Kil yıkama tesisi atıklarından kuvars kazanımının araştırılması
An investigation of quartz recovery from clay washing plant wastes
Yazar: HAKAN ŞANIVAR
Danışman: PROF. DR. ŞEVKET LEVENT ERGÜN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Maden Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Benzetim = Simulation ; Kil = Clay ; Kuvars = Quartz ; Modelleme = Modelling ; Yeniden kazanma = Recycling

Özet:
Bu çalışmada, halen faaliyet göstermekte olan bir kil zenginleştirme tesisi atıklarından
kuvars kazanımı amacıyla deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiş, sonrasında elde edilen
deneysel veriler ve simülasyon yardımıyla bu tesisin akım şeması oluşturularak
kullanılacak ana ekipmanlar boyutlandırılmıştır.
Tesiste stoklanan atıktan alınan numunelerin boyut dağılımı, kimyasal bileşimi
belirlenmiş ve yerçekimiyle zenginleştirme ve manyetik ayırma testleri yapılmıştır. Bu
çalışmalarda, kil, kömür ve çoğunluğu sideritten kaynaklanan demirin belirli ölçüde
uzaklaştırılmasına karşın, iri tane boyutunda yeterli kalitede bir ürün alınamadığı
belirlenmiştir.
Zenginleştirme deneylerinde kullanılan numune, 16 farklı ocaktan gelen kil aynı tesiste
işlendiğinden, bir ay süreyle iri çakıl, iri kum ve ince kum olmak üzere biriktirilerek elde
edilmiştir.
ii
Yapılan çalışmalar sonunda, cevher içinde bir miktar feldspat kaldığı belirlendiğinden
istenen safsızlıkta bir ürün almak için feldspat-kuvars ayrımının gerekli olduğuna karar
verilmiş ve hidroflorik asitle feldspat canlandırılarak kuvarstan ayrılmıştır.
Deneyler sonunda, -0.5mm malzemeyle elde edilen nihai ürün bileşimi aşağıda
verilmektedir.
Bileşen, % SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2  CaO  MgO  Na2O K2O  C    A, Z,
-0,5mm    97.49 1.49  0.107 0.054 0.04 0.28 0.06 0.11 0.19 0.32

Bu bileşim, çok yüksek saflıkta ürünler dışında, Camiş Madencilik'in ürettiği ve
pazarladığı çok sayıda ürüne benzer veya daha yüksek kalitededir.
Deneysel çalışmaların tamamlanmasından sonra yılda 140.000 ton kil atığı malzemeyi
zenginleştirmek üzere bir tesisin tasarımı gerçekleştirilmiştir. Öğütme ve sınıflandırma
tesisi tasarımında JKSimMet yazılımı kullanılmış ve değirmen boyutlandırılmıştır.
Zenginleştirme devresinde ise laboratuvar deneylerinde elde edilen ürünlerin ağırlık
oranları kullanılmıştır. Tüm tesisin madde denkliği yine JKSimMet kullanılarak
simülasyon yardımıyla belirlenmiştir.
Sonuç olarak, kil yıkama tesisinden ortaya çıkacak 140,000 ton atıktan, 61,720 ton cam
kalite ürün ve 9,804 ton ince ürün elde edilerek ekonomiye kazandırılması mümkün
görünmektedir. Ortaya çıkan toplam atığın yaklaşık yarısı ürün olarak kazanılabilmekte,
taşınması ve depolanması gereken atık miktarı da aynı oranda azalmaktadır.

Abstract:
In this study, experimental studies were carried out to recover quartz from the tailings of
an operating clay enrichment plant, and then, by using experimental data and simulation,
the flowsheet of this plant was developed and the major equipment to be used was
selected.
The size distribution and chemical composition of the samples taken from the waste
stockpile at the plant were determined, and gravity concentration and magnetic separation
tests were performed. In these studies, it was determined that although clay, coal and the
iron originating mostly from siderite was removed to some extent, a product at sufficient
quality could not be obtained at coarse sizes.
iv
Since the clay from 16 different quarries was processed in the same facility, the sample
used in the enrichment experiments was obtained by accumulating coarse gravel, coarse
sand and fine sand samples for one month duration.
At the end of the studies, it was determined that some feldspar remained in the ore, so it
was decided that feldspar-quartz separation was necessary to obtain a product with the
desired impurity, and feldspar was activated with HF acid and separated from the quartz
using an amine-type collector.
As a result of the experiments, the final product composition obtained with -0.5mm
material is given below.
Component, % SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2  CaO  MgO  Na2O K2O  C    L.O.I.
-0,5mm      97.49 1.49  0.107 0.054 0.04 0.28 0.06 0.11 0.19 0.32

This composition is of similar or higher quality to many products produced and marketed
by Camiş Madencilik, except for the ultra-high purity products.
After the completion of the experimental studies, a plant was designed to enrich 140,000
tons of clay waste material per annum. JKSimMet software was used in the design of the
grinding and classification circuit and for the mill sizing. In the enrichment phase, the
mass fraction of the products obtained in the laboratory experiments were used. The mass
balance of the whole plant was determined with the aid of simulation using JKSimMet.
As a result, it would be possible to recover 61,720 tons of glass quality quartz concentrate
and 9,804 tons of fine product from 140,000 tons of waste generated from the clay
washing plant. About half of the total waste generated could be recovered as a product,
and the amount of waste, that needs to be transported and stored, would decrease at the
same extent.