Ultrasonik titreşimin kil çöktürmesinde etkisinin incelenmesi ve klasik çöktürme yöntemleri ile karşılaştırılması
Investigation of effect of ultrasonic treatment on the sedimentation of clays and comparison to conventional methods
Yazar: MUSTAFA ÖZER
Danışman: PROF. DR. GÜVEN ÖNAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Cevher-Kömür Hazırlama ve Değerlendirme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Flokülasyon = Flocculation ; Kil = Clay ; Titreşim = Vibration ; Ultrason = Ultrasound ; Çöktürme = Percipitation

Özet:
ÖZET Son yıllarda, endüstride yüksek güçlü ultrasoniklerin kullanımları, artmaktadır. Özellikle, sulu sistemlerde oluşan işlemlerde, ultrasonik titreşim, olumlu etkiler üreterek, prosesi hızlandırmaktadır. Böyle bir etki yaratmak için, ultrasoniğin sıvı içerisinde, enerjisini iletmesi yeterli olmaktadır. Mekanik enerjinin bir formu olan ultrasonik enerji, katı, sıvı ve gaz gibi ortamlarda dalgasal olarak belirli hızlarda yayılmaktadır. Bu dalga hızı, ortamın elastik ve atalet (süredurum) özelliklerine bağlıdır. Çok yüksek atalet kuvvetleri ile üretilen sonik ve ultrasonik dalgalar, maddeler üzerinde, bozunma, aşınma ve ayrışma gibi etkiler üretebilmektedir. Kil zenginleştirme tesislerinde, susuzlandırma işlemi, elde edilecek kil konsantrelerinin seramik sanayiinde kullanılabilmeleri için, en önemli adımlardan birini oluşturmaktadır. Genellikle, zenginleştirilmiş killerin, küçük boyutlu olmalarından dolayı, susuzlandırma amaçlı, çöktürülmesi zor olmakta ve fazla zaman almaktadır. Çöktürme işlemlerinde, çökme hızını arttırmak amacıyla değişik karakterli flokülantlar kullanıbilmektedir. Fakat, seramiğin kalitesini etkilemesinden dolayı, kil çöktürmede flokülant tercih edilmemektedir. Bundan dolayı, bu araştırmada, seramik endüstrisi ile ilgili bu sorunu çözmek amacıyla, kil çöktürme işlemlerinde, ultrasonik titreşim ilk defa kullanılmıştır. Değişik çökme koşullarında, kil numunelerininin çökme karakteristiklerini karşılaştırmak amacıyla, doğal ortamda ve ultrasonik titreşim etkisinde, çöktürme deneyleri yapılarak, pülpte katı oranı, flokülant ilavesi ve ultrasonik titreşim uygulaması gibi parametreler incelenmiş, karşılaştırmalar yapılmış, optimum çöktürme koşullan tespit edilmiştir. Ultrasonik titreşim uygulaması ile yapılan çöktürme işlemi, tüm pülpte katı oranlarında, doğal ortamdaki çöktürmeye göre daha iyi sonuçlar vermiştir. Ayrıca, ultrasonik ortamda flokülant ilavesi, çöktürme hızında, belirgin bir ek artış sağlayarak, ultrasonik titreşim etkisinde, az miktarda flokülant ilavesi iyi sonuç vermiştir. KİL 261 Kodlu kil numunesi ile yapılan çöktürme deneyi sonuçları incelendiğinde; doğal ortamda; 250 dakika sonundaki çökelek yüksekliği 230 mm, elde edilen çökeleğin pülpte katı oranı %13, ultrasonik titreşim etkisinde; 250 dakika sonundaki çökelek yüksekliği 160 mm, elde edilen çökeleğin pülpte katı oranı %18, ultrasonik titreşim+25 g/ton flokülant ilavesi ile; 250 dakika sonundaki çökelek yüksekliği 125 mm, elde edilen çökeleğin pülpte katı oranı ise, %21.9 olmaktadır. KİL 261, KİL 262, KİL 244 ve KAO 143 kodlu tüm kil numuneleri ile yapılan deney sonuçları göstermiştirki; Ultrasonik titreşim uygulaması ile, çöktürme süresi yarı yarıya azabilmekte ve çöktürme sonu pülpte katı oranı belirgin şekilde artmaktadır.

Abstract:
SUMMARY "INVESTIGATION OF EFFECT OF ULTRASONIC TREATMENT ON TEHE SEDIMENTATION OF CLAYS AND COMPRASION TO CONVENTIONAL METHODS" The use of high power ultrasonic in industrial processes has increased during the last few years. Many processes occurring in liquids are accelerated by ultrasonic vibration. Unlike other methods which require some special attribute of the system being activated in order to produce an effect, ultrasound requires only the presence of a liquid to transmit its energy. Sonic or ultrasonic energy is a form of mechanical vibratory energy. Sonic or ultrasonic energy propagates as waves through all material media including solids, liquids and gases at characteristic velocity. The wave velocity is a function of the elastic and inertial properties of the medium. For any medium these waves in a medium very high inertial and elastic forces are generated due to the sonic or ultrasonic waves can cause material failure, disruption and separation. Dewatering is the important step in the clay concentration plant prior to being used ceramic industry. Sedimentation of concentrated clay has always been difficult and taken long times due to their nature and having small particle sizes. Although there are several kinds of flocculants that can be used to make the sedimentation of faster, they are not preferred by the ceramic industry since they affect the quality of ceramic products. Therefore, in this study, ultrasonic treatment is used as a first time in the sedimentation of clay in order to solve the problems encountered related to the ceramic industry. Sedimentation experiments are performed at the natural and ultrasonic media in order to compare the sedimentation characteristics of clay samples in different settling conditions. The effects of several parameters such as pulp density, flocculant addition and ultrasonic treatment on the sedimentation of clay are investigated and the optimum settling conditions are determined. Application of ultrasonic treatment gave better results than the ones in natural medium in all pulp densities. Remarkable increases were observed on the settling rates with the flocculant addition in ultrasonic medium. Ultrasonic medium with the small amount of flocculant addition gave good results. As a results of settling tests, carried out by using Clay 261; At the end of 250 minutes, the height of the settled material and solids ratio by weight of the pulp were found to be 230mm and 13% without ultrasonic treatment, 160mm and 18% with ultrasonic treatment, 125 mm and 21.9% with the addition of 25 g/t flocculant + ultrasonic treatment, respectively. All experiments, carried out by using Clay 261, Clay 262, Clay 244, Kao 143, showed that settling time was almost reduced by half and the final pulp density was remarkably increased with the application of ultrasonic treatment. XI