uzaklaştırılması için laboratuvar ortamında kurutulmuştur. Daha sonra numuneden;
numune bölücü ve konileme-dörtleme ile elek analizi, kimyasal analiz, mineralojik analiz ve zenginleştirme deneyleri için temsili örnekler alınmış ve torbalanmıştır.
Deneylerde kullanılan numunenin kimyasal analizi Emet Etibor Genel Müdürlüğünde ARL Brand 8680+ model X- Işınları Floresans (XRF) cihazında yapılmış ve sonuçlar Çizelge 1’de verilmiştir.
Numunenin tane boyut analizi Çizelge 2’de verilmiştir.
Uçar, Şahbaz ve Öteyaka
776
Çizelge 1 Numunenin kimyasal analizi.
İçerik Miktar,% İçerik Miktar, % B2O3 26.3 SO3 0.953
CO2 11.3 K2O 2.38 Na2O 0.191 CaO 13 MgO 6.29 Fe2O3 2.85 Al2O3 8.3 As2O3 0.448 SiO2 25.7 SrO 0.612 P2O5 0.128
Çizelge 2 Emet Espey atık barajından alınan numunenin tane boyutuna bağlı tenörü.
Elek Boyutu, µm
Kümülatif
elek altı, % B2O3,
% -3000+1000 100 40.64 -1000+500 97.14 40.96 -500+425 89.56 41.97 -425+250 80.78 39.27 -250+212 63.21 42.39 -212+180 58.72 40.83 -180+150 50.72 37.88 -150+125 45.52 35.07 -125+106 42.41 28.13 -106+75 39.7 31.28 -75+53 36.34 36.35 -53+38 33.38 31.5
-38 32.58 9.3
Toplam - 26.3
Şimdiye kadar mekanik hücre ile yapılan araştırmalara göre (Yargan 2007, Koca 2003, Çelik 1998, Köse 1989, Çelik 2002) kolemanit flotasyonu için en uygun tane boyutunun 150 μm olduğunu bildirdikleri için, bu boyut referans alınarak flotasyon deneyleri bu boyutta yapılmıştır. Bu nedenle numune bu boyutun altına öğütülmüştür.
Öğütülen numunenin elek analizi Çizelge 3’de sunulmuştur.
Çizelge 3 -150 μm’ye öğütülmüş numunenin elek analizi.
Elek
boyutu, µm
Kümülatif
elek altı, % B2O3, % -150+106 100 35.20 -106+75 61.17 36.90 -75+53 44.20 35.20 -53+38 36.65 34.10
-38 34.32 12.87
Toplam 27.79
Ayrıca kolemanit yüzeyine şlam kaplama nedeniyle flotasyonun engellendiği de daha önce yapılmış çalışmalarda (Çelik 2002, Çelik 1998, Köse 1989, Özkan 1994, Koca 2003, Yargan 2007) ortaya konmuştur. Bu nedenle 38 μm’nin altı atılarak elde edilen - 150+38 μm boyut grubunda flotasyon çalışmaları yapılmıştır. Şlam uzaklaştırıldıktan sonra artığın B2O3 içeriği
%26.3’ten %36.8’e yükselmiştir.
Flotasyon deneylerinde bastırıcı olarak ticari mısır nişastası, toplayıcı olarak Cytec firması tarafından üretilen sülfanat tipi R801 (%1’lik) toplayıcısı, köpürtücü olarak MIBC ve şebeke suyu kullanılmıştır.
Çalışmalardaki bütün B2O3 analizlerinde titrimetrik analiz yöntemi kullanılmıştır.
Kolemanit yaklaşık olarak pH 9±0.4’de tampon özelliği gösterdiği (Yarar 1971, Çelik 2002) için deneyler doğal pH da yürütülmüştür.
