Bazı cevher ve atıkların cevher hazırlama ve flotasyonunda ultrasonik dalgaların kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of use possibility of ultrasonic waves on mineral processing of some ore and waste samples
Yazar: ARDA ONUR
Danışman: DOÇ.DR. ŞAFAK ÖZKAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
ÖZETBAZI CEVHER VE ATIKLARIN CEVHER HAZIRLAMA VEFLOTASYONUNDA ULTRASONİK DALGALARINKULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASIBu çalışmada ultrasonik ses dalgaları incelenerek uçucu kül flotasyonu işlemlerindekullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla numune olarak Almanya'daki bir termiksantralden elde edilen uçucu kül (fly ash) seçilmiştir. Numunelere uygulanan flotasyondeneyleri 4 farklı tasarım olarak sınıflandırılabilir. İlki farklı pülpte katı oranlarındakonvansiyonel flotasyon, ikincisi farklı pülpte katı oranlarında ultrasonik flotasyon,üçüncüsü sabit pülpte katı oranında sırasıyla; ?konvansiyonel koşullandırma veflotasyon?, ?ultrasonik koşullandırma ve konvansiyonel flotasyon?, ?konvansiyonelkoşullandırma ve ultrasonik flotasyon?, ?ultrasonik koşullandırma ve flotasyon?,dördüncü ve son tasarımda ise sabit bir pülpte katı oranında kademeli olarak?konvansiyonel koşullandırma ve flotasyon? ve ?ultrasonik koşullandırma ve flotasyon?olarak gerçekleştirilmiştir.Ultrasonik ses dalgaları sıvı ortam içinde kavitasyon olarak bilinen bir olay meydanagetirmektedir. Bu olay ses dalgalarının sıvı içinde ilerlerken oluşturduğu basınç vegevşeme evrelerinde, sıvı moleküllerin ayrılarak oyuklanması ve hızla büzülerekdağılmasıyla ortaya çıkmaktadır. Bu sırada, oyuk içerisinde çok yüksek basınç vesıcaklık değerleri meydana gelmektedir. Oyuğun çökmesi ile şok dalgaları ve sıvınınyüksek hızlı mikrojetleri oluşmaktadır. Şok dalgaları ve sıvı jetleri herhangi bir yüzeyüzerinde darbe etkisi yaparak aşınmaya sebep olmaktadır. Bu etki sayesinde ultrasonikses dalgalarının cevher hazırlamada birçok uygulama alanı bulması ihtimali ortayaçıkmaktadır.Son yıllarda yapılan araştırmalar göstermiştir ki, flotasyon işleminin farklı aşamalarıbazı durumlarda mekanik titreşimler, ses dalgaları ve bu iki fiziksel davranışın ortaketkisiyle olumlu olarak etkilenebilmektedir. Cevher hazırlama ve üretimmetalurjisindeki bazı ultrasonik işlem uygulamaları, akustik ortamların verimlerüzerinde pozitif etkiler oluşturduğunu göstermektedir.Geçmişte yapılan çalışmaların büyük bir kısmında flotasyon reaktiflerinin emülsifiyeedilmesi ve minerallerin adsorbe olmuş reaktif tabakalarından uzaklaştırılması gibiultrasonun flotasyon öncesindeki etkisi üzerinde durulurken, son yıllardakiaraştırmalarda ultrasonik işlemin flotasyon esnasındaki ve/veya sonrasındaki etkileriincelenmiştir. Genel olarak, ultrasonik titreşimlerin etkinliğinin minerallerin doğalyapıları ve ultrasonun uygulama yöntemine bağlı olduğu bulunmuştur.Ultrasonik işlemlerin flotasyondaki etkilerinin sonuçları konvansiyonel flotasyonlakarşılaştırılmıştır. Neticesinde, verim değerleri de ultrasonik işlemlerin pozitif etkisiniviidesteklemektedir. Verim ve kül içeriği bazında konvansiyonel ve ultrasonik flotasyonkarşılaştırıldığında, en iyi değerler ultrasonik koşullandırma ve flotasyon yapıldığındasağlanmıştır. Bu çalışma sonunda açıktır ki, ultrasonik tekniklerin kullanımı kömürkülünün yüzdürülebilirliğini pülpte katı oranı, ultrasonik yöntemin uygulanma şekli vebenzeri kıstaslara bağlı olarak etkilemektedir.viii

Abstract:
SUMMARYINVESTIGATION OF USE POSSIBILITY OF ULTRASONIC WAVES ONMINERAL PROCESSING OF SOME ORE AND WASTE SAMPLESIn this study, ultrasonic sound waves and their usability in fly ash processing have beeninvestigated. For this aim, fly ash from a power plant in Germany was selected assamples. Flotation experiments for samples can be grouped into four differentcategories. The first is conventional flotation on different concentrations, the second isultrasonic flotation with ultrasonic pre-treatment on different concentrations. The thirdconsists ?conventional pre-treatment and flotation?, ?ultrasonic pre-treatment andconventional flotation?, ?conventional pre-treatment and ultrasonic flotation? andfinally ?ultrasonic pre-treatment and flotation? on fixed concentration. The last oneconsists ?conventional pre-treatment and flotation? and ?ultrasonic pre-treatment andflotation? on fixed concentration.Ultrasonic sound waves cause an effect in liquid medium, called as cavitation. Thisappears as a result of turning apart of liquid molecules in rarefaction stages andcollapsing of cavity in compression stage, both of which formed by propagating ofsound waves through the liquids. This releases high degree of pressure and temperaturein the cavity. After collapsing of the cavity, shock waves and high velocity microjets ofliquid are formed. These cause impacts on solid surfaces, thus erode them. These effectsreveal the probability of use of ultrasonic sound waves in many applications of mineralprocessing.Recent studies have shown that the seperate stages of the flotation process could be insome cases be favourably influenced by mechanical vibrations, by the acoustic waveprocess or by the joint manifestation of these two physical phenomena. Someapplications of ultrasonic treatment in mineral processing and extractive metallurgyshow that acoustic fields can produce significant positive effects on recoveries.Most of the past studies examined the effects of ultrasound prior to flotation, i. e.removal of adsorbed layers of reagents from minerals and emulsification of flotationreagents, while other recent work has studied the effect of ultrasonic treatment duringand/or after the flotation process. It was found that the effectiveness of ultrasonicvibration is generally dependent on the nature of the mineral and also the applicationmethod of the ultrasound.The results of ultrasonic treatment for flotation were compared to the results ofconventional flotation. Consequently, recovery values also supported the positive effectof ultrasonic treatment. When conventional flotation was compared to the ultrasonicflotation, the best results in terms of ash contents and recovery were obtained by use ofultrasonic pre-treatment and flotation. As a result of this study, it is obvious that, use ofixultrasonic techniques certainly affects the floatability of fly ash under certain conditions,such as concentration, how ultrasonic treatment is applied etc.x