Linyit kömürünün flotasyon yöntemi ile zenginleştirilmesinde bazı işletme faktörleri etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of some operational factors on the enrichment of lignite coal using flotation method
Yazar: ŞEYDA KAYA
Danışman: PROF. DR. YAKUP CEBECİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ TURAN KILINÇ
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Küresel olarak kömür önemli bir fosil enerji kaynağıdır ve aynı zamanda farklı endüstriler için hammadde niteliğindedir. Kömür başta gelişmemiş bölgeler olmak üzere gelecekte enerji üretimindeki yerini koruyacaktır. Kömür yakıldığında çeşitli çevresel problemlere sebep olmaktadır. Bundan dolayı kömürün yakılmadan önce zenginleştirilmesi, kömürdeki istenmeyen bileşenleri azaltacaktır. Bu nedenle çevresel problemler de azalacaktır. Linyit genel olarak yüksek kül, nem ve uçucu madde içeriğine sahiptir. Aynı zamanda linyit kolay bir şekilde kendiliğinden yanma özelliği göstermektedir. Linyit yüzeyi yüksek miktarda oksijen içeren, fonksiyonel gruplara sahiptir.
Flotasyon, mükemmel ayırma performansı nedeni ile ince tane boyunda ki (<0,5 mm) kömürleri zenginleştirmek için çok etkili bir yöntemdir. Flotasyonda organik kısım ve mineral madde arasındaki yüzey hidrofobluk farklılığı nedeniyle, kömür ve gangın seçimli ayrımı sağlanmaktadır. Gazyağı ve fuel oil gibi klasik kollektörler, linyitin yüksek hidrofilik davranış göstermesi nedeni ile linyit flotasyonu için uygun değildir. Bu kollektörlerle, linyiti kabul edilebilir randıman değerleri ile zenginleştirebilmek için yüksek miktarlara ihtiyaç duyulmaktadır. Linyitin düşük yüzebilirlik davranış göstermesi, karboksil ve hidroksil gibi oksijen içeren fonksiyonel grupları yüksek miktarda içermesinden kaynaklanmaktadır. Polar oksijen içeren fonksiyonel gruplar, su ile hidrojen bağı oluşturmaktadır. Bundan dolayı, linyit ve hava kabarcığı arasındaki sıvı filmin incelme hızı yavaştır. Böylece tanecik kabarcık tutunması önlenmektedir. Ayrıca linyitin yüksek oranda gözenek içermesi de flotasyon esnasında aşırı reaktif tüketimine sebep olabilmektedir. Linyitin flotasyon ile zenginleştirilmesinde düşük flotasyon verimi, yüksek kollektör tüketimi ve bunun sonucu olarakta yüksek maliyetler ana problemlerdir. Linyitin flotasyon performansı; öğütme, reaktif uygulaması, ısıl işlem gibi flotasyon öncesi ön işlemler uygulanarak arttırılabilir.
Bu çalışmada, Edirne bölgesinden alınan linyitin flotasyon ile zenginleştirilmesinde değişik kollektörlerin etkileri incelenmiştir. Çalışmada gazyağı, mazot, oleik asit ve bunların karışımları kullanılmıştır. Karışımların etkisi %25, %50 ve %75 ağırlık oranlarında incelenmiştir. Flotasyon performansı yanabilir verim, kül atımı ve verim indeksi ile değerlendirilmiştir. En iyi sonuçlar oleik asitle elde edilmiştir. Bununla birlikte, karışımdaki oleik asit miktarı arttığında gazyağı ve mazotun flotasyon performansı artmıştır. Karışımlardan en iyi sonuçlar oleik asit/gazyağı ağırlık oranı 3/1 olduğunda elde edilmiştir.
Ayrıca pH, bastırıcı miktarı (sodium silikat), köpürtücü miktarı, katı oranı ve flotasyon süresinin yanabilir verim, kül atımı ve verim indeksine olan etkileri araştırılarak optimum koşullar belirlenmiştir. 
Optimum koşullarda elde edilen kaba konsantreye temizleme flotasyonu uygulanarak, %46,00 kül içeren kömürden %21,33 kül içeren temiz konsantre, %38,89 yanabilir verim ile üretilmiştir.

Abstract:
Globally, coal is an important fossil energy source and is also a raw material for different industries. Coal will maintain its place in energy production in the future, especially in undeveloped regions. When coal is burned, it causes various environmental problems. Therefore, enriching the coal before it is burned will reduce the undesirable components in the coal. Therefore, environmental problems will also decrease. Lignite generally has high ash, moisture and volatile matter content. At the same time, lignite is easily self-combustible. Lignite surface has functional groups containing high amount of oxygen.
Flotation is a very effective method for enriching fine-grained (< 0.5 mm) coals due to its excellent separation performance. In flotation, selective separation of coal and gangue is achieved due to the difference in surface hydrophobicity between the organic part and the mineral matter. Conventional collectors such as kerosene and fuel oil are not suitable for lignite flotation due to the highly hydrophilic behavior of lignite. With these collectors, high amounts are required to enrich the lignite with acceptable yield values. The low flotability behavior of lignite is due to its high content of oxygen-containing functional groups such as carboxyl and hydroxyl. Functional groups containing polar oxygen form hydrogen bonds with water. Therefore, the thinning rate of the liquid film between the lignite and the air bubble is slow. Thus, particle bubble adhesion is prevented. In addition, the high porosity of lignite may cause excessive reagent consumption during flotation. Low flotation efficiency, high collector consumption and as a result, high costs are the main problems in the enrichment of lignite by flotation. Flotation performance of lignite; It can be increased by applying pre-treatments such as grinding, reagent application, heat treatment before flotation.
In this study, the effects of different collectors on the enrichment of lignite from Edirne region by flotation were investigated. In the study, kerosene, diesel oil, oleic acid and their mixtures were used. The effect of the mixtures was investigated at 25%, 50% and 75% weight ratios. Flotation performance was evaluated by combustible recovery, ash removal and efficiency index. The best results were obtained with oleic acid. However, the flotation performance of kerosene and diesel oil increased when the amount of oleic acid in the mixture increased. The best results from the mixtures were obtained when the weight ratio of oleic acid/kerosene was 3/1.
In addition, the effects of pH, depressant (sodium silicate) frother amount, pulp density and flotation time on combustible recovery, ash removel and efficiency index were studied and optimum conditions were determined. 
The rougher concentrate obtained at optimum conditions was cleaned and a clean coal containing 21.33% ash was produced with 38.89% combustible recovery from coal containing 46.00% ash.