2.2 Yöntem
2.2.1 Mekanik hücre
Kolemanit minerali flotasyon deneyleri 1 lt’lik laboratuvar tip Denver flotasyon hücresi (Şek. 1) ile 1250 d/d’lık pervane devir hızında yapılmıştır. Klasik mekanik flotasyon hücresinde yapılan deneylerin şartları aşağıda verilmiştir (Uçar 2008);
2.2.2 Klasik flotasyon kolonu
Kolemanit mineralini flotasyon kolon tekniği ile kazanabilmek için flotasyon deneyleri Şekil 1’deki kolon flotasyonu ile yapılmıştır.
Flotasyon kolonu pleksiglastan yapılmış olup, 6 cm çapında, 5.20 m uzunluğundadır.
Kabarcık üreteci ise paslanmaz çelikten imal edilmiştir. Kullanılan flotasyon kolonundaki tüm debiler, debimetrelerce ölçülerek kontrol edilmiştir (Şek. 1).
Karıştırma hızı (d/d) Katı oranı (%K) pH
Toplayıcı miktarı (Qt) (g/t) Bastırıcı miktarı (Qb) (g/t Koşullandırma süresi (dk)
: : : : : :
1250 20, 25, 30
8.83 (Ortam pH’sı) 2500
350, 500, 650, 800 2+5
Türkiye 24. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Sergisi, 14-17 Nisan 2015, ANTALYA
777
Kolon flotasyon çalışma parametreleri ve değerleri aşağıda verilmiştir (Uçar 2013);
Şekil 1. Deneylerde kullanıla mekhanik hücre, klasik kolon ve Jameson hücresi şekli.
2.2.3 Jameson flotasyon hücresi
Flotasyon çalışmaları Şekil 1’de verilen ve 2004 yılında tasarımını Prof. Dr. Graeme Jameson’ın yardımlarıyla Prof. Dr. Bahri Öteyaka’nın yaptığı Jameson flotasyon hücresinde yapılmıştır. Sistemde;
koşullandırma tankından pülpün düşeyboruya yüksek basınç (90- 150 kPa) altında besleyebilmek için santrifüj tipi bir pompa, yıkama suyu için peristaltik pompa, besleme basıncını ölçmek için manometre, besleme-atık debimetreleri ve giren hava miktarının ölçülebilmesi için hava debimetresi (anemometresi) bulunmaktadır.
Deneysel çalışmalardaki uygun çalışma parametreleri (Uçar 2014);
Bütün flotasyon çalışmaları tek kademe ve açık devre olarak yapılmıştır.
Köpürtücü miktarı (QK) Bastırıcı miktarı (Qbas) Toplayıcı miktarı (QT) Katı oranı (%K) Koşullandırma süresi Yüzeysel artık hızı (Ja) Yüzeysel besleme hızı (Jb) Yüzeysel hava hızı (Jh)
Yüzeysel yıkama suyu hızı (Jys) Bias faktörü (JB)
: : : : : : : : : :
60 - 90 ppm 600 g/t 2500 g/t 10 2+5 dk.
1,02 cm/sn 1 cm/sn
0.5,1,1.5,1.75 cm/sn 0.2,0.3,0.4 cm/sn 0.1, 0.2, 0.3, 0.9
Kıvam zamanı (tk) Pülp debisi
Yıkama suyu debisi (Qys) Katı oranı (%K)
Hava hızı (Vh)
Köpürtücü miktarı (QK) Toplayıcı miktarı (QT) Jet uzunluğu (Lj) Dalma derinliği (dh)
: : : : : : : : :
2+5 dak 11.4 l/dak 1.9 l/dak
%2.5 27 cm/sn 60 ppm 3500 g/t 2-9 cm 20-50 cm
Uçar, Şahbaz ve Öteyaka
778
3 SONUÇLAR ve TARTIŞMA
3.1 Kimyasal, Mineralojik ve Tane Boyu Analizleri
Emet-Espey atık barajından alınan numunenin kimyasal analizleri incelendiğinde (Çiz. 1) atık tenörünün %26,3 B2O3 olduğu görülür. Bu tenör başka ülkeler için tesis giriş tenörüdür. Ayrıca konsantrede istenmeyen As2O3 oranı da
%0,448’dir.
