Silikatların flotasyonunda mineral özelliklerinin flotasyon başarısına etkisi
Effect of mineral properties on flotation performance in flotation of silicates
Yazar: SELÇUK ÖZGEN
Danışman: DOÇ. DR. EMİN CAFER ÇİLEK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Bölümü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Feldispatlar = Feldspars ; Flotasyon = Flotation ; Kuvars = Quartz ; Silikat = Silicate ; Tane boyutu = Particle size ; Zeta potansiyeli = Zeta potential

Özet:
Silikat mineralleri, ?endüstriyel hammaddeler? olarak adlandırılan kilden kuvarsa kadar pek çok minerali içeren, yeryüzünde en yaygın bulunan mineral grubudur. İnce boyutlarda serbestleşen ve fiziksel açıdan birbirine benzeyen bu minerallerin birbirlerinden fiziksel yöntemlerle ayrılmaları oldukça güçtür. Bu yüzden, flotasyon silikat minerallerinin zenginleştirilmesinde yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir.Bu çalışmada, yüzey özellikleri ve tane boyutunun feldspat ve kuvarsın flotasyon başarısına etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, yüzey yükü oluşum mekanizmalarının ve çözünürlüklerinin belirlenmesi için zeta potansiyeli ölçümleri ve saf süspansiyonlarının iyon analizleri yapılmıştır. Bu iki mineral arasındaki yüzey özellikleri farklılıkların belirlenebilmesi için katyonik toplayıcılarla ve farklı değerlikli iyonlarla zeta potansiyeli ve temas açısı ölçümleri yapılmıştır. Bu ölçümlerden elde edilen sonuçlara bağlı olarak her bir mineral için mikroflotasyon deneyleri yapılmıştır. Bu deneylerin sonuçlarına göre, feldspat'ın kuvarstan flotasyonla ayrılmasının pH?3'de F- iyonu içeren ortamlarda düşük amin konsantrasyonlarında başarıyla gerçekleşeceği belirlenmiştir. Ayrıca, belirlenen bu şartlarda tane boyutunun flotasyon başarısına etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla üç farklı tane boyutunda (-0,075 mm, -0,075+0,038 mm, -0,038 mm) sınıflandırılmış mineral taneleri ile hazırlanan yapay cevherle feldspat-kuvars flotasyonu yapılmış ve sonuçlar istatistiksel deney tasarım yöntemleri kullanarak da değerlendirilmiştir. Sonuçta, şlam içermeyen (+0,038 mm) numune ile yapılan deneylerde flotasyon verimini etkileyen en önemli değişkenin köpürtücü miktarı olduğu tespit edilirken, daha fazla yüzey alanına sahip şlam boyutunda malzeme içeren (-0,075 mm ve -0,038 mm) numunenin flotasyonunda en önemli değişkenin toplayıcı miktarı olduğu belirlenmiştir. Sınıflandırılmamış numunenin flotasyonunda şlam içermeyen numunenin kullanıldığı deneylerde elde edilen mineral verimini elde etmek için daha fazla toplayıcı kullanılması gerektiği görülmüştür. Ayrıca sınıflandırılmamış numune içindeki şlam taneleri düşük zeta potansiyeline sahip olduklarından, şlam kaplama ve topaklanma gibi alt süreçler gelişebilmektedir. Buna bağlı olarak, flotasyon seçimliliği ve verimi de olumsuz etkilenmektedir. Bu yüzden feldspat flotasyonunda şlam uzaklaştırmanın doğru bir uygulama olduğu kanısına varılmıştır.

Abstract:
Silicate minerals exist widespread on the earth and contain many minerals from clay to quartz, which are called as ?industrial raw materials?. Separation (enrichment) of these minerals from each other is quite difficult because they have similar properties. Therefore, flotation is primary method for separation of feldspar from quartz.In this study, feldspar and quartz minerals were used as materials exhibiting the general properties of silicate minerals. The effects of particle size and surface properties on the flotation recovery of feldspar and quartz were investigated. In addition, the measurement of zeta potential and solubility analysis were made to determine potential determine ions of these minerals. According to results of zeta potential and contact angle measurements, several microflotation tests were made by using cationic collectors in the presence and absence of the some ions having different valences. According to results of these tests, it was determined that feldspar-quartz separation at pH?3 can be achieved by using low amine dosage in the presence of flour ion. In order to investigate the effect of particle size on the flotation performance, artificial ore samples were prepared by using the various size fractions of feldspar and quartz minerals (-0.075 mm, -0.075+0.038 mm and -0.038 mm). The artificial ore samples were used in the flotation tests conducted under the flotation conditions determined. The tests were experimentally designed and the results were evaluated statistically. The results have showed that the frother dosage is the most significant variable for the flotation of the de-slimed ore sample. On the other hand, the collector dosage exhibits the most pronounced effect on the flotation of the samples containing slime-sized particles (-0.075 mm and -0.038 mm). Furthermore, it was determined that high collector dosage must be used to obtain high flotation efficiency in the flotation of the samples containing slime-sized particles. It must be noted that the particle size distribution and zeta potentials of the samples exhibit detrimental effect on the flotation efficiency and selectivity because slime coating and coagulation processes can be taken place under these conditions. Another important point to be noted that the de-sliming is a plausible method for separation of feldspar from quartz by flotation in the plants.