Sülfürlü altın cevherlerinin flotasyonu
Flotation of sulphide gold ores
Yazar: GÖZDE TUZCİ
Danışman: PROF. DR. EMİN CAFER ÇİLEK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Altın = Gold ; Flotasyon = Flotation

Özet:
Bu tez çalışmasında, Gümüşhane/Midi sülfürlü altın cevherinden seçimli flotasyon ve/veya toplu flotasyon ile yüksek kaliteli bir Au ön konsantresi elde edilebilmesi için uygulanabilecek flotasyon şartları araştırılmıştır. Bununla birlikte, cevher içindeki Au, pirit ve sfalerit tanelerinin flotasyon davranışları ve birbirleriyle olan ilişkilerini belirlemek için flotasyon kinetik değişkenleri ve türetilmiş değişkenler kullanılmıştır. Cevherdeki minerallerin flotasyon davranışını etkileyebilecek doğal hidrofobiklik, mekanik taşıma vb. mekanizmaların cevherin flotasyonuna etkileri de ayrıca araştırılmıştır. 
Seçimli sfalerit flotasyonundan elde edilen sonuçlarda, piritin etkin bir şekilde (yüksek pH ve/veya uygun bastırıcı ile) bastırılamamasının bir sonucu olarak, sfaleritin piritten yüksek bir seçimlilikle ayrılamadığı gözlenmiştir (seçimlilik indeksi ~1). Seçimli pirit flotasyonu göreceli olarak seçimli sfalerit flotasyonundan daha yüksek seçimlilikle sonuçlansa bile (seçimlilik indeksi ~5), cevherdeki sfaleritin yaklaşık %40'ı pirit konsantresinde bulunmaktadır. Toplu flotasyon hem Au verimi hem de sülfür mineralleri açısından yüksek performans elde edilmesini (verimler > %90) sağlamış olsa da, üretilen Au ön konsantresi çok yüksek oranda sülfür mineralleri de içerdiği için bu Au ön konsantresinin besleneceği siyanür liçinde önemli güçlükler ve üretim maliyeti artışına neden olması kaçınılmazdır. Bu bulguların ışığında, seçimliliğin düşük olmasına neden olabilecek doğal hidrofobiklik ve mekanik taşımanın etkilerinin belirlenmesi için toplayıcısız flotasyon deneyleri yapılmıştır. Toplayıcısız flotasyonda, Au verimi pirit ve sfalerit verimlerinden yaklaşık % 45 daha yüksek elde edilmiştir. Ayrıca, toplayıcısız flotasyonda Au ile diğer mineraller arasındaki seçimlilik indeksi 5-10 arasında değişmekte olup, bu sonuçlar Au ön konsantresinin hem miktarının daha az olmasını hem de konsantrenin içerdiği sülfür minerali miktarının daha az olmasını sağlamanın toplayıcısız flotasyonla mümkün olduğunu göstermektedir. Toplayıcısız flotasyonda mineraller ya çok küçük boyutlu olmaları nedeniyle ya da doğal hidrofobik olmaları nedeniyle konsantreye taşınacakları için, deneysel çalışmalarda elde edilen konsantrelerin tane boyut analizleri yapılmış ve seçimli flotasyon ve toplu flotasyon ön konsantrelerinin besleme ile benzer tane boyut dağılımına sahip oldukları belirlenmiştir. Buna karşılık, toplayıcısız flotasyon ön konsantresinin (>%90) 40 m'den küçük tanelerden oluştuğu belirlenmiştir. Bu sonuçlar, toplayıcı kullanılan flotasyonda (seçimli veya toplu flotasyon) mekanik taşımanın oldukça belirgin bir rol oynadığını göstermekle birlikte seçimliliğin düşük olmasını da açıklamaktadır.
Sonuç olarak, Gümüşhane/Midi Au cevherinden yüksek performansla bir Au ön konsantresi üretimi için ilk aşamada toplayıcısız flotasyon uygulanması ve sonrada geri kalan malzemenin seçimli pirit flotasyonu yapılmasının uygun bir yöntem olduğu belirlenmiştir. Böylelikle, 8.83 g/t Au içeren % 96 Au verimli bir Au ön konsantresi üretilebilmekte ve bu konsantrenin toplam sülfür minerali (pirit+sfalerit) içeriği de %24 gibi oldukça düşük olmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Flotasyon, altın, sülfür mineralleri, flotasyon kinetiği

Abstract:
In this thesis, the flotation conditions to be used to produce a high quality gold concentrate from the Gümüşhane/Midi sulphide gold ore by using the selective flotation and/or bulk flotation were investigated. In addition, the flotation kinetics parameters and generated parameters were used to determine the flotation behaviours of gold, pyrite and sphalerite in the ore. Effects of the mechanical entrainment and natural hydrophobicity of the minerals in the flotation were also investigated. 
It was observed that sphalerite could not be separated from pyrite with a high selectivity (selectivity index~1) in the experimental results obtained from the sphalerite flotation, as a result of not sufficiently depression of pyrite (with high alkaline medium and/or a depressant). Even if more selective separation was obtained from the pyrite flotation (selectivity index~5), 40 % of sphalerite in the ore was transferred into the pyrite concentrate. Despite the bulk flotation of the ore provided a high separation performance (recoveries > 90%) for gold, pyrite and sphalerite, It is inevitable that the Au pre-concentrate having highly sulphide minerals will cause to some technical problems with together high production cost in the cyanide leaching.  In light of these findings, the collectorless flotation tests were conducted in order to determine the effects of natural hydrophobicity and mechanical entrainment in the flotation of the ore. Surprisingly, the gold recovery was obtained approximately 45% higher than the pyrite and sphalerite recoveries in the collectorless flotation. In addition to this, the selectivity index between gold and sulphide minerals in the collectorless flotation varies 5-10. These results show that a gold pre-concentrate having lower sulphide content can be produced by using the collectorless flotation. Since the fine sized minerals and/or the natural hydrophobic minerals can be only transferred into the concentrate, particle size distributions of the pre-concentrates obtained from selective flotation, the bulk flotation and collectorless flotation were measured. It was determined that the particle size distributions of the pre-concentrates produced from the selective flotation and the bulk flotation had similar to the feed material. On the other hand, it was determined that the pre-concentrate obtained from the collectorless flotation was consisted of particles smaller than 40 µm (> 90%). These findings show that mechanical entrainment plays a significant role in the flotation (selective or bulk flotation) using collector, but also explain the low selectivity.
As a result, it has been determined that collectorless flotation in the first stage and selective pyrite flotation of the remaining material was seen to be a suitable method for the production of a gold pre-concentrate with high performance from Gümüşhane/Midi gold ore. Thus, a gold pre-concentrate with 96% gold recovery containing 8.83 g/t Au can be produced and the total sulphide mineral (pyrite + sphalerite) content of this concentrate would be very low (24%).

Keywords: Flotation, gold, sulphide minerals, flotation kinetics