Atık barajı numunesi ile yapılan mineralojik analizlere göre, atık barajı numunesinde daha çok kolemanit, montmorillonit, illit ve kuvars bulunmakta Daha az olarak da kalsit, dolomit ve sanidin bulunmaktadır. Bu sonuçlar kimyasal analizle uyumludur. Ayrıca kimyasal analizde arsenik olması ve numunenin gözle ve mikroskopla incelenmesi sonucunda bu numunenin içerisinde realgar ve orpiment minerallerinin olduğu tespit edilmiştir (Uçar 2009).
Tane boyutu analizine göre de numunenin -3 mm boyutunda olduğu Çizelge 2’den görülmektedir.
3.2 Kolemanit Flotasyonu
Flotasyon genellikle düşük tenörlü ve ince boyutta serbestleşen, diğer yöntemlerle ekonomik olarak zenginleştirilemeyen minerallerin zenginleştirilmesinde kullanılan kompleks bir zenginleştirme yöntemidir.
Flotasyon tekniğinin başarısı, uygun çalışma parametrelerinin yanında kullanılan cihazlara da bağlıdır. Tane boyutuna göre flotasyon verimleri açısından bu cihazların birbirlerine göre üstünlükleri vardır. Kolemanitin mekanik hücrede flotasyonu ile ilgili çok sayıda çalışma bulunmasına rağmen (Uçar 2009, Gül 2006, Köse 1989, Kaytaz 1986, Yarar 1973, Doğan 1997, Özkan 1994, Özkan 1993, Yegül 2007) şimdiye kadar kolon flotasyonu ve Jameson hücresi ile ilgili çok az çalışma yapılmıştır (Uçar vd 2013, Ucar vd 2014, Ucar vd 2012).
Flotasyon işleminin başarısının en önemli göstergelerinden biri Halbich, Fuerstenau eğrileri gibi ideal zenginleştirme (upgrading) eğrileridir (Duchnowska ve
Drzymala 2012). Bu çalışmada da üç ayrı flotasyon cihazının karşılaştırılması Halbich zenginleştirme eğrileri kullanılarak yapılmıştır.
3.2.1 Klasik mekanik hücre
Yukarıda verilen deneysel şartlarda yapılan çalışmalarda elde edilen sonuçlar Şekil 2’de verilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen optimum şartlarda tenör ve verimdeki değişimde bastırıcı miktarı ve katı oranındaki değişime bağlı olarak önemli bir farklılık olmamıştır. Fakat tenörün %46 B2O3
civarına kadar verimin yaklaşık %99’larda seyrettiği görülmektedir.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 10 20 30 40 50
Verim, %
Tenör, % Bastırıcı Katı oranı
ideal bölge
Şekil 2. Mekanik hücrede yapılan deneylerde değişik parametrelere bağlı olarak verim-
tenör değişimi.
3.2.2 Klasik kolon
Tasarımı ve çalışma şartları bakımından flotasyon kolonlarında mekanik karıştırıcının bulunmaması flotasyon hücrelerine göre en önemli farkı oluşturur. Bu nedenle flotasyon kolonlarında daha az türbülans olayı vardır (sadece hava kabarcıklarının yarattığı mikro türbülans) Ayrıca mekanik sürüklenme çok az veya hiç yoktur (Uçar 2013, Öteyaka ve Soto 1995).
Yukarıdaki şartlarda yapılan deneysel çalışmaların sonuçlarına göre (Şek. 3), yıkama suyu hızının, biasın ve hava hızının verim ve tenör üzerinde büyük etkiye sahip olduğu görülmektedir. Burada çalışma parametrelerinde verildiği gibi hava hızının
Türkiye 24. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Sergisi, 14-17 Nisan 2015, ANTALYA
779
yükselmesiyle ve bias faktörün artmasıyla verimde önemli oranlarda düşüşler elde edilmiştir. Hava hızının artmasıyla hem kabarcık boyutu hemde türbülans arttığı için verimde düşüş olmuştur.
