Yüksek frekanslı ses dalgalarının cevher zenginleştirmede kullanılabilirliğinin araştırılması
An Investigation into the usability of high frequency sound waves in mineral processing
Yazar: İBRAHİM ALP
Danışman: PROF.DR. HÜSEYİN ÖZDAĞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Cevher hazırlama = Mineral processing ; Kavitasyon = Cavitation ; Ses dalgaları = Sound waves ; Ultrasonik dalgalar = Ultrasonic waves ; Yüksek frekans = High frequency

Özet:
Bu çalışmada ultrasonik ses dalgalan incelenerek Cevher Hazırlama sistemlerinde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Ayrıca, tinkal cevheri ve kolemanit atıklarının zenginleştirilmesi amacıyla yapılan deneylerde ultrasonik ses dalgarının etkileri incelenmiştir. Ultrasonik ses dalgalan sıvı ortam içinde kavitasyon olarak bilinen bir olay meydana getirmektedir. Bu olay ses dalgalarının sıvı içinde ilerlerken oluşturduğu basınç ve gevşeme evrelerinde, sıvı moleküllerinin ayrılarak oyuklanması ve hızla büzülerek dağılmasıyla ortaya çıkmaktadır. Bu sırada, oyuk içerisinde çok yüksek basınç ve sıcaklık değerleri meydana gelmektedir. Oyuğun çökmesi ile şok dalgalan ve sıvının yüksek hızlı mikrojetleri oluşmaktadır. Şok dalgalan ve sıvı jetleri herhangi bir yüzey üzerinde darbe etkisi yaparak aşınmaya sebep olmaktadır. Bu etki sayesinde ultrasonik ses dalgalarının cevher hazırlamada bir çok uygulama alanı bulması ihtimali ortaya çıkmaktadır. Bor mineralleri genellikle kil ve karbonatlı minerallerin oluşturduğu bir yankayaç içerisinde kristal halinde bulunmaktadır. Deneyler sonucunda ultrasonik işlemle bu ince taneli kilin dağıtılarak bor minerallerinin zenginleştirilebileceği bulunmuştur. % 24,44 B2O3 tenörlü -3 mm kolemanit atıklanndan 60 dk süre sonunda %97,75'lik verimle %43,35 B2O3 tenörlü konsantre elde edilmiştir. Doygun çözelti içerisinde yapılan deneylerde %24,37 B2O3 tenörlü Kırka Tinkal cevherinden %79,38 verimle %35,20 B2O3 tenörlü konsantre 15 dk'lık işlem süresinde elde edilmiştir. Tinkal cevherinde verimin düşük olarak gerçekleşmesi, ultrasonik ses dalgalarının ortamı ısıtarak çözme kapasitesini arttırmasından kaynaklanmıştır. Ayrıca, bor minerallerinin de aşındırıldığı fakat miktarının çok az olduğu bulunmuştur. Deneyler 25 kHz frekanslı 1,07 watt/cm2 şiddetinde ve 35 kHz frekanslı 1,24 watt/cm2 şiddetli ses ortamı oluşturan ultrasonik banyolar içinde gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sonucunda; dağıtma işleminin ultrasonik işlem süresine bağlı olarak gerçekleştiği, dağıtma etkinliğinin ses dalgalarının frekansı ve şiddeti yüselirken arttığı; besleme miktarı, % katı oranı ve tane boyutunun artması ile azaldığı bulunmuştur. Anahtar kelimeler: Ultrasonik, kavitasyon, dispersiyon, tinkal, kolemanit, cevher hazırlama.

Abstract:
In this study, ultrasonic sound waves and their usebility in mineral processing have been investigated. In addition, effects of ultrasonic sound waves have been studied by experiments, performed for processing the tincal ore and colemanite tailings. Ultrasonic sound waves cause an effect in liquid medium, called as cavitation. This appeares as a result of turning appart of liquid molecules in rarefaction stages and collapsing of cavity in compression stage, both of which formed by propagating of sound waves through the liquids. This releases high degree of pressure and temperature in the cavity. After collapsing the cavity, shock waves and high velocity microjets of liquid are formed. These cause impacts on solid surfaces, thus erode them. These effects reveal the probability of use of ultrasonic sound waves in many applications of mineral processing. Boron minerals generally occur as cryistals in a rock formed by clay and carbonate minerals. After studies, it has been found that this main rock having clayey and microgranulate structure, could be dispersed and boron minerals could be processed by ultrasonic sound waves. Colemanite tailings, having -3 mm of particle size and 24,44 % B2O3 grade, processed for 60 minutes. As a result, concentrate having 43,35 % B2O3 was obtained with 97,75 % efficiency. In experiments, performed by using saturated solutions, Kırka Tincal ore, having 24,37 % B2O3 grade, was processed for 15 minutes and a concentrate with 35,20 % B2O3 grade was obtained with 79,38 % efficiency. Efficiency seems low for Tincal ore, since ultrasonic sound waves increase the solving capacity of liquid, heating the medium. Boron minerals also has been foun to be corroded by a little amount. Experiments were performed in ultrasonic baths forming 25 kHz frequency &1,07 watt/cm2 of intensity and 35 kHz of frequency & 1,24 watt/cm2 of intensity. Finally, It has been found that dispersion is dependent on time, efficiency of dispersion process is directly proportional to frequency and intensity of sound waves and indirectly proportional to be processed sample quantity, percent solid content and particle size. Key words: Ultrasonic, cavitation, dispersion, tincal, colemanite, mineral pocessing.