Ultrasonik enerjinin potasyumlu tuz cevherlerinin flotasyonuna etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of ultrasonic energy on flotation of potassium salt ore
Yazar: AKMAL HAMRAYEV
Danışman: PROF. DR. İLGİN KURŞUN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Maden Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Flotasyon = Flotation ; Potasyum = Potassium ; Silvinit = Sylvinite

Özet:
Bu tez çalışmasında; Türkmenistan'ın Lebap ili Karlyuk kasabasındaki potasyum tuzu madeni sahasından temin edilen temsili cevher numunelerinin fiziksel, kimyasal ve mineralojik olarak karakterizasyonu yapılmış ve cevherin flotasyon yöntemi kullanılarak zenginleştirilebilirliği incelenmiştir. Bu kapsamda flotasyonda kullanılacak reaktiflerin cinsinin ve miktarının tayini, optimal flotasyon koşullarının belirlenmesi ve ultrasonik enerjinin potasyum tuzu içeren cevherin flotasyonu üzerindeki etkileri araştırılmıştır.
Deneylerde kullanılacak cevher, önce kırma ve öğütme işlemlerine tabi tutulmuş, daha sonra ise eleme yöntemi ile tane boyutuna göre sınıflandırılarak mikro-flotasyon deneyi için hazır hala getirilmiştir.
Mikro-flotasyon deneyleri öncesinden gerçekleştirilen çözünme analizlerinde, cevher içerisinde çözünmeyen kil minerallerinin olduğu tespit edilmiştir. Çözünmeyen fraksiyon içerisinde kil minerallerine ek olarak kuvars, kalsit, manyezit ve demir minerallerinin varlığına da rastlanmıştır. Cevher içerisinde bulunan silvit minerallerinin zenginleştirilmesi amacıyla mikro-flotasyon zenginleştirme yöntemi kullanılmıştır. Mikro-flotasyon yöntemi ile zenginleştirme kapsamında yapılan ön deneyler sonucunda, toplayıcı reaktif olarak katyonik bir toplayıcı olan dodesilamin hidroklorit (DAH) kullanılmasına karar verilmiştir.
Cevher öncelikle herhangi bir ön işleme tabi tutulmadan şlam boyutunda kil mineralleri içeren doğal hali ile mikro-flotasyona tabi tutulmuştur. Daha sonra ise şlam uzaklaştırma işleminin etkilerinin incelenmesi amacıyla, orijinal cevher dağıtma ve dekantasyon yöntemleri kullanılarak şlam uzaklaştırma işlemine tabi tutulmuştur. Yapılan deneyler sonucunda şlam varlığının mikro-flotasyon verimini önemli derecede etkilediği belirlenmiştir. Doğal cevher ile 5×10-4 DAH konsantrasyonunda yapılan mikro-flotasyon deneyleri sonucunda %40,9 mikro-flotasyon verimi elde edilirken, şlamı uzaklaştırılmış cevher üzerinde aynı koşullar altında elde edilen mikro-flotasyon verimi %83,3 ulaşılmıştır. 
Ultrasonik enerjinin etkilerinin incelendiği mikro-flotasyon deneyleri kapsamında ise, hem doğal hem de şlamı uzaklaştırılmış cevhere flotasyon işlemi öncesinde kondisyonlama aşamasında, Almanya'da üretilmiş RK 106 modele sahip ultrasonik banyo ve gücü 480 W frekansı 35 kHz özelliğe sahip ultrasonik banyo yardımı ile yapılmıştır. Bu grup deneylerde öncelikle optimum ultrasonik işlem süresinin belirlenmesi amacıyla, orijinal cevher üzerinde ve 5×10-5 DAH konsantrasyonunda 1, 3, 5 ve 8 dk süre ile ultrasonik enerji uygulaması yapılmış, yapılan deneyler sonucunda ise 5 dk ultrasonik enerji uygulamasının yeterli olduğu görülerek, bundan sonraki deneylerde optimum süre olarak 5 dk alınmasına karar verilmiştir.