Buna göre yaklaşık %46 B2O3 içerikli konsantre yaklaşık %99 verimle elde edilmiştir.
Şekil 3. Kolonda değişik parametrelere bağlı olarak verim-tenör eğrileri.
3.2.3 Jameson flotasyon hücresi
Jameson flotasyon hücresi alanındaki gelişmeler, laboratuar boyutunda donanımlı Jameson Flotasyon hücresinin dizayn edilmesi, bu alanda oldukça deneyime sahip olunması, aletin yüksek kapasite ve verim durumu bu çalışmanın temelini oluşturmuştur. Yukarıda belirlenen flotasyon koşullarında Jameson flotasyon hücresi kullanılarak kolemanit mineralinin tesis artıklardan kazanımı araştırılmıştır. Ayrıca yüzdürülecek tane boyutuna bağlı olarak değeri değişen ve verimi doğrudan etkileyen bias değerinin (negatif veya genellikle pozitif bias) flotasyon verimi üzerine etkisi incelenmiştir (Ucar 2014).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 10 20 30 40 50
Verim, %
Tenör, % Bias faktör Dalma derinliği Jet uzunluğu
Tdeal bölge
Şekil 4. Jameson hücresinde değişik parametrelere bağlı olarak verim-tenör
eğrileri.
Yapılan deneylere göre en önemli parametrenin bias faktör olduğu Şekil 4’den görülmektedir.
Buna göre bu çalışmada da beslemeye göre yaklaşık %46 B2O3 tenörlü konsantre
%99 civarında bir verimle elde edilmiştir.
4 SONUÇLAR ve ÖNERİLER
Kütahya’da bulunan Emet-Espey Konsantratör Tesisi atık barajından alınan numuneler üzerinde yapılan kimyasal analizler ve üç farklı flotasyon cihazıyla yapılan flotasyon çalışmalarının sonuçlarına göre;
• Atık barajı numunesi (-3 mm) yapılan mineralojik çalışmalara göre kolemanit, montmorillonit, muskovit, kuvars, kalsit, dolomit, illit, sanidin, orpiment ve realgar minerallerinden oluşmaktadır. Kimyasal çalışmalara göre ise, %26.3 oranında B2O3 ve %0.448 oranında istenmeyen As2O3 içermektedir. Deneylerde numunenin –150 + 38 µm boyut fraksiyonu kullanılmış olup B2O3 içeriği ise yaklaşık %36.8 dir.
• Her üç flotasyon cihazında da benzer tenör (%46 B2O3) ve verimde (%99) konsantreler elde edilmiştir.
• Bu sonuçlara göre Artıklardan kolemanitin oldukça yüksek oranlardaki tenör ve verimlerle elde edilebileceği söylenebilir.
Uçar, Şahbaz ve Öteyaka
780
• Flotasyon verimine, bias faktörünün ve hava hızının önemli derecede etkiye sahip oldukları belirlenmiştir.
Öneriler;
• Şlam içerisindeki kolemaniti kazanmak için de çalışmalar yapılmalı ya da bu kısmın uygun sektörlerde değerlendirilebilme olanakları araştırılmalıdır.
• Elde edilen çok az B2O3 içerikli atıkların seramik, tuğla, çimento gibi sektörlerde kullanım olanakları araştırılmalıdır.
• Kurulum ve bakım masrafları düşük olan flotasyon aletleri ileride kurulacak bir atık değerlendirme tesisi için düşünülmelidir.
• Patent aşamasında olan yeni jet difüzör flotasyon kolonunun da bu alanda denenmesinde ve deneylerin yapılmasında yarar vardır (Öteyaka vd 2014a, Öteyaka vd 2014b).
KAYNAKLAR
Çelik, M.S., Elma, İ., Hançer, M. & Miller, J.D., 1998, Effect of İn-situ Ultrasonic Treatment on Floatability of Slime Coated Colemanite, Innovations in Mineral and Coal Processing, Atak, Önal & Çelik (eds), Balkema, 7th İnternational Mineral Processing Symposium, İstanbul/Türkiye.
