Yağlı kabarcık flotasyon sisteminde kabarcık-kabarcık ve kabarcık-tane etkileşimlerinin araştırılması
Investigation of the bubble-bubble and bubble-particle interactions in oily bubble flotation system
Yazar: SERCAN ERBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. CAN GÜNGÖREN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cevher Hazırlama Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Endüstriyel yağlar = Industrial oils ; Köpük flotasyonu = Foam flotation ; Mikroflotasyon = Microflotation ; Yüzey hidrofobisitesi = Surface hydrophobicity

Özet:
Madencilik endüstrisinde en yaygın cevher zenginleştirme yöntemlerinden biri olan flotasyonda 20-200 μm gibi dar bir tane boyut aralığında  verimli olarak çalışılmaktadır. Bu aralığın altındaki ve üstündeki tanelerin flotasyon verimi flotasyon işleminin hidrofob mineral tanelerinin hava kabarcıklarına yapışarak yüzmesi prensibine dayanan ayırım mekanizması sebebiyle ciddi oranda düşmektedir. Bu tanelerin ayrımı için çeşitli yöntem ve cihazlar denense de sorun tam anlamıyla çözülememiştir. Bu kapsamda bu tezin amacı birçok cevherde yan taş olarak bulunan kuvars mineralinin güvenli flotasyon boyutunun altı ve üstü de dahil olmak üzere farklı tane boyutlarında yüzebirliliğini yağlı kabarcıklar kullanarak arttırmak ve ayrıca yağlı kabarcıklar varlığında kabarcık-tane yapışma süresi (KTYS) ve kabarcık birleşme süresini (KBS) ortaya koymaktır. Bu amaçla konvansiyonel hava kabarcıkları ve yağlı kabarcıklar varlığında mikro-flotasyon deneyleri ile KTYS ve KBS ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda kollektör olarak dodesilamin hidroklorür (DAH), köpürtücü olarak ise metil izobütil karbinol (MIBC) kullanılmıştır. Yağlı kabarcıklar ise kerosen (gazyağı)-su emülsiyonu kullanılarak oluşturulmuştur. 
Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar aglomerasyon ve reaktif yağlı kabarcık flotasyonunun kuvars-DAH flotasyon sistemi için uygun olmadığını ancak yağlı kabarcıklar varlığında umut vadeden sonuçlara ulaşabildiğini göstermiştir. Yağlı kabarcık üretimindeki optimum kerosen konsantrasyonu yaklaşık 100 ppm olarak bulunmuştur. Çalışma sonucunda ayrıca kuvars tanelerinin DAH varlığında yağlı kabarcıklara konvansiyonel kabarcıklardan çok daha hızlı yapıştığı ortaya konmuştur. Bu sonuçlar DAH ve MIBC'nin hava/sıvı arayüzey gerilimini düşürmesi sebebiyle kabarcık birleşmesini engelleyici görev yaparken, kerosenin ise kabarcık hidrofobluğunu arttırmasıdan dolayı kabarcıkların daha kısa sürelerde birleşmesine neden  olduğunu göstermiştir. Bununla beraber farkı reaktifler varlığındaki nihai etki ise reaktiflerin konsantrasyonları tarafından kontrol edilmektedir.

Abstract:
Flotation, one of the most common beneficiation methods in the mining industry, works efficiently in a narrow particle size range of 20-200 μm. The flotation efficiency of particles below and above this range decreases significantly due to the separation mechanism of the flotation process, which is based on the principle that hydrophobic mineral particles float by attaching to air bubbles. Although various methods and devices have been tried to separate these particles, the problem has not been fully solved. In this context, the aim of this thesis is to increase the floatation of the quartz mineral, which is found as gangue in many ores, at different particle sizes, including below and above the safe flotation size, by using oily bubbles, and also to reveal the bubble-particle attachment time (BPAT) and bubble coalescence time (BCT) in the presence of oily bubbles. For this purpose, BPAT and BCT measurements were carried out in addition to micro-flotation experiments in the presence of conventional air bubbles and oily bubbles. In the experimental studies, dodecylamine hydrochloride (DAH) was used as a collector and methyl isobutyl carbinol (MIBC) was used as a frother. Oily bubbles were created using kerosene-water emulsion.
The results obtained from this study showed that agglomeration flotattion and reactive oily bubble flotation are not suitable for the quartz-DAH flotation system, however promising results can be achieved in the presence of oily bubbles. The optimum kerosene concentration in oil bubble production was found to be approximately 100 ppm. The study also revealed that quartz particles attach to oily bubbles much faster than conventional bubbles in the presence of DAH. These results showed that while DAH and MIBC act as inhibitors of bubble coalescence by reducing the air/liquid interfacial tension, kerosene causes bubbles to coalesce in shorter periods of time because it increases bubble hydrophobicity. However, the final effect in the presence of different reagents is controlled by their concentrations.