Simülasyon yardımıyla endüstriyel eleme işlemini etkileyen parametrelerin incelenmesi
Simulation aided investigations on the parameters affecting industrial screening
Yazar: AHAD AGHLMANDI HARZANAGH
Danışman: PROF. DR. ŞEVKET LEVENT ERGÜN ; DR. EREN CANER ORHAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Eleme işlemi cevher hazırlama tesislerinde en yaygın kullanılan birim işlemlerden biridir. Eleklerin en yaygın kullanım yeri olan kırma devrelerinde, eleklerin doğru seçilmesi ve boyutlandırılması, optimizasyonu ve mümkün olan en yüksek verim değerlerinde çalışması, gerek kırma devresinin gerekse tüm tesisin verimliliği ve karlılığı açılarından önem arz etmektedir. 
Eleklerin seçimi, boyutlandırılması ve doğru çalışma aralıklarının belirlenmesi amacıyla kullanılan çeşitli yaklaşımlar ve modeller bulunmaktadır. Bu doğrultuda kullanılan elek modelleri çoğunlukla ampirik ve/veya yarı ampirik eşitliklerden oluşmaktadır. Ancak bu modellerin başarılı bir şekilde kullanımı, farklı tesislerden elde edilmiş büyük miktarda endüstriyel veriden oluşan bir veri tabanına ve kapsamlı tecrübeye dayanmaktadır. Bu eşitlikler kullanılırken yapılan hesaplamalar ve varsayımlar sırasında hata payının büyük olması durumunda, boyutlandırılan eleklerin kullanılacağı tesiste kapasite ve/veya verimlilik sorunlarının ortaya çıkması kaçınılmaz olmaktadır.
Taneli malzemelerin hareketinin modellenmesi ve simülasyonu amacıyla Ayrık Elemanlar Yöntemi'nin (AEY) cevher hazırlama alanında kullanımı özellikle 1990'lı yıllardan itibaren yaygınlaşmaya başlamıştır. Pek çok birim işlemin (öğütme, stoklama, malzeme taşıma, manyetik ayırma vb.) modellenmesinde başarıyla kullanılan AEY, çeşitli tasarım ve işlem değişkenlerinin etkilerini sayısal olarak belirlenmesi ve işlemlerin optimize edilmesi çalışmalarında önemli katkılar sağlamaktadır. Bununla beraber, ülkemizde bu yöntemin kullanıldığı az sayıda çalışmaya rastlanmaktadır.
Bu tez kapsamında, AEY kullanılarak eleme işlemi modellenmektedir. Bu sayede, çeşitli işlem ve tasarım değişkenlerinin eleme verimi ve elde edilen ürünlerin özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Aynı zamanda, pilot ölçekli bir endüstriyel elek ile eleme testleri gerçekleştirilerek, simülasyonlardan elde edilen veriler ile aynı koşullarda pilot ölçekli testlerden elde edilen verilerin karşılaştırılması sayesinde simülatörün tahmin gücü sınanmıştır. Elde edilen sonuçlar, simülasyon sonuçlarının pilot ölçekli test sonuçları ile oldukça yüksek uyum sergilediğini göstermektedir.
Sonuç olarak, ekipman seçimi ve boyutlandırılması, tasarımı, eleme veriminin değerlendirilmesi ve optimizasyonu gibi çalışmalarda kullanılabilecek bir mühendislik aracı elde edilmiştir. Ayrıca bu tez, AEY konusunda ülkemizde yapılan az sayıdaki çalışmadan birisi olması sebebiyle, bu konuda yapılacak daha sonraki çalışmalara da ışık tutacaktır.

Abstract:
Screening is one of the most widely used unit operations in mineral processing plants. In crushing circuits which is the most frequent area of use of screens, the proper selection and sizing, optimization and their operation as efficient as possible is essential in terms of the performance and profitability of the crushing circuit and the whole plant. 
There are various approaches and models used for the selection, sizing and proper operating ranges of screens. The screen models that are used in this context are mainly composed of empirical or semi empirical equations. However, the successful use of these models relies on a database of substantial amount of data obtained at various plants and extensive experience. In case of a high margin of error during calculations and assumptions while using these equations, the rise of capacity and/or efficiency issues becomes inevitable.
The use of Discrete Element Modelling (DEM) for the modelling and simulation of particulate material in the area of mineral processing started to widespread since 1990s. DEM, which has been successfully used in modelling of many unit operations (grinding, storage, material handling, magnetic separation, etc.), provides significant contributions to the studies for the quantification of the effects of various design and operating conditions and optimization of operations. Nevertheless, in Turkey, only a small number of studies are encountered where this method is utilized.
In this thesis, screening operation is modelled using DEM. By this means, the effects of various design and operating variables on the screening efficiency and on the product characteristics were investigated. Additionally, by conducting screening tests with a pilot scale industrial screen, the predicting capability of the simulator was verified by comparing the data obtained from the simulations with the pilot scale tests at the same conditions. The results show that the simulation results present very good agreement with the pilot-scale test results.
As a result, an engineering tool is obtained that could be used in studies such as equipment selection, sizing, design and the evaluation and optimization of screen efficiency. Additionally, as this thesis is one of the very few studies on DEM in Turkey, it will be enlightening for the future studies on this subject.