Çelik, M.S., Hançer, M. and Miller, J.D., 2002, Flotation Chemistry of Boron Minerals, Journal of Colloid and İnterface Science 256, 121-131.
Doğan, M. Z., Kaytaz, Y., Önal, G., Perek, K. T., 1997, Bigadiç ve Kestelek Bor Artıklarının Isıl İşlem, Elektrostatik Ayırma ve Flotasyon ile Zenginleştirme Olanaklarının Araştırılması, II.
Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 16-17 Ekim, İzmir, Türkiye, 76-84.
Duchnowska, M. and Drzymala, J., 2012, Self- similarity of upgrading parameters used for evaluation of separation results, International Journal of Mineral Processing, Vs. 106 -109pp.
50-57.
Erkal, F. İ. & Girgin, İ., 1992, Etibank Emet Kolemanit İşletmesi Kaba Atıklarının Konsantre Üretimi Amacıyla Değerlendirilmesi, 4th İnternational Mineral Processing Symposium, Proceeding Volume 2, G. Özbayoğlu (eds), Antalya/Türkiye.
Gül, A., Kaytaz, Y., Önal, G., 2004, Beneficiation of Bigadiç (Turkey) Boron Tailings, Proceedings of Xth International Mineral Processing Symposium, Çeşme/Türkiye.
Gül, A., Kaytaz, Y., Önal, G., 2006, Beneficiation of Colemanite Tailings by Attrition and Flotation, Minerals Engineering, 19, 368-369.
Kaytaz, Y., Önal G., Güney A., 1986, Bigadiç kolemanit artıklarının değerlendirilmesi, 1.
Uluslararası Cevher Hazırlama Sempozyumu, cilt 1, İzmir, 237-249.
Koca, S., Koca, H., Savaş, M., 2003, Flotation of Colemanite from Realgar, Minerals Engineering 16, 479-482.
Koca, S., Savaş, M., 2004, Contact Angle Measurements at the Colemanite and Realgar Surface, Applied Surface Science 225, 347-355.
Köse, M., Ertekin, S., Gündüz, M. ve Öztoprak, M., 1989, Emet Konsantratör Atık Barajındaki Arsenik ve Kolemanitleri Seçimli Olarak Kazanma İmkanları, 11. Türkiye Madencilik Bilimsel ve Teknik Kongresi, 24-28 Nisan, Ankara, 407-415
Nalaskowski, J., Veeramasuneni, S. & Miller, J. D., 1998, Interaction Forces In The Flotation Of Colemanite As Measured By Atomic Force Microscopy, Innovations in Mineral and Coal Processing, Atak, Önal & Çelik (eds), Balkema, 7th İnternational Mineral Processing Symposium, İstanbul/Türkiye.
Öteyaka, B. ve Soto, H., 1995, Modelling of Negative Bias for Column Coarse Particles Flotation, Mineral Engineering, Vol.8, 91-100.
Öteyaka, B,. O. Şahbaz, A. Uçar, K. Bilir, H.
Gürsoy, 2014a, Design Of Jet Diffuser Flotation Column, Proceedıngs Of 14th Internatıonal Mıneral Processıng Symposıum, October 15 - 17, Kuşadası – Turkey
Öteyaka, B., O. Şahbaz, A. Uçar, K. Bilir, H.
Gürsoy, 2014b, Design of jet difuser flotation column in pilot scale (electronic proceedings), XXVII. International Mineral Processing Congress, October 20-24, Santiago, Chile.
Özdağ, H., Bozkurt, R. &Uçar, A., 1988, The Recovery of Boron From Kestelek Boron washing Tailings, Proceedings of 1st İnternational Mineral Processing Symposium, 282-288, İzmir,Turkey.
Özkan, Ş. G., Alp, M.S. & Veasey, T. J., 1993, Emet Kolemanit Cevheri Üzerindeki Flotasyon Çalışmaları, Türkiye 13.Madencilik Kongresi, 10- 14 Mayıs, İstanbul/Türkiye, 453-458.
