BİTLİS MUTKİ BAKIR CEVHERİNİN SEÇİMLİ FLOTASYONUNDA ÇEŞİTLİ PARAMETRELERİN ETKİSİ
EFFECT OF VARIOUS PARAMETERS ON SELECTIVE FLOTATION OF BİTLİS MUTKİ COPPER ORE
Yazar: CEM ULUCAN
Danışman: PROF. DR. ALİM GÜL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Cevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bakır, altın, gümüş, nikel ve platin grubu metalleri çeşitli kullanım amaçları doğrultusunda birçok endüstride geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu metaller doğada belirli kimyasal bileşimler ve çeşitli mineraller halinde rezervlere sahiptir. Bakır az miktarda nabit genellikle sülfürlü, oksitli ve kompleks halinde kimyasal bileşimlere sahip olabiliyor iken altın saf, electrum veya tellüridler halinde gümüş ise doğal olarak, sülfür, arsenür, antimonür, tellürür, bizmutür ve halojenürler halinde kimyasal bileşimlere sahip olabilmektedir. Başlıca sulfur mineralleri; galen (PbS), sfalerit (ZnS), pirit (FeS2), kalkopirit (CuFeS2), zinober (HgS), realgar (AsS), orpiment (As2S3) olmaktadır. Altın, gümüş, nikel ve platin grubu elementlerin bünyesinde bulunduğu en yaygın sülfürlü mineraller ise pirit (FeS) ve kalkopirit (CuFeS2) olmaktadır. Tez kapsamında sülfürlü bakır cevher numunesi üzerine çalışılmıştır. Bu tür kompleks yapıya sahip olan cevherlere belirli tane boyutuna indirildikten sonra ayrı olarak zenginleştirme işlemi uygulanmaktadır. Genellikle 100 mikron tane boyutu altına indirilen bu tip cevherler flotasyon yöntemi ile zenginleşmektedir. Flotasyon, çeşitli minerallerin fiziko-kimyasal yüzey özelliklerindeki farklılıklara dayanan bir zenginleştirme yöntemidir. Cevher numunesi, kazanılabilir değerli mineral olarak kalkopirit, pirit, pentlandit, eser miktarda pirotit, millerit, galen, sfalerit, bornit, kalkosin, kovellin, gang minerali olarak amfibol, mika, piroksen, feldspat, talk, kalsit, serpantin, olivin, kuvars, kromit içermektedir. Kimyasal analiz sonuçlarına göre cevher numunesi %0,81 Cu, %9,19 Fe, %2,89 S, % 0,12 Ni, 3 ppm Ag, 0,39 ppm Au, 0,71 ppm Pt, 2,28 ppm Pd içermektedir. Zenginleştirme öncesi kırılan numunenin yaş elek analizi yapılmış ve d80 boyutu 1,41 mm olarak ölçülmüştür. Kırılan numune bilyalı değirmen ile öğütülmüş ve d80 boyutu 55 µm olarak elde edilmiştir. Deneyler boyunca d80, karıştırma hızı, kollektör tipi ve miktarı, köpürtücü tipi, pH ve bastırıcı türü koşullarının flotasyon verim ve içeriğine olan etkisi incelenmiştir. Deneylerde kollektör olarak kalkopirit devresinde KAX, Hostafloat 3403, Aerophine 3418 A, pirit devresinde KAX ve Tomamine M73, köpürtücü olarak kalkopirit devresinde MIBC, Çam Yağı, Dowfroth 250, pirit devresinde MIBC, bastırıcı olarak kalkopirit devresinde Na2SiO3, S7261A, Na2S2O5, canlandırıcı olarak pirit devresinde CuSO4 kullanılmıştır. Seçimli flotasyon deneyinde kullanılan parametreler ile elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde optimum koşullar altında deney yapılabilmesi için d80 55 µm, karıştırma hızı 1500 dev/dak, kollektör türü KAX+Hostafloat 3403, Hostafloat 3403 kollektör türü için kolektör miktarı 5+10+5 g/t, köpürtücü türü olarak MIBC, ortam pH'I doğal değerinde ve bastırıcı türü için Na2SiO3+S7261A koşulları uygun bulunmuştur. D80, karıştırma hızı, kollektör tipi ve miktarı, köpürtücü tipi, pH ve bastırıcı tipi koşullarının deneyleri  için belirlenen optimum flotasyon koşulları ile kalkopirit ve pirit kaba flotasyon deneyleri yapılmış, kalkopirit için iki, pirit için bir temizleme kademe flotasyon deneyleri uygulanmıştır. Bu sonuçlara göre bu temizleme flotasyon deneyi sonucunda Cu içeriği %11,12, Ni içeriği %1,32, Au içeriği 4,29 g/t, Ag içeriği 29,00 g/t, Pt içeriği 9,90 g/t, Pd içeriği 30,22 g/t olurken verimler sırasıyla %88,3, %55,7, %77,1, %59,4, %69,1 ve %69,4'tür. Metal kayıpları ise sırasıyla %4,6, %24,5, %12,5, %23,8, %17,0 ve %16,5'tir. Ekonomik anlamda satılabilir bir konsantre elde edilmiş olunup yapılan çalışma numunenin tedarik edildiği Gümüştaş Madencilik ve Ticaret A.Ş. bünyesinde 2022 ve 2023 yılında yapılmış çalışma ile karşılaştırılmıştır. Tez kapsamında yapılan çalışmada daha yüksek Cu, Au, Pt, Pd, içeriği şirkete ait yapılmış çalışmada daha yüksek metal kayıpları ve tez kapsamında yapılmış çalışma 2022 yılında şirkete ait yapılmış çalışmadan daha yüksek Au, Pt ve Pd daha az Cu verimi, 2023 yılında şirkete ait yapılmış çalışmadan daha yüksek Au daha az Cu, Pt ve Pd verimi elde edilmiştir.

