Farklı tip flotasyon hücrelerinde köpük görüntüsü ile flotasyon performansı arasındaki ilişkinin incelenmesi
The relationship between froth image and flotation performance in different types of flotation cells
Yazar: EGEMEN GÜNEY
Danışman: DOÇ. DR. ÖZLEM BIÇAK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında ticari bir köpük görüntü sistemi kullanılarak altın flotasyonu yapılan bir tesiste flaş flotasyon hücresinin, kaba flotasyon devresinin birinci ve sonuncu hücrelerinin flotasyon performansları ile köpük değişkenleri arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Literatürde, flaş flotasyon hücresinin flotasyon performansı ile köpük değişkenleri arasındaki ilişkiyi inceleyen bir çalışma bulunmamaktadır. Bundan dolayı, bu tez çalışması flaş flotasyon hücresinin flotasyon performansı ile köpük değişkenleri arasındaki ilişkiyi inceleyen ilk çalışmadır.
Çalışma, flotasyon tesisinde bulunan flaş flotasyon hücresi ile 6 hücreden oluşan kaba flotasyon bankının birinci ve sonuncu hücrelerinde gerçekleştirilmiştir. İncelenen her bir hücrenin hem mekanik tasarım hem de devre içerisindeki pozisyonlarından dolayı birbirleri arasında farklılıklar bulunmaktadır. Flaş hücrede hızlı yüzen yüksek tenörlü malzemelerin flotasyonu gerçekleştirilmektedir. Kaba flotasyon devresinin birinci hücresi öğütme devresinden gönderilen taze akışın flotasyonunu gerçekleştirirken, kaba flotasyon devresinin sonuncu hücresi ise en az hidrofobikliğe sahip yavaş yüzen tanelerin flotasyonundan sorumludur. Bu sebeple her bir hücrenin hem flotasyon performansı hem de köpük yapısı kendisine özgüdür. Flaş flotasyon hücresinde oluşan köpüğün çalışma kapsamında incelenen diğer hücrelere kıyasla daha parlak ve yüksek stabiliteye sahip olduğu ve kaba flotasyon devresinin sonuncu hücresinde oluşan köpükte ise ciddi stabilite problemleri yaşandığı gözlemlenmiştir. Bu bakımdan, flotasyon hücrelerinin yüzeylerinde oluşan köpükler arasındaki görsel farklılıklar göz önüne alındığında her bir hücrenin flotasyon performansı ve köpük yapısı arasındaki ilişkiyi anlamak, hücrelerin kontrolünün daha iyi sağlanabilmesi adına önemli bir adımdır. 
Flotasyon tesisinde incelenen flotasyon hücrelerinin operasyonel koşulları (palp seviyesi, hava hızı ve köpürtücü dozajı) her bir test için değiştirilmiştir. Bu sayede hem hücrenin flotasyon performansında hem de köpük yapısında değişiklikler meydana getirilmiştir. Hücrelerin yeni operasyonel koşullar altındaki performansını elde edebilmek amacıyla incelenen hücrenin çevresindeki akışlardan örnekleme çalışmaları yapılmıştır. Örnekleme çalışması esnasında incelenen hücrenin köpük yüzeyi Stone Three Köpük Görüntü Sistemi MK5 tarafından analiz edilerek kabarcık hızı, kabarcık boyu, köpük rengi ve köpük yüksekliği değerleri elde edilmiştir. Böylece incelenen her bir flotasyon hücresinin değişen operasyonel koşullar altındaki flotasyon performansının köpük yüzeyi değişkenleri ile olan ilişkileri araştırılmıştır. 
Gerçekleştirilen çalışma sonucunda incelenen her bir hücredeki operasyonel koşullardaki değişimin flotasyon performansı ve köpük yüzeyi değişkenleri ile olan ilişkileri ortaya çıkarılmıştır. Her bir hücrede flotasyon performans göstergeleri (verim, tenör vb.) ile en yüksek korelasyon değerlerini veren köpük değişkeninin kabarcık hızı olduğu görülmüştür. Kabarcık hızının flotasyon performans göstergeleri ile olan ilişkisi incelenen her bir hücre için farklılıklar göstermiştir. Ölçülen kabarcık hızı üzerinden hücrelerin genel flotasyon davranışları yorumlanmıştır. Ayrıca, ortalama kabarcık boyunun incelenen her bir hücrede farklı olduğu görülmüştür. Operasyonel koşullardaki değişimin kabarcık boyuna etkisi, özellikle de kaba flotasyon devresinin birinci hücresinde gerçekleştirilen köpürtücü dozajı testlerinde ortaya çıkarılmıştır.

Abstract:
Within the scope of this master thesis, the relationships between froth variables and the flotation performances of the flash flotation cell, the first and last cells of the rougher flotation bank in a gold flotation plant using a commercial froth camera system were investigated. In the literature, there is no study investigating the relationship between the flotation performance of the flash flotation cell and froth variables. Therefore, this master thesis is the first study to investigate the relationship between froth variables and flotation performance of the flash flotation cell.
The measurement and sampling surveys were carried out for the flash flotation cell, the first cell and the last cell of the rougher flotation circuit in the flotation plant. There are differences between each of the investigated cells due to both their mechanical design and their position in the plant circuit. In the flash cell, flotation of fast floating material is achieved. High grade and fast floating particles are recovered from the first cell of the rougher bank and the slow floating particles from the last cell of the bank. For this reason, both the flotation performance and the froth structure of each cell are unique. It was observed that the froth formed in the flash flotation cell surface was brighter and had higher stability compared to the other cells examined in the study, while serious stability problems were observed in the froth formed on surface of the last cell of the rougher flotation circuit. In this respect, considering the visual differences between the froths formed on the surfaces of the flotation cells, understanding the relationship between the flotation performance of each cell and the froth structure is an important step towards better control of the cells.
The operational conditions (pulp level, air flowrate and frother dosage) of the flotation cells were varied for each test. This resulted in changes in both the flotation performances and the froth structures of the investigated cells. In order to determine the performance of the cells under the new operational conditions, sampling campaign were carried out around the investigated cell. During sampling, the froth surface of the cell was analyzed by Stone Three Froth Image System MK5 to obtain bubble velocity, bubble size, froth color and froth height values. Thus, the relationship between the flotation performance and the froth surface variables of each flotation cell under varying operational conditions was studied.
As a result of the study, the relationships between the flotation performance and froth surface variables under the varied operational conditions in each cell were revealed. It was observed that bubble velocity was the froth variable that gave the highest correlations with flotation performance indicators (mass pull, grade, etc.) in each cell. The relationship between bubble velocity and flotation performance indicators showed differences for each cell. The flotation behavior of the cells was interpreted via the bubble velocity variable. Also, the average bubble size was found to be different for each flotation cell. The effect of the change in operational conditions on the bubble size was particularly evident in the frother dosage tests carried out in the first cell of the rougher flotation circuit.