Kömür yüzeylerine çeşitli enerjilerin uygulanmasının fizikokimyasal etkileri
Physicochemical effects of application of several energies on coal surfaces
Yazar: YASİN BAKTARHAN
Danışman: PROF. DR. ŞAFAK G. ÖZKAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Kömürler, kömürleşme derecelerine bağlı olarak linyitten antrasite doğru sınıflandırılırlar. Yüksek ısıl değerlere ve kömürleşme derecesine sahip kömürler doğal olarak hidrofobik (su sevmez) özellik gösterirken, düşük ısıl değerlere sahip kömürler ise daha fazla hidrofilik (su sever) karakter gösterirler. Buna göre, taşkömürlerinin flotasyon ile yüzdürülmesi kolayken, linyitlerin yüzebilmesi için yüksek miktarlarda kollektöre ihtiyaç duydukları bilinmektedir. Düşük dereceli kömürlerin yüzebilme kabiliyetinin zayıflığı yapılarında genellikle karboksil ve hidroksil grupları halinde bulunan oksijen varlığına bağlanmaktadır. 
Literatürden bilindiği üzere linyit gibi düşük dereceli kömürler ısıl işleme tabi tutulduklarında hidrofobisitesi artmaktadır. Ayrıca kömürün ısıl işleme uygun olup olmadığı kömürdeki hidrofobik ve hidrofilik grupların miktarına bağlı olarak değişmektedir.
Bu tez çalışmasında, Ankara-Çayırhan ve Kütahya-Tunçbilek yörelerinden temin edilen linyit kömürlerinin flotasyonuna ısıl işlemin etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda, konvansiyonel ısı kaynağı olarak etüv konvansiyonel olmayan ısı kaynağı olarak ise mikrodalga fırın kullanılmıştır. Flotasyon çalışmalarında ise toplayıcı olarak dizel, köpürtücü olarak ise metil izobütil karbinol (MIBC) kullanılmıştır.
Kömürlerin flotasyon davranışının tespitinin ardından ısıl işlemin numuneler üzerindeki etki mekanizmasını ortaya koymak amacıyla FTIR analizleri, zeta potansiyel, temas açısı, tane-kabarcık yapışma süresi ölçümleri gerçekleştirilmiştir.
Sonuç olarak konvansiyonel ve mikrodalga ısıl işlem uygulamaları ile linyit kömürlerinin yüzebilirliğinin önemli ölçüde arttığı görülmüştür. Yapılan yüzey kimyası çalışmalarıyla flotasyon mekanizması açıklanmaya çalışılmıştır. Isıl işlem ile birlikte linyitin daha hidrofob bir yapıya kavuşturulabileceği anlaşılmıştır.

Abstract:
Coals are classified according to their ranks varying lignite to anthracite. Coals with high calorific value and rank are naturally hydrophobic, while showing more hydrophilic property with low calorific value and rank. Accordingly, hard coals are easy to recover by flotation, while lignites require high reagent dosages. The weakness in the flotability of the low rank coals are generally depended on the oxygen existence in the carboxyl and hydroxyl groups.
It is known from the literature that the hydrophobicity of the low rank coals such as lignites might increase with thermal treatment. In addition, the convenience of the coal for thermal treatment changes depending on the amount of the hydrophilic and hydrophobic groups on coal surfaces. 
In this study, the effects of the thermal treatment on the flotation of the lignites obtained from Ankara-Cayırhan and Kutahya-Tuncbilek regions of Turkey were investigated. For this purpose, a drying oven and a microwave oven were used as a conventional and non-conventional heat source, respectively. Additionally, diesel and methyl isobutyl carbinol (MIBC) were employed as a collector and frother.  
After determining the flotation behaviour of the coals, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analyses, zeta potential, contact angle, and bubble-particle attachment time analyses were also conducted in order to reveal the effect mechanism of the thermal treatment on the lignite samples.
As a result, a significant increase in coal flotability depending on conventional and microwave thermal treatments was observed. Flotation mechanism was explained by surface chemistry studies. It is understood that the lignites might be more hydrophobic by applying thermal treatment.