Modifiye daralan oluk ile albit zenginleştirilmesinde etkili olan parametrelerin incelenmesi
Investigation of the parameters efective on albit concentration by modified pinched sulice
Yazar: ERDAL KARADAĞ
Danışman: PROF. DR. TAKİ GÜLER
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Cevher zenginleştirme = Ore dressing ; Daralan oluk sistemi = Pinched sluice system ; Genlik titreşimi = Amplitude vibration

Özet:
Albit, cam ve seramik üretimi gibi birçok endüstriyel uygulamada tüketilen önemli bir feldspat mineralidir. Market spesifikasyonları dikkate alındığında, renk verici safsızlıklar olan Fe ve Ti içeren minerallerin varlığı, albit cevherinin zenginleştirmesini zorunlu kılmaktadır. Demirli mika minerali (biyotit) safsızlığının temizlenmesinde genellikle manyetik zenginleştirme uygulanırken, Ti-oksit (rutil), Fe-oksit (hematit, limonit) gibi yoğun mineral safsızlıkları, flotasyon yöntemi ile temizlenmektedir. Albit cevherinin önemli safsızlığı olan yapraksı tane şekilli mika minerallerinin temizlenmesinde, albit ile yakın yoğunluğa sahip olduğundan, nispeten düşük maliyetli olan gravite zenginleştirme yöntemleri tercih edilmemektedir. Akışkan ortamda tabakalaşma ve dolayısıyla tane terminal hızı, tane şekli, yoğunluğu ve boyutuna bağlıdır. Albit cevheri içerisinde yapraksı şekilli mika minerallerinin olması, tane şekli etkisini kullanarak dar boyut aralığında sınıflandırılmış albit cevheri zenginleştirmede düşük maliyetli gravite yöntemlerin uygulanabileceği fikri bu tezin konusunu oluşturmuştur. Tez kapsamında titreşim uygulayarak daralan oluk modifiye edilmiş ve yapraksı tane şekilli mika minerallerinin albit cevherinden temizlenmesinde uygulanabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla besleme hızı, titreşim genliği ve açısı, ayırıcı bıçak yüksekliği ve oluk eğiminin tabakalaşmaya etkisi test edilmiştir. Deneysel çalışmalarda Straton Maden A.Ş. şirketi Eskihisar (Yatağan / Muğla) manyetik zenginleştirme tesisi beslemesinden alınan dar boyut aralığında (-300+100 µm) sınıflandırılmış albit cevheri örneği kullanılmıştır. Cevher örneği karakterizasyonu XRD, XRF ve optik mikrokobi yöntemleri ile yapılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları cevher örneğinin albit, kuvars, mika (muskovit, biyotit), rutil, sfen ve ağır Fe-oksitler içerdiğini ortaya koymuştur. Görüntü analizinden, öğütülebilirliği albite oranla zor olan kuvars ve yapraksı şekilli mika minerllerinin, sınıflandırılmış cevher örneğinin iri boyutlu kısmı oluşturduğu, albitin ise nispeten ince boyutta yoğunlaştığı belirlenmiştir. Deneysel çalışmalardan, titreşimin daralan olukta tabakalaşmayı olumlu etkilediği belirlenmiş. Pülp akış yönüne dik açıda düşük titreşim genliği uygulamasında tabakalaşmada, tane şeklinin daha etkili olduğu belirlenmiş ve yapraksı şekilli mika minerallerinin pülp filminin üst seviyelerinde yoğunlaşması sonucu ayırıcı bıçak ile alt akımda nispeten daha temiz albit konsantresi alınmıştır. Yüksek titreşim genliği, yapraksı şekilli tanelerin tabakalaşmasını olumsuz etkilemiş fakat yüksek yoğunluklu metal oksitlerin pülp filminin alt seviyelerinde zenginleşmesini sağlamıştır. Akışa zıt yönde titreşim uygulanması durumunda tabakalaşma bozulurken, akışa dik veya akış ile aynı yönde titreşim uygulaması faz ayrımını iyileştirmiştir. Farklı ayırıcı bıçak seviyesinde modifiye daralan oluk ile yapılan deneyler,  pülp filminin en alt seviyelerinde ağır metal oksitler ile yüksek terminal hıza sahip iri boyutlu kuvarsın zenginleştiğini, ara seviyelerde albitin, üst seviyelerde ise yüksek yoğunluklu biyotit ve en üst seviyede düşük yoğunluklu muskovitin zenginleştiğini ortaya koymuştur. Tasarlanan modifiye daralan oluk ile albit zenginleştirmesinde, tek kademede konsantre kalitesi iyileştirilmiş fakat nihai ürün spesifikasyonlarını sağlayan satılabilir albit konsantresi elde edilememiştir. Elde edilen deneysel veriler, iki ayırıcı bıçak kullanılarak optimum titreşim genliği uygulandığında yüksek yoğunluklu Fe- ve Ti-oksitler alt akımda, yapraksı şekilli mika mineralleri üst akımda uzaklaştırılarak iki bıçak arasından temiz albit konsentresi alınabileceğini göstermiştir. Ayrıca, yerçekimi ve serbest akıştan dolayı sadece ilk oluğa besleme için enerji harcanacağından, tasarlanan modifiye daralan oluk ile seri devre tasarımı durumunda, düşük maliyet ile son ürün elde edilmesi mümkündür.