Ultrasonik enerjinin etkilerinin incelendiği mikro-flotasyon deneyleri sonucunda, 5×10-4 DAH varlığında ve 5 dk ultrason işlemi uygulanması sonrasında doğal cevher ile %82,3 flotasyon verimi elde edilirken, şlamı uzaklaştırılmış cevher ile elde edilen flotasyon verimi %86,4 seviyesine yükselmiştir.
Bu tez sayesinde, silvit cevherinin flotasyon yöntemi kullanılarak zenginleştirilmesinde en iyi sonucun toplayıcı reaktif ile kondisyonlama aşamasında ultrasonik enerji uygulaması ile elde edilebileceğini göstermiş, ultrason uygulanmadan önce elde edilen en yüksek flotasyon verimi, ultrasonik enerji uygulanmasının etkisi sonucunda önemli oranda geliştirilerek %40,9'dan %86,4 seviyesine yükseltilmiştir. Ultrasonik enerji uygulanması sonucu elde edilen verim yükselişinin, tuz madenciliği açısından önemi çok yüksektir.

Abstract:
In this thesis study; physical, chemical, and mineralogical characterization of representative ore samples obtained from potassium salt mine site was performed and enrichment of the ore using flotation method was investigated. In this context, the determination of the type and amount of reagents to be used in flotation, the determination of optimal flotation conditions and the effects of ultrasonic energy on the flotation of potassium salt containing ore were investigated.
The ore to be used in the experiments was first subjected to crushing and grinding processes, and then classified according to particle size by sieving method and made ready for the microflotation experiment.
In the dissolution analyzes performed before the flotation experiments, it was determined that there were insoluble clay minerals in the ore. In addition to clay minerals, quartz, calcite, magnesite, and iron minerals were also found as the insoluble fraction. Microflotation enrichment method was used to enrich the sylvite minerals in the ore. As a result of the preliminary experiments carried out within the scope of enrichment by microflotation method, it was decided to use dodecylamine hydrochloride (DAH), which is a cationic collector, as a collector.
The ore was first subjected to the microflotation in it's natural state containing clay minerals in slime size without being subjected to any pretreatment. Then, in order to examine the effects of the sludge removal process, the original ore was subjected to sludge removal using the dispersal and decantation methods. As a result of the experiments, it was determined that the presence of sludge significantly affected the microflotation efficiency. As a result of microflotation performed at 5×10-4 M DAH concentration on the natural ore, 40.9% flotation efficiency was obtained, while the flotation efficiency obtained under the same conditions on the ore from which the slime coating clay minerals was removed was 83.3%.
In the scope of micro-flotation experiments, in which the effects of ultrasonic energy are examined, both natural and sludge-removed ore before the flotation process, during the conditioning phase, were made with the help of an ultrasonic bath with RK 106 model manufactured in Germany and an ultrasonic bath with a power of 480 W frequency 35 kHz. In this group of experiments, in order to determine the optimum ultrasonic processing time, ultrasonic energy was applied for 1, 3, 5 and 8 minutes on the original ore and at 5×10-5 DAH concentration, and as a result of the experiments, it was seen that the application of ultrasonic energy for 5 minutes was sufficient, In the next experiments, it was decided to take 5 minutes as the optimum time.
As a result of the microflotation experiments, in which the effects of ultrasonic energy were examined, in the presence of 5×10-4 M DAH and after 5 min of ultrasound treatment, 82.3% flotation efficiency was obtained with natural ore, while the flotation efficiency obtained with ore from which the slime coating clay minerals was removed increased to 86.4%
This result indicated that the best result in the enrichment of silvite ore using the flotation method can be obtained as a result of the application of ultrasonic energy in the conditioning phase with the collector, and the highest flotation efficiency obtained before the application of ultrasound. As a result of the effect of ultrasonic energy application, it has been significantly improved and enhanced from 40.9% to 86.4%. The increase in efficiency obtained as a result of the application of ultrasonic energy is very important for salt mining.