İnce boyutlu kömürlerin flotasyonu için yeni bir flotasyon makinesinin (siklojet hücresinin) geliştirilmesi
Development of a new flotation machine (cyclojet cell) for flotation of fine coals
Yazar: HASAN HACIFAZLIOĞLU
Danışman: PROF. DR. İHSAN TOROĞLU
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Flotasyon = Flotation ; Kömür = Coal ; Köpük = Foam

Özet:
Bu tez kapsamında, geleneksel flotasyon makinelerine alternatif oluşturabilecek kül ve kükürt gidermede etkili yeni bir flotasyon makinesi (siklojet flotasyon hücresi) tasarlanmış, tasarım ve çalışma parametreleri optimize edilmiştir. Optimize edilen parametreler, konik jet yüksekliği, konik tüp daldırma derinliği, pülp besleme basıncı, kesitsel hava hızı, kesitsel yıkama suyu hızı, toplayıcı ve köpürtücü tipi ve miktarı, pH değeri, bastırıcı miktarı, pülpte katı oranı ve köpük kalınlığıdır.Siklojet hücresinde yapılan flotasyon çalışmalarında 4 farklı özellikte kömür kullanılmıştır. Bunlardan ikisi, düşük kükürtlü (<%1) ve yüksek küllü olan Zonguldak siklon üst akımı çok ince boyutlu şlam kömür (-0.212 mm) ve Zonguldak siklon alt akımı iri boyutlu (-1 mm) kömürdür. Bu kömürlerin kül içerikleri sırasıyla %48.80 ve %44.50'dir. Siklojet hücresinde basit bir süpürme kademesiyle (toplam flotasyon süresi 60 saniye), bu kömürlerden sırasıyla %11.32 ve %20.20 küllü kömürler %72.80 ve %74.30 yanabilir verimle kazanılmıştır.Siklojet hücresinde flotasyona tabi tutulan diğer iki kömür tipi ise yüksek kükürt içerikli Dursunbey linyiti (boyutu: -212 µm) ve Azdavay bitümlü kömürü (boyutu: -212 µm)'dür. Bu kömürlerin toplam kükürt içerikleri sırasıyla %2.40 ve %1.60'tır. Optimum koşulda, Siklojet hücresinden elde edilen temiz kömürlerin toplam kükürt içerikleri; Dursunbey linyiti için %1.20, Azdavay kömürü için %0.83'tür. Siklojet hücresinin piritik kükürt uzaklaştırma oranları ise sırasıyla %57.14 ve %52.50'dir. Diğer taraftan, kül giderme başarısı makul bir yanabilir verimle (>%50) sırasıyla %41.22 ve %62.59'dur.Son aşamada şlam kömürün temizlenmesi için, siklojet hücresinin flotasyon performansı Kolon ve Mekanik hücrenin flotasyon performansları ile karşılaştırılmıştır. Kolon flotasyonu daha temiz (%8.45-%%10.50 küllü) ürünler vermesine karşın, göreceli olarak siklojet ve mekanik hücreye göre daha düşük yanabilir verim değerleri (%40.05-%56.46) sağlamıştır. Mekanik hücre ise yüksek yanabilir verimler (%58.46-%78.45) sağlarken, yeterince temiz (%15.68-%21.40 küllü) ürün verememiştir. Siklojet hücresi ise hem yüksek verim değerleri (%47.95-%72.95) hemde oldukça düşük küllü (%8.90-%11.32) ürünler vermiştir.

Abstract:
Within the scope of this thesis, a new flotation machine (cyclojet flotation cell) that can be an alternative to the tradiational flotation machines has been designed to remove ash and sulphur effectively. Design and operating parameters of the new flotation cell optimised were conical jet height, conical tube immersion dept, pulp feeding pressure, superficial air rate, superficial wash water rate, collector and frother type and amount, pH value, depressant amount, solid ratio and froth thickness.Four different types of coal having different qualities were used in flotation studies which were carried out in the cyclojet cell. Two of these were low-sulphurous (<1%) and high ash, cyclone overflow Zonguldak ultrafine slime (-0.212 mm) and cyclone underflow Zonguldak coarse (-1 mm) coals. Ash contents of these coals are 48.80% and 44.50%, respectively. By a simple scavenger stage (total flotation time 60 second) in the cyclojet cell, 11.30% and 20.20% ash coals were recovered with a 72.80% and %74.30% combustible recovery values, respectively.The other two coals being subject to flotation in the cyclojet cell are high sulphurous Dursunbey lignite (size: -212 µm) and Azdavay bituminous coal (size: -212 µm). Total content of sulfur of these coals are respectively 2.40% and 1.60%. In optimum conditions, the total content of sulfur of the clean coals obtained in the cyclojet cell are for Dursunbey lignite 1.20% and for Azdavay coal 0.83%. Removal rates of pyritic sulfur of the cyclojet cell are 57.14% and 52.50%, respectively. On the other hand, ash removal successes are 41.22% and 62.59%, respectively with a reasonable combustible recovery values (>50%).Finally, the flotation performance of cyclojet cell for cleaning Zonguldak coal slime compared with that of column and mechanical cell. Although column cell produced cleaner (%8.45-%10.50 ash) products, values of combustible recovery (%40.05-%56.46) were found lower than those of other cells. While mechanical cell have yielded higher combustible recoveries (%58.46-%78.45), it didnt produced enough low ash (%15.68-%21.40 ash) coals. Cyclojet cell both produced cleaner (%8.90-%11.32) products and yielded higher combustible recovery values (%47.95-%72.95).