Dış manyetik alanın flotasyon sistemine entegrasyonu ve manyetik flotasyonda demir minerallerinin bastırılması
Integration of external magnetic field on flotation system and depression of iron minerals in magnetic flotation
Yazar: MUSTAFA BİRİNCİ
Danışman: PROF. DR. MUSA SARIKAYA
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Flotasyon = Flotation ; Fosfatlar = Phosphates ; Kuvars = Quartz ; Manyetit = Magnetite

Özet:
Bu çalışmada, dış manyetik alanın demir minerallerinin bastırılmasına olan etkisi bir manyetik flotasyon kolonu kullanılarak araştırılmıştır. Bu amaç için tasarlanan huni biçimli eksenel manyetik alan, farklı sarım sayısında üç selenoid bobinin mikro-flotasyon kolonuna giydirilmesiyle oluşturulmuştur.Manyetik alan şiddeti ve manyetik kuvvet gibi manyetik sistem parametrelerinin etkisi, deneysel ölçümler ve çeşitli teorik yaklaşımlar kullanılarak analiz edilmiştir. Manyetik kuvvetin yanında, flotasyonda etkili olan yerçekimi, hidrodinamik ve yüzey kuvvetleri gibi diğer kuvvetler de belirlenmiştir. Analiz sonuçları, manyetik kuvvetin diğer kuvvetlerden çok daha büyük olduğunu göstermiştir. Ancak, demir minerallerinin başarılı bir şekilde bastırılmasında yalnızca manyetik alan büyüklüğünün yeterli olmadığı; çeşitli flotasyon değişkenleri ile beraber manyetik alanın flotasyon kolonu üzerindeki şekli ve konumunun da manyetik flotasyonda önemli etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir.Manyetik flotasyon deneyleri ilk olarak saf mineraller üzerinde denenmiştir. Kuvars-manyetit ikili karışımının 6×10-5 M dodesilaminle flotasyonu, pH 6,5'te ve manyetik alansız-manyetik alanlı koşullarda gerçekleştirilmiştir. Başlangıçta %0 olan kuvars ile manyetit arasındaki selektivite, manyetik alan varlığında %90'a kadar çıkarılabilmiştir. Selektivitedeki bu anlamlı artış, manyetitin manyetik alan tarafından başarılı bir şekilde bastırıldığını kanıtlamaktadır.Daha sonra manyetik flotasyon, düşük demir içerikli bir fosfat konsantresi elde etmek amacıyla, yüksek oranda manyetit içeren fosfat cevheri üzerinde uygulanmıştır. Flotasyon sonuçları göstermiştir ki; kimyasal bastırıcılara kıyasla manyetik alan manyetit içeren tanelerin bastırılmasında çok daha etkili olmaktadır. Sonuçta, %8,53 P2O5 ve %14,69 Fe2O3 içeren fosfat cevherinin manyetik flotasyonla zenginleştirilmesiyle %27,78 P2O5 tenörlü bir yüzen ürün %86 P2O5 verimi ile kazanılmıştır. Aynı ürünün Fe2O3 tenörü %2,42 değerine kadar düşürülebilmiştir.Bu çalışma, flotasyon sistemine entegre edilen dış manyetik alanın manyetik demir mineralleri için seçimli bir bastırıcı olarak kullanılabileceğini göstermektedir.ANAHTAR KELİMELER: Flotasyon, manyetik flotasyon, dış manyetik alan, manyetik kuvvet, kuvars, manyetit, fosfat

Abstract:
In this study, the effect of an external magnetic field on the depression of iron minerals was investigated by using a magnetic flotation column. For this purpose, a micro-flotation column jacketed with three solenoid coils was fabricated to create a funnel-shaped axially magnetic field.Effect of the magnetic system parameters, such as magnetic field strength and magnetic force, were analyzed using the theoretical approaches and experimental measurements. Additionally, other forces taking place in flotation (e.g. gravity, hydrodynamic and surface forces) were also determined. The results of the analysis showed that magnetic force was considerably higher than other forces. However, the successful depression of iron minerals depend not only on the magnetic field but also various flotation parameters and position of magnetic field placed on the flotation column are highly effective in magnetic flotation.Initially, magnetic flotation experiments were carried out on pure minerals. Flotation of binary mixtures of quartz-magnetite with 6×10-5 M dodecylamine as collector was carried out at pH 6.5 in the absence and presence of magnetic field and it was found that separation efficiency increased from 0% to 90% in the presence of the magnetic field. The significant enhancement in separation efficiency between magnetite and quartz was evident that magnetite could be successfully depressed by magnetic field.In order to obtain a phosphate concentrate containing low iron, magnetic flotation was subsequently conducted on the high-iron phosphate ore. The flotation results showed that magnetic field was more effective on the depressing of magnetite than corn starch in terms of Fe2O3 grades of the concentrates. A phosphate concentrate having about 27.78% P2O5 and 2.42% Fe2O3 grade was obtained with a 86% recovery from the ore containing 8.53% P2O5 and 14.69% Fe2O3.This research showed that external magnetic field can be used as selective depressant for magnetic iron minerals in the flotation of iron bearing ores.KEYWORDS: Flotation, magnetic flotation, external magnetic field, magnetic force, quartz, magnetite, phosphate