Sepiyolitin yaş öğütme ve asit liçi yöntemleriyle zenginleştirilmesi ve reolojik davranışının modellenmesi
Enrichment of sepiolite by wet grinding and acid leaching methods and modelling of its rheological behavior
Yazar: UTKU ÇAĞLAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL BİLİR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cevher Hazırlama Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Asit aktivasyonu = Acid activation ; Cevher zenginleştirme = Ore dressing ; Fillosilikat = Phyllosilicate

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında; fillosilikat grubuna ait, sulu magnezyum silikat bileşimli doğal bir kil minerali olan sepiyolitin, rotor-stator homojenleştirici ile mekanik olarak aktivasyon ve asit liçi yöntemleri ile zenginleştirilebilme performansları incelenmiştir. Ayrıca, rotor-stator homojenleştirici ile yapılan mekanik aktivasyon çalışmalarında, çeşitli işlem ve aktivasyon parametrelerinin sepiyolit süspansiyonlarının reolojisi üzerine etkileri araştırılmıştır. 

Çalışma kapsamında değerlendirilen rotor-stator işlem değişkenleri, çevresel hız ve aktivasyon süresi iken, aktivasyon parametreleri ise, rotor tarafından süspansiyona aktarılan kesme kuvveti, birim hacim başına aktarılan kinetik enerji ve akış hızı bir başka deyişle rotor kanadı – stator deliği etkileşim sayısıdır.

Sonuçlar, görünür viskozite, dispersiyon kalitesi, tane boyut dağılımı, jel duraylılığı, reolojik akış eğrileri, elastik modül, plastik modül, kompleks modül, faz açısı ve doğrusal viskoelastik bölge değişimleri göz önüne alınarak değerlendirilmiştir.

Asit liçi ile zenginleştirme çalışmalarında, nitrik asit kullanılmış, farklı molar derişimlerde zenginleştirme verimleri değerlendirilmiştir. 

Çalışmada sepiyolit süspansiyonlarının kayma gerilmesi, düşük kayma hızlarında (10-4 to 100 s-1) yapılan ölçümlerde, önce artış, sonra  bir azalma eğilimi görülmüştür. Yüksek kayma hızlarında (100  to 104 s-1)   yapılan ölçümlerde ise tekrar artış eğilimi görülmüştür. Mevcut kabul görmüş reolojik modellerin matematiksel bağıntıları incelendiğinde, gözlemlenen değişken akış eğrisini tahmin edebilmelerinin mümkün olmadığı görülmüştür. Gözlemlenen değişken akış davranışı, işletme parametreleri ile ilişkilendirilerek iki parçalı bir reolojik model geliştirilmiştir. Geliştirilen model kullanılarak rotor-stator homojenleştirici ile  mekanik olarak aktive edilen sepiyolit süspansiyonlarının işletme parametrelerine bağlı akış eğrisi tahminleri gerçekleştirilmiştir

Abstract:
In this thesis,  the mechanical activation of sepiolite with rotor-stator homogenizers and its enrichment with acid leching method was investigated. Furthermore, the effect of process and activation parameters of rotor-stator homogenizers on sepiolite suspension rheology were examined.

The investigated process variables were; Rotor tip speed and activation time. And activation parameters were;  rotor nominal shear rate, the amount of kinetic energy dissipated inside the control hacim and rotor–stator cavity interaction frequency.

The results were evaluated based on the variations and change on the apparent viscosity, dispersion quality, particle size distribution, gel stability, flow curves (rheogram), elastic modulus, plastic modulus, complex modulus, phase angles and linear viscoelastic regions. Different nitric acid solutions with a variety of molar concentrations were used during acid leaching enrichment studies, and the enrichment yields were evaluated.

Sepiolite suspension rheology measurements have shown that at low shear rates (10-4 to 100 s-1) flow curves had an initial tendency to increase and then decrease. At higher shear rate measurements (100  to 104 s-1) flow curves had a tendency to increase with increasing shear rates. When mathematical equations of present rheological flow curve models were reviewed, it was seen that the prediction of multistage variable flow curves was not possible.

Within the scope of this thesis, a two phase piece wise rheological model of this multistage variable flow curves were developed by correlating with process parameters. By using this model, it is possible to estimate the process parameter dependent flow curves of sepiolite suspensions which are mechanically activated with rotor-stator homogenizers.