Jameson flotasyon hücresinde düşeyboru modifikasyonu ve performansa etkisi
Modification of downcomer in jameson flotation cell and its effect on performance
Yazar: OKTAY ŞAHBAZ
Danışman: PROF. DR. BAHRİ ÖTEYAKA ; YRD. DOÇ. DR. ALİ UÇAR
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Jameson flotasyon hücresi = Jameson flotation cell ; Modelleme = Modelling ; Modifikasyon = Modification

Özet:
Jameson flotasyon hücresi, Dünya genelinde 200'ün üzerinde uygulama alanı bulan, özellikle ince taneli minerallerin flotasyonunda kullanılan ve performansı yüksek olan bir alettir. Flotasyonun mikro olaylarının gerçekleştiği ve flotasyon performansı üzerine etkili olduğu düşeyboru, en önemli farklılıktır. Düşeyboru içindeki hidrodinamik olaylar ve ayırma tankının içine doğru olan akış rejimi, bu alette yüzdürülebilecek tane boyutu sınırlarını belirleyen en önemli etkenlerdir. Bu araştırma kapsamında, düşeyboru içindeki ve çıkış bölgesindeki hidrodinamik olaylar detaylı incelenmiş, yüzdürülebilecek tane boyutunu belirlenen parametre değerleriyle tahmin edebilen teorik bir model geliştirilmiş ve bu model yardımıyla da Jameson flotasyon hücresinin performansını artırmayı hedefleyen düşeyboru çıkış bölgesinin radikal bir modifikasyon tasarlanmıştır.Bu tezin birinci kısmı, düşeyboru içindeki ve çıkış bölgesindeki hidrodinamik olayların, hidrofob taneciklerin hava kabarcıklarına yapışma mekanizması ve oluşan agregaların stabilitesinin detaylı analizidir. Agregaların stabilitesi; ortam türbülansının nicelik olarak tanımlanması ve türbülansı azaltıcı teorik çözümlerle incelenmiştir. İkinci kısım, akışkanlar mekaniği yasalarına göre düzgün akış sağlayan düşeyboru çıkış bölgesinin dizaynı, hidrodinamik kurallara göre de türbülansı nicelik olarak tanımlayan ve modifikasyon sonucu yüzdürülebilicek tane boyutunu tahmin edebilen teorik modelin geliştirilmesi ile ilgilidir. Üçüncü ve son kısım; geliştirilen modelin geçerliliğinin deneysel çalışmalarla araştırılmasıdır. Bunun için bir seri flotasyon deneyi, donanımlı ve düşeyborusu modifiye edilmiş Jameson flotasyon hücresinde yapılmıştır.Deneysel sonuçlar, düşeyboru çıkış bölgesinin radikal modifikasyonunun uygunluğunu ve bu dizayna göre yüzdürülebilecek maksimum tane boyutunu kestirebilen teorik modelin geçerliliğini göstermiştir. Temas açısı yaklaşık 50º olan kuvars mineralleri için yüzdürülebilecek maksimum tane boyutu (d100) klasik düşeyboru ile 128 ?m iken, modifiye düşeyboru ile 154 ?m'ye çıkmıştır.

Abstract:
Jameson cell is a flotation device having high performance used especially for flotation of fine particles in all over the world. In the downcomer, which is the most important distinctive part, all sub-processes of flotation occurs and it significantly affects the flotation performance. The most effective factors determining the limit of floating particle size are the hydrodynamic events occurring in downcomer and the flow characteristic taking place at the exit of downcomer. In the frame of this study; the hydrodynamic events coming into existence in downcomer and in its way out were investigated in a detail. Additionally a model was developed to estimate the maximum floating particle size and a serial of radical modifications were carried out to increase the flotation performance of particles improving the model developed.In the present work, the first part analyzes the hydrodynamics within and exit of downcomer, and gives a broad definition of the attachment and detachment mechanisms. The stability of aggregates was also quantitatively investigated by defining the turbulence of particle-bubble assembly in medium and theoretical solutions to diminish the turbulence. The second part is related to the modification work designed by the use of fluid mechanics law to supply regular flow and related with model, defining the turbulence in a quantity and estimate the maximum floating particle size after modification in concern. The third and last part involves the research carried out to verify the model by means of experimental data. A series of flotation experiments were realized using the Jameson cell with modified downcomers.The experimental results showed the suitability of the modification mode of the downcomer and validity of the model used to estimate the maximum floating particle size. The maximum floating particle size of quartz mineral with contact angle of 50º increased from 128 ?m to 154 ?m by utilizing the modified downcomer instead of classical downcomer.