Abstract:
Albite, Albite is an important feldspar mineral, which is used in several industrial application like production of glass and ceramics. Presence of coloring Fe and Ti containing minerals necessitate the concentration of albite ore regarding market specifications. Magnetic separation is generally applied to reject Fe containing mica (biotite) impurity while high density mineral impurities, like Ti-oxide (rutile) and Fe-oxides (hematite, limonite), are removed from albite ore by flotation. In the rejection of flaky like mica minerals - important impurity of albite ore, comparatively cheaper gravity concentration methods are not preferred due to their closer densities. Stratification in a fluid medium, and therefore terminal velocity of particles, depend on shape, density and size of particles. The subject of this thesis was the idea of the applicability of cheaper gravity methods in the beneficiation of closely sized albite ore exploiting the shape effect due to presence of flaky like mica minerals in the ore. In thesis study, pinched sluice was modified by applying vibration, and its applicability was investigated in the rejection of flaky like mica minerals from albite ore. Effects of feed rate, vibration amplitude, vibration application angle, product splitter height, and inclination of pinched sluice on the stratification were tested. Closely sized (-300+100 µm) albite ore was used in experimental works, which was supplied from feed stream of magnetic separation circuit of Straton Mining Co. Eskihisar concentrator, Yatağan, Muğla. Characterization of ore sample was performed by XRD, XRF and optical microscopy methods. Characterization studies revealed that ore sample contained albite, quartz, mica (muscovite, biotite), rutile, sphene, and high density Fe-oxides. Coarser fraction of closely sized albite ore sample was determined to be composed of hardly grindable quartz and flaky like mica minerals from image analysis while albite concentrated at finer sizes. Vibration was determined to improved the stratification in pinched sluice. When applying vibration at lower amplitudes at right angle to the pulp flow direction, particle shape became more effective on stratification, and cleaner albite concentrate could be taken  in underflow using a splitter due to concentration of flaky like mica minerals in overflow above splitter. Higher vibration amplitudes adversely affected the stratification of flaky like particles, but high density metal oxides could be concentrated at lower levels of pulp film thickness. Applying the vibration in inverse direction to the pulp flow destroyed stratification while phase separation was improved by applying vibration at right angle or in the same direction. Modified pinched sluice experiments performed at different splitter heights exhibited that high density metal oxides and high terminal velocity coarse quartz particles were concentrated at the bottom of pulp film thickness, and albite in intermediate levels. On the other hand, high density flaky biotite particles were determined to concentrate above albite-rich bands, and muscovite was in the highest levels. Significant improvement was observed in albite concentration by modified pinched sluice but saleable albite concentrate could not be obtained satisfying final product specifications. Experimental findings indicated that if two splitters are used, high density Fe- and Ti-oxides could be rejected below first splitter at optimum vibration amplitude, and flaky like mica minerals could be separated above second splitter. Therefore, clean albite concentrate could be obtained between two splitters. Moreover, recovery of final concentrate with minimum cost was thought to be possible from serially mounted modified pinched sluice circuit since energy is necessary for feeding only to the first sluice due to gravity and free flow.