Kolemanit flotasyonunun kimyasal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
The analysis of chemical and mechanical parameters of colemanite flotation
Yazar: ÇİĞDEM GÖZKAMAN
Danışman: PROF. DR. ERDOĞAN YİĞİT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Flotasyon uygulamalarında kimyasal ve mekanik parametreler, karıştırma hızı (dev/dak), verilen hava debisi (cm3/dak), katı konsantrasyonu (g/lt) ve birim hacime düşen enerji (watt/cm3) konsantre tenör ve randımanlarına etki eden önemli faktörlerdendir. Avustralya'nın Northern Territories eyaletinin McArthur Çinko-Kurşun cevherleri flotasyonunda karıştırma hızı ve pülpe verilen hava debisinin önemini gösteren testler yapılmıştır. Bu çalışmada yukarıda bahsedilen parametreler Bigadiç yöresinin Kolemanit cevherlerinin, laboratuvarda yapılan flotasyon testlerinde denenmiştir.Kolemanit cevheri; Kolemanit, Kalsit ve Kil minerallerinden (İllit) oluşmakta ve ortalama analizleri % 31,67 B2O3, % 30,29 CaO, % 13,37 serbest CaO, % 4,0 SiO2, % 1,95 MgO, % 0,13 Na2O ve % 0,10 FeO içermektedir.Flotasyon testleri Kolemanit mineralinin tampon etkisi altında pH 9,5 civarında gerçekleştirilmiştir. pH 9,5 değerleri altında hem Kolemanitin hem de Kalsitin yüzeyleri pozitif işaretli olduğu için Kolemanit için seçici bir Anyonik Toplayıcı seçmek ilk amaç olmuştur.İlk olarak sülfonatla değişik pülp katı konsantrasyonları, 1 ve 2 lt'lik selüllerle, 200 g/lt ve 100 g/lt katı konsantrasyonları ve 1000 dev/dak, 1200 dev/dak ve 1400 dev/dak ile yapılan testlerde ise sülfonat Kalsit minerallerini yüzdürmede seçici olmuş altta kalan atıkta kolemanit zenginleşmiştir. Saksinamat ile yapılan testlerin 1 lt'lik selüllerle yapılan testlerde de Toplayıcı Saksinamat, Kalsit mineralleri için seçici olurken 2 lt'lik selüllerde durum değişmiş bu kez Saksinamat Kolemanit mineralleri için seçici olarak artıkda Kalsit zenginleşmiştir.Daha sonra yapılan çok sayıda testlerle Sülfonat-Saksinamat karışımının Kolemanit için yüzdürmede çok seçici olduğu bulunmuştur. Bundan sonraki testler bu Toplayıcı karışımı ile ve cevher öğütüldükten sonra takriben 10 mikron altındaki malzemenin ağırlıkça % 30 unun şlam olarak atılmasından sonra gerçekleştirilmiştir.2 lt'lik ve 4 lt'lik sellüllerle yapılan değişik karıştırma hızı, hava debisi ve pülp katı konsantrasyonlardaki testlerde önemli sonuçlar elde edilmiştir. Bunlar aşağıdaki gibi sıralanabilir:1. Kolemanitin flotasyonunda optimum şartlar için kritik bir alt karıştırma sınırı olduğu gibi kritik bir üst karıştırma sınırı da mevcuttur.2. 2 lt'lik sellülerle yapılan flotasyon testlerinde Kolemanit ve Kalsit + Kil mineralleri ayırımlarında başarılı olunmuş en yüksek tenör % 44,61 B2O3 1000 dev/dak karıştırma hızı ve 1000 cc/dak hava debisinde elde edilmiştir. Karıştırma hızı 1200 dev/dak'ya çıktığında tenör % 42,69 B2O3'e düşmüşse de ayırma kriteri, randımandaki artış dolayısı ile 34,07'den 36,78'e çıkmıştır.Daha yüksek karıştırma hızı ve hava debilerinde hem tenörlerde hem de ayırma kriterlerinde düşüş söz konusudur. Bu değerlerde Kolemanit flotasyonunda bir kritik üst karıştırma ve hava debisi sınırları olduğunu göstermektedir. Bu sınırlar aşıldığında toplayıcı karışımının Kolemanit mineraline karşı seçiciliği azalmaktadır.3. 4 lt'lik selüllerle yapılan flotasyon testlerinde Kolemanit ve Kalsit + Kil minerallerinin ayırımında daha da başarılı olunmuştur. Burada görülmüştür ki yapılan testlerde yalnızca karıştırma hızında bir üst sınır söz konusu değil bir de karıştırma hızı alt sınırı söz konusudur. 1000 dev/dak karıştırma hızı ve 1000 cm3/dak hava debisi ile yapılan testlerde reaktif ilaveleri ve şartlandırma karıştırması sonrası flotasyon gerçekleşmemiş fakat diğer şartlar aynı kalarak karıştırma hızı 1200 dev/dak'ya çıkarıldığında flotasyon gerçekleşmiştir.4lt'lik selüllerde yapılan flotasyon testlerinde optimum sonuçlar 1200 dev/dak karıştırma hızı ve 1000 cm3/dak hava debisi ile % 44,15 B2O3 tenör ve 37,33 ayırma kriteri ile elde edilmiştir. Burada da kritik bir üst karıştırma hızı sınırı söz konusudur. 1400 dev/dak karıştırma hızı hem tenörlerde hem de ayırma kriteri değerlerinde düşüşler söz konusudur.Kullanılan toplayıcı karışımı ile yapılan testlerde elde edilen en iyi sonuçlar 1200 dev/dak karıştırma hızı, 1000 cm3/dak hava miktarı 50 g/lt pülp katı konsantrasyonunda elde edilmiştir. Bu şartlarda % 45 B2O3 tenörlü Kolemanit konsantrelerinin şlamsızlaştırma sonrası % 60-70 randımanla elde edilebilineceği anlaşılmaktadır.Anahtar Kelimeler: Kolemanit, flotasyon, kimyasal, mekanik, parametre, karıştırma hızı, hava debisi, ayırma kriteri, pülp

