Espiye kızılkaya bölgesi kompleks sülfürlü bakır-çinko cevherinin flotasyonunda çinkonun bastırılması
Zinc depression study by flotation from espiye kizilkaya complex copper-zinc sulphide ore
Yazar: EMRE KOYUNCU
Danışman: PROF. DR. GÜLAY BULUT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Cevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cevher Hazırlama Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Kompleks cevherlerde bakır flotasyonunda çinkonun bastırılması önemli bir problemdir. Bu problemle çok sık karşılaşılmaktadır. Bu çalışma, volkanik masif sülfürlü cevher olarak sınıflandırılan ve çinkonun sorun olduğu Espiye/Giresun Kızılkaya bölgesinden alınan bir örnek üzerinde gerçekleştirilmiştir. Kızılkaya çevresinde farklı cevher türleri bulunmaktadır. Yapılan çalışmada %2,93 Cu, %21,36 Fe, %3,49 Zn ve %25,08 S içerikli cevher kullanılmıştır. Zaman zaman bu yüksek çinko içerikli cevher tesise beslenmektedir ve flotasyonda sorunlara neden olmaktadır. İlk olarak, çinko mineralleri flotasyon devresinde bakır minerallerinden önce hızla yüzmektedir, bu da konsantredeki bakır tenörünü sınırlamakta ve verimi de düşürmektedir. Tesis üretim ekibi, bu durumu konsantreye gelen miktarı artırarak bakır verimini yükseltmeye çalışmaktadır, ancak bu çözüm yüksek konsantre kütlesi ve artan taşıma maliyetlerine neden olmaktadır. Ayrıca, bu çözüm konsantredeki yüksek çinko içeriğini çözmemektedir. Yüksek çinko içeriği, eritme işleminde fırınların iç yüzeyini kaplaması nedeniyle istenmeyen bir durumdur.
Bu çalışmada, cevherin farklı tane boyutu, pH, kolektörler ve bastırıcılar gibi farklı parametrelerin bakır konsantresi ile gelen çinko üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ayrıca havalandırma, kaba konsantrenin yeniden öğütülmesi, canlandırıcı iyonların giderilmesi gibi araştırmalar da tez kapsamında incelenmiştir. İlk olarak, cevherin özelliklerini belirlemek amacıyla numune d95: 60 mikron tane boyutunda mineralojik analize gönderilmiştir. Bu tane boyutunda kalkopiritin %33,48 serbest ve %32 kilitli, sfaleritin %46,8 serbest ve %18,78 kilitli tane olduğu ve cevherin çinko içeriği kaynağının sfalerit (ZnS) olduğu belirlenmiş ve flotasyon testlerine başlanmıştır. Tesisin akış şeması çalışma akış şeması olarak uygulanmıştır. Denenen parametrelerin çinko veriminin düşürülmesinde herhangi bir etkisi olmamıştır. Öğütme sonrası pülpten alınan su örnekleri element analizine verilmiş ve gelen element analiz sonuçları, pülpte yüksek miktarda çözünmüş bakır ve çinko iyonları olduğunu göstermiştir. Su içindeki bakır iyonlarının sfaleriti aktive ettiği anlaşılmaktadır. En iyi sonuçlar, d80: 12 mikron olan temizleme flotasyonu içeren deneylerde elde edilmiştir ve %9,34 Cu, %12,2 Zn tenöründe %88,1 Cu, %94,9 Zn verimi elde edilmiştir. Bu deneyde sfaleritin bakır konsantresi içinde kaldığı anlaşılmaktadır.

Abstract:
Suppression of zinc in copper flotation in complex ores is an important problem. This problem is encountered very frequently. The study was done with a sample from the Espiye/Giresun Kızılkaya region that was classified as a volcanogenic massive sulphide ore with a zinc depression problem. There are different types of ores around Kızılkaya, and a study was done with an ore that has 2,93 % Cu, 21,36 % Fe, 3,49 % Zn, and 25,08 % S grade. From time to time this high zinc content ore fed to the plant. This type of ore causes some problems in flotation. Firstly, zinc minerals float rapidly before copper minerals in the flotation circuit and restrict the copper grade in concentrate and causes recovery losses. The plant production team answers this situation by increasing mass pull in concentrates to increase their copper recovery, but this solution causes high concentrate mass and increases transportation costs. In addition, this solution does not solve the high zinc content in concentrate. High zinc content is an undesirable thing in the smelting process because of coating the inner surfaces of smelters.
In this study, the effects of various parameters such as different particle sizes, pH, collectors, and depressants on the zinc content in the copper concentrate were investigated. Additionally, studies such as aeration, regrinding of rough concentrate, and removal of activator ions were also examined within the scope of this thesis. Firstly, to determine the characteristics of the ore, a sample with a d95: 60 micron particle size was sent for mineralogical analysis. At this particle size, it was determined that 33.48% of chalcopyrite was free and 32% was locked, 46.8% of sphalerite was free and 18.78% was locked, and the zinc content source of the ore was sphalerite (ZnS). Then, flotation tests were started. The plant flowsheet was applied as the working flowsheet. The tested parameters did not have any effect on reducing the zinc yield. Water samples taken from the pulp after grinding were sent for elemental analysis, and the obtained elemental analysis results showed that there were high amounts of dissolved copper and zinc ions in the pulp. It is understood that the copper ions in the water activate sphalerite. The best results were obtained in the experiments including a cleaning flotation with d80: 12 microns, and 88,1% Cu and 94,9% Zn recoveries were obtained with 9,34% Cu and 12,2% Zn grades. In this experiment, it was understood that sphalerite remained in the copper concentrate.