Eskişehir Sivrihisar Beylikahır kompleks cevherlerinden nadir toprak elementlerinin kazanılmasının araştırılması
Investigation of recovery of rare earth elements from Eskişehir Sivrihisar Beylikahır complex ores
Yazar: UFUK ÖZDEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL BİLİR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cevher Hazırlama Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Eskişehir ili, , Beylikahır bölgesinde florit, barit ve NTE'i içeren kompleks bir cevher yatağı bulunmaktadır. Bu cevher yatağında nadir toprak elementlerinin kazanılması olanaklarının araştırılması amacıyla hazırlanan kompozit numuneler üzerinde zenginleştirme çalışmaları yapılmıştır. Çalışılacak numune tartılarak yaklaşık 120 kg olduğu tespit edilmiştir. Numune hazırlama işlemleri ile malzemenin hepsi -1 cm'ye indirilmiş ve 1 kg'lık temsili numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan numunelerin mineralojik ve kimyasal analizleri yapılmıştır. Yapılan kimyasal analiz sonuçlarına göre %27,24 BaSO4, %28,05 CaF2, %1,31 CeO2, %0,87 La2O3, %0,21 Nd2O3, %0,084 ThO2 ve %0,001 U3O8 olduğu tespit edilmiştir.
Cevherin genel özellikleri dikkate alındığında; zenginleştirme için, iş indeksi değerlerindeki ve mineral tane boyutlarındaki farklılıklar nedeniyle aşındırma (scrubbing) yönteminin ön zenginleştirme yapmak için kullanılabileceği öngörülmüştür. Deneylerde temsili -1 cm tane boyundaki numunelere, %75 palp yoğunluğunda 1000-1500-2000-2500 dev/dak karıştırma hızlarında 5-10-15 dak boyunca aşındırma testleri yapılmıştır. Aşındırılmış numuneler yaş eleme ile fraksiyonlara ayrılarak tenör ve verim dağılımları belirlenmiştir. Buradan elde edilen analiz sonuçlarına göre nadir toprak oksitlerinin en yüksek verim olan 2000 dev/dak karıştırma hızı ve 15 dak aşındırma koşulunun uygulanmasına karar verilmiştir. Bu çalışma kapsamında (aşındırma) işlemi sonrası -10 μm tane boyutu çalışılmıştır. Aşındırma testlerinden sonra karar verilen 2000 dev/dak karıştırma hızında -10 μm tane boyunda flotasyon numunesi hazırlanması yapılmıştır. Flotasyon numunesi hazırlığı sonrası toplayıcı, bastırıcıların verim ve tenör üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Barit ve floritin bastırılması ve nadir toprak oksitlerinin yüzdürülmesi için farklı bastırıcılar ve bastırıcı dozajları test edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda bu şekilde NTE mineralleri yüzdürülememiştir. Bu nedenle baritin yüzdürülmesi ardından florit ve nadir toprak minerallerinin birbirinden ayrılması yöntemi uygulanmıştır. En iyi koşulda, 1000 g/t Na- silikat, 600 g/t sitrik asit ve toplayıcı olarak A-845 kullanarak barit yüzdürülmüştür. 3 kademe temizleme sonunda %93,69 tenörlü BaSO4 %57,01 verimle alınmıştır. Atıkta kalan florit ve NTE mineralleri için yapılan deneylerde ayrım olmamıştır.

Abstract:
There is a complex ore deposit containing fluorite, barite, and REE in Eskişehir province, Sivrihisar district, Beylikahır region. Enrichment studies were carried out on the composite samples prepared in order to investigate the possibilities of recovering rare earth elements in this ore deposit.The sample to be studied was weighed and determined to be approximately 120 kg. With the sample preparation processes, all of the material was crushed to -1 cm and representative samples of 1 kg were prepared. Mineralogical and chemical analyzes of the prepared samples were made. According to the results of the chemical analysis, it was determined that 27.24% BaSO4, 28.05% CaF2, 1.31% CeO2, 0.87% La2O3, 0.21% Nd2O3, 0.084% ThO2 and 0.001% U3O8.
Considering the general characteristics of the ore, for enrichment, it was predicted that the scrubbing method could be used for pre-enrichment due to the differences in work index values and mineral grain sizes. In the experiments, abrasion tests were carried out on representative -1 cm grain size samples at 75% pulp density at 1000, 1500, 2000, and 2500 rpm mixing speeds for 5, 10, and 15 minutes. Grade and yield distributions were determined by separating the abraded samples into fractions by wet sieving. According to the analysis results of the samples obtained from these experiments, it was decided to apply the 2000 rpm stirring speed and 15 min abrasion condition corresponding to the highest yield of rare earth oxides.In the scope of this study, a -10 μm grain size was studied after the scrubbing. After the abrasion tests, the flotation sample was prepared with a particle size of -10 μm at the mixing speed of 2000 rpm. After flotation sample preparation, the effects of collectors and suppressors on yield and grade were investigated. For the depression of barite and fluorite and for the flotation of rare earth oxides, different depressants and their dosages were tested. Because of the experiments, REE minerals could not be floated. For this reason, after the flotation of barite, the method of separating fluorite and rare earth minerals from each other was applied. In the best condition, barite was floated using 1000 g/t Na-silicate, 600 g/t citric acid, and A-845 as the collector. After three stages of cleaning, BaSO4 with 93.69% grade was obtained with 57.01% efficiency. There was no discrimination in the experiments for fluorite and REE minerals remaining in the waste.