Zonguldak kömürünün köpük flotasyonuna yüzey aktif maddelerin etkileri
The Effects of surface active agents on froth flotation of Zonguldak coal
Yazar: MERYEM OZMAK
Danışman: DOÇ. DR. ZEKİ AKTAŞ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2003
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Görüntü analizi = Image analysis ; Kömür = Coal ; Köpük flotasyonu = Foam flotation ; Yüzey aktif maddeleri = Surfactants ; Zonguldak = Zonguldak

Özet:
ÖZET Yüksek Lisans Tezi ZONGULDAK KÖMÜRÜNÜN KÖPÜK FLOTASYONUNA YÜZEY AKTİF MADDELERİN ETKİLERİ Meryem OZMAK Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Zeki AKTAŞ Kömürün mineral madde ve kükürt içeriği önemli bir problemdir. Kömür kullanımından kaynaklanan çevre ve işletim sorunları, kömürdeki inert yanmayan mineral maddelerin uzaklaştırılması ile azaltılabilir. Ağır ortam ayırması, küresel yağ aglomerasyonu, köpük flotasyonu kömürün iyileştirilmesi için yaygın olarak kullanılan yöntemlerdir. Düşük maliyetinden dolayı köpük flotasyonu daha çok tercih edilmektedir. Mineral maddeler, yüzey özelliklerine bağlı olarak, köpük flotasyonu ile kömürden ayrılabilirler. Hidrofobik kömür parçacıkları kabarcık yüzeyine tutunur ve köpük ile birlikte taşınırlar. Bu nedenle, köpük yapısı ve kararlılığı, köpük flotasyonu prosesinde çok önemlidir. Ancak köpük yapısı ve flotasyon performansı arasındaki ilişkiye yönelik araştırmalar kısıtlıdır. Bu çalışmada, yüksek mineral madde içerikli Zonguldak bitümlü kömürü kullanılmıştır. Köpük flotasyonu deneyleri, Denver flotasyon hücresinde gerçekleştirilmiştir. Köpük flotasyonu performansını etkileyen en önemli faktörler yüzey aktif madde cinsi ve miktarıdır. Üç iyonik olmayan (Triton X-100, Brij-35, MIBC) ve bir anyonik (SDS) yüzey aktif madde seçilmiştir. Bu yüzey aktif maddeler sulu çözeltileri şeklinde ve/veya belirli oranlarda MIBC ile karışımları halinde kullanılmıştır. Herbir deneyin flotasyon performansı, son ürünün geri kazanımı ve kümülatif kalitesi cinsinden değerlendirilmiştir. Kesikli flotasyon deneyleri sırasında köpüğün fotoğrafları çekilmiştir ve görüntü analizi tekniği ile incelenmiştir. Bu amaçla bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Köpük yapısı ile flotasyon performansını etkileyen parametreler arasında kuvvetli bir ilişki olduğu sonucuna varılmıştır. Deneysel sonuçlar, son ürünün kümülatif kalitesindeki azalmanın ortalama kabarcık çapının zamanla artışından kaynaklandığım göstermiştir. Küresel kabarcıklar ile düşük kalite ve yüksek geri kazanım elde edilmiştir. Köpük yapısı küreselden polihedrale değiştikçe konsantrelerin kül içeriği azalmıştır. Son ürün kalitesindeki bu artış, polihedral kabarcıklar arasında gerçekleşen secici drenaja bağlanmıştır. Yüzey aktif madde adsorpsiyonunun artması, geri kazanımda artışa, kümülatif kalitede azalmaya neden olmuştur. Başlangıç yüzey aktif madde miktarı arttırıldığında bazı mineral parçacıklar da hidrofobik kömür parçacıkları ile birlikte flotasyona uğramıştır. Sonuç olarak, köpük flotasyonu prosesinin seçiciliği azalmıştır. Köpük yapısı ve flotasyon performansı arasındaki ilişki, yüzey aktif madde adsorpsiyonunun etkisine bağlı olarak belirlenmiştir. 2003, 183 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Kömür, köpük flotasyonu, köpük yapısı, yüzey aktif madde, yüzey aktif madde karışımı, adsorpsiyon, görüntü analizi

Abstract:
ABSTRACT Master Thesis THE EFFECTS OF SURFACE ACTIVE AGENTS ON FROTH FLOTATION OF ZONGULDAK COAL Meryem OZMAK Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Zeki AKTAŞ The mineral matter and sulphur content of coal is a major problem. The environmental and operational problems caused by coal usage, can be reduced by removing inert non-combustible mineral matter from coal. Heavy media separation, spherical oil agglomeration, froth flotation are the common methods used for coal beneficiation. Because of its low capital, froth flotation is mostly preferred. The mineral matter can be separated from fine coal particles by froth flotation, depending upon particle surface properties. Hydrophobic coal particles are attached on bubble surface and then carried with froth. For this reason, froth structure and stability are very important in froth flotation process. However, the researches on the relationship between the froth structure and flotation performance are limited. In this study, Zonguldak bituminous coal with high mineral matter content was used. Froth flotation tests were carried out in a Denver flotation cell. The type and amount of reagent are the most important factors that affect the flotation performance. Three non-ionic reagents (Triton X- 100, Brij-35, MIBC) and an anionic (SDS) reagent were chosen. These reagents were used as aqueous solutions and/or as mixtures with MIBC at given ratios. Flotation performance of each test was evaluated in terms of cumulative grade and recovery of the final product Photographs of the froth were taken during the batch flotation tests and analysed with image analysis technique. A computer program was developed for this purpose. It was observed that there is a strong relationship between the froth structure and the parameters affecting the flotation performance. The experimental results indicated that the cumulative grade of the final product decreased due to the increase in mean bubble diameter with time. Low grade and high recovery obtained with spherical bubbles. As the froth structure changed from spherical to polyhedral, the ash content of the concentrates decreased. This increase in the grade of final product was attributed to the selective drainage, occurred between polyhedral bubbles. The increase of reagent adsorption caused an increase in recovery and decrease in cumulative grade. When the initial reagent loading increased, some of the mineral particles floated with hydrophobic coal particles. As a result, the selectivity of the flotation process was reduced. The relationship between froth structure and flotation performance was determined depending on the effect of reagent adsorption. 2003, 183 pages Key Words: Coal, froth flotation, froth structure, reagent, reagent mixture, adsorption, image analysis.