Özkan, Ş. G. & Veasey, T. J., 1994, The Effect of Slime Coatings on Colemanit Flotation, Progress In Mineral Processing Technology, Demirel &
Ersayın (eds), Balkema, 5th İnternational Mineral Processing Symposium, 6-8 Eylül, Cappodocia/Türkiye, 205-210.
Özkan, Ş. G. & Veasey, T. J., 1996, Effect of Simultaneous Ultrasonic Treatment on Colemanit Flotation, Changing Scopes in Mineral Processing, Kemal, Arslan, Akar & Canbazoğlu
Türkiye 24. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Sergisi, 14-17 Nisan 2015, ANTALYA
781
(eds), Balkema, 6th İnternational Mineral Processing Symposium, Kuşadası/Türkiye.
Özkan, Ş. G. & Acar, A., 2004, Investigation of İmpact of Water Type on Borate Ore Flotation, Water Research 38, 1773-1778.
Sönmez, E., Özdağ, H. & Savaş, M., 1996, Benefication of Emet Tailings by Water Absorption + Mechanical Attrition + Magnetic Separation, Changing Scopes in Mineral Processing, Kemal, Arslan, Akar & Canbazoğlu (eds), Balkema, 6th İnternational Mineral Processing Symposium, Kuşadası/Türkiye.
Uçar, A., O. Şahbaz, M. Yargan, M. Savaş, 2008,
“Emet Espey Bor Tesisi İnce Gölet Artıklarının Flotasyonla Zenginleştirilebilirliğinin Araştırılması”, 2. Ulusal Bor Çalıştayı, 673-681, Ankara.
Uçar, A., Yargan, M., 2009, Selective separation of boron values from the tailing of a colemanite processing plant, Separation and Purification Technology, Volume 68, 1-8.
Ucar A., O. Şahbaz, S. Kerenciler and B. Öteyaka, 2012, “Effect of Bias Factor on Colemanite Recovery in Jameson Cell”, XIII. International Mineral Processing Symposium, 1003-1008, Bodrum, October.
Uçar, A., O. Şahbaz and O. Ö. Taş, 2013, “Effects of Some Reactive Parameters For Column Flotation Of Colemanite From Tailing”, Proceeding of the XV Balkan Mineral Processing Congress, Sozopol, Bulgaria, June 12-16, 345-348.
Ucar A., O. Sahbaz, S. Kerenciler, B. Oteyaka, 2014, Recycling of colemanite tailings using the Jameson flotation technology, Physicochem.
Probl. Miner. Process., 50(2), 645-655.
Veeramasuneni, S., Yalamanchili, M. R., Miller, J.
D. & Çelik, M.,S., 1996, Adsorption of Model Collector Colloids at the Surface of Colemanite as Characterized by Optical and Atomic Force Microscopy, Changing Scopes in Mineral Processing, Kemal, Arslan, Akar & Canbazoğlu (eds), Balkema, 6th İnternational Mineral Processing Symposium, Kuşadası/Türkiye.
Yarar, B., 1971, Kolemanit mineralinin Flotasyon yolu ile değerlendirilmesi, Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu Mühendislik Araştırma Grubu, Proje no 228, Ankara, Türkiye.
Yamık, A., Uçar, A., Şahbaz, O. ve Demir, U., 2004, Emet Espey konsantratörü -25 mm bor atıklarının Hidrosiklon ile zenginleştirilmesi, DPÜ, Mühendislik Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, II. Uluslararası Bor Sempozyumu, Eskişehir, Türkiye 23-25 Eylül.
Yargan, M., 2007, Emet Espey Bor Tesisi İnce Gölet Atıklarının Zenginleştirme Yöntemlerinin Araştırılması, DPÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Y.
Lisans Tezi, Kütahya.
Yegül, E., E, 2007, Bor Zenginleştirme Tesislerinde Ara Ürün Tenörlerinin Arttırılması İçin Yöntemlerin İncelenmesi, Hacettepe Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Ankara, Türkiye, 137s.
Uçar, Şahbaz ve Öteyaka
782