Abstract:
Some chemical and mechanical parameters such as agitation intensity rpm, airflowrate cc/min, pulp solid concentration g/lt, energy input watt/cc are important parameters in flotation practice affecting grades and recoveries of concentrates.In the past E.Yigit carried out laboratory flotation tests on McArthur River ore of Northern Territories of Australia showing the importance of agitation intensity and air flowrate. In the present work the above parameters were tested on Colemanite ore of Bigadiç district of Turkey. Colemanite ore of Bigadiç district of Eti Mining consisted of Colemanite and Calcite+Clay minerals (Illite) and average assay values were below.31,67 % B2O3, 30,29 % CaO, 13,37 % free CaO, 4,0 % SiO2, 1,95 % MgO, 0,13 % Na2O and 0,10 FeO.The flotation tests were carried out at the pH of about 9,5 under the buffer effect of Colemanite. Under this pH of 9,5 the surfaces of Colemanite and Calcite minerals are + signed. Therefore to choose an anionic collector sensitive only to Colemanite minerals was first step.In the flotation tests using sulphanate collectors with 1 lt and 2 lt cells ,with 200 g/lt and 100 g/lt pulp solid concentrations and at 1000, 1200, 1400 agitation intensities Calcite minerals were floated prefentially against Colemanite minerals In the flotation tests using Succinamate with 1 lt cells, 200 g/lt solid concentration Calcite minerals were floated again against Colemanite minerals. In the flotation tests using Succinamate with 2 lt cells, 100 g/lt solid concentration Colemanite minerals floated againts Calcite minerals contrary to expectations.After completion of many flotation tests it was found that a Sulphanate and Succinamate mixture was selective for Colemanite minerals against Calcite minerals. Thereafter flotation tests were carried out using this collector mixture Feed material consisted of Colemanite ore after desliming namely discarding of -10 micron particles and with about 30 % weight loss.The results obtained using different agitation intensities and air flowrates and pulp solid concentrations with 2 and 4 lt cells are given below.There are critical upper and lower limits of agitation intensities and air flowrates for Colemanite minerals flotations at optimum conditions.The flotation tests with 2 lt cells separation of Colemanite and Calcite + Clay minerals were succesful. The highest grade of Colemanite Concentrate of 44,61 % B2O3 was obtained at 1000 rpm agitation intensity and 1000 cc/min air flowrate. After the increase agitation intensity to 1200 rpm the slight decrease of Colemanite concentrate grade to 42,69 % B2O3 was evident but separation index was increased from 34,07 to 36,78.At higher agitation intensities and air flowrates grades of Colemanıte concentrates and separation indexes were decreased. This phenomena indicates the presence of critical agitation intensities and air flowrate limits. Exceeding these limits (Colemanite minerals) the selectivity of against Calcite minerals in the flotation with present collector mixture decreases.In the flotation tests with 4 lt cells separation of Colemanite minerals from Calcite+Clay minerals were more succesful In these tests not only presence of upper critical intensity but the presense of lower critical intensity were apparent.The flotation tests at 1000 rpm agitation intensity and 1000 cc/min air flowrate after reagent additions and conditioning were not succesful. But increasing agitation intensity to 1200 rpm keeping all the other condition same resulted in a succesful flotationThe best results of 4 lt cell flotation tests were obtained at 1200 rpm agitation intensity and 1000 cc/min air flowrate as 44,15 % B2O3 Colemanite concentrate grade and 37,33 separation index were obtained.Here also also critical upper limits of agitation intensities and air flowrates are present. Exceeding these limits the drops in grades and separation index are inevitable.Best results with this collector mixture were obtained at 1200 rpm agitation intensity, 1000 cc/min air flowrate and 50 g/lt pulp solid concentration. At above conditions it is possible to produce Colemanite concentrates of 45 % B2O3 grade with 60-70 % recovery after desliming of 10 micron material with 30 % material loss.Keywords: Colemanite, flotation, chemical, mechanical, parametre, mixture, airflowrate, seperation index, pulp