Abstract:
Copper, gold, silver, nickel and platinum group metals have a wide range of uses in many industries for various purposes. These metals have reserves in nature in the form of certain chemical compositions and various minerals. Small amounts of native copper can usually have sulfide, oxidized and complex chemical compositions, while gold in pure, electrum or tellurides form can naturally have chemical compositions in the form of sulfide, arsenide, antimonide, tellurium, bismuth, and halides. Major sulfur minerals; galena (PbS), sphalerite (ZnS), pyrite (FeS2), chalcopyrite (CuFeS2), cinnabar (HgS), realgar (AsS), orpiment (As2S3). The most common sulfide minerals, which include gold, silver, nickel and platinum group elements, are pyrite (FeS) and chalcopyrite (CuFeS2). Within the scope of the thesis, chalcopyrite (CuFeS2) and pyrite (FeS2) samples were studied. After the ores with such a complex structure are reduced to a certain grain size, a separate enrichment process is applied. These types of ores, which are generally reduced to less than 100 micron grain size, are enriched by the flotation method. Flotation is a method of enrichment based on the differences in the physico-chemical surface properties of particles of various minerals. The ore sample contains chalcopyrite, pyrite, pentlandite as recoverable precious mineral, pyrrhotite, millerite, galena, sphalerite, bornite, chalcosine, covelline as trace amount, amphibole, mica, pyroxene, feldspar, talc, calcite, serpentine, olivine, quartz, chromite as gangue mineral. According to the results of chemical analysis, the ore sample contains 0.81% Cu, 9.19% Fe, 2.89% S, 0.12% Ni, 3 ppm Ag, 0.39 ppm Au, 0.71 ppm Pt, 2.28 ppm Pd. Wet sieve analysis of the crushed sample before enrichment was performed and the d80 size was measured as 1.41 mm. The broken sample was ground with a ball mill and the d80 size was obtained as 55 µm.The effects of d80, mixing speed, collector type and amount, frother type, depressant type and pH conditions on flotation efficiency and grade were investigated throughout the experiments. In the experiments, KAX, Hostafloat 3403, Aerophine 3418 A were used in the chalcopyrite circuit as collectors, KAX and Tomamine M73 in the pyrite circuit, MIBC, Pine Oil, Dowfroth 250 in the chalcopyrite circuit as frothers, MIBC in the pyrite circuit, Na2SiO3, S7261A, Na2S2O5 in the chalcopyrite circuit as depressants and pyrite circuit as a activator CuSO4 was used. When the results obtained with the parameters used in the selective flotation experiment are evaluated, in order to be able to perform the experiment under optimum conditions, d80 is 55 µm, stirring speed is 1500 rpm, collector type is KAX+Hostafloat 3403, collector amount for Hostafloat 3403 collector type is 5+10+5 g/t, MIBC was found to be suitable for the foaming agent type, the ambient pH was at its natural value, and Na2SiO3+S7261A conditions were found to be suitable for the deppressant type. With the optimum flotation conditions determined for d80, mixing speed, collector type and amount, frother type, depressant type and pH conditions, chalcopyrite and pyrite rough flotation experiments were carried out, two cleaning stage flotation experiments for chalcopyrite and one for pyrite were performed. According to these results, as a result of this cleaning flotation experiment, Cu content is 11.12%, Ni content is 1.32%, Au content is 4.29 g/t, Ag content is 29.00 g/t, Pt content is 9.90 g/t, Pd While its content is 30.22 g/t, the yields are 88.3%, 55.7%, 77.1%, 59.4%, 69.1% and 69.4%, respectively. Metal losses are 4.6%, 24.5%, 12.5%, 23.8%, 17.0% and 16.5%, respectively. An economically saleable concentrate was obtained and the study was compared with the study carried out in 2022 and 2023 at Gümüştaş Madencilik ve Ticaret A.Ş. where the sample was supplied.  Higher Cu, Au, Pt, Pd, content in the work carried out within the scope of the thesis, higher metal losses in the work carried out by the company and higher Au, Pt and Pd and less Cu yield than the work carried out by the company in 2022 and higher Au and less Cu, Pt and Pd yield than the work carried out by the company in 2023.