SÜLFÜRLÜ MİNERALLERİN MİNERALOJİK KARAKTERİZASYON PARAMETRELERİYLE FLOTASYON DAVRANIMI ARASINDAKİ İLİŞKİNİN İNCELENMESİ
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Maden Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tez Danışmanı: Ilkay Bengü Can
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Günümüzde mineralojik karakterizasyon, cevherlerin karmaşık mineraloji ve düşük tenörlü olmalarına bağlı olarak ve artan metal taleplerinden dolayı metal konsantresi üreticilerinin daha verimli ve seçimli üretim yapma ihtiyaçları nedeniyle gittikçe önem kazanmaktadır. Bu sebeple, optimum verim ve tenör değerlerinin en ekonomik şekilde elde edilebilmesi için cevher mineralojisinin iyi karakterize edilmesi ve olası cevher değişkenliğini saptayabilmek amacıyla karakterizasyonun sıkı takibi gerekmektedir.
Bu tez kapsamında; sülfürlü bakır mineralleri içeren bir cevherin, çubuklu ve bilyalı öğütme koşullarından kaynaklanan farklı mineralojik karakterizasyon parametreleri Clemex otomatik görüntü analiz yöntemi kullanılarak kantitatif olarak belirlenmiş ve bu cevherin kaba ve süpürme flotasyonu aşamalarında elde edilen Cu verim ve flotasyon hız sabiti (k) değerleri ile karakterizasyon parametreleri arasındaki ilişkiler detaylı incelenmiştir. Mineralojik karakterizasyon parametreleri olarak her iki öğütme mekanizmasından elde edilen ürünlerin tane boyu, Feret ortalama tane boyu, en-boy oranı, küresellik, yuvarlaklık, yüzey pürüzlülüğü ve bileşimsel serbestleşme oranları seçilmiş ve karşılaştırmalı incelemeler yapılmıştır.
Bu incelemeler sonucunda; kalkopirit ve gang mineralleri üzerinden ayırma verimliliği hesabı yapılmış, optimum flotasyon süresi sonunda çubuklu değirmen ile öğütülmüş konsantrenin ayırma verimliliğinin bilyalı değirmene göre %12 daha fazla olduğu saptanmıştır. İki şarjdan öğütme sonrası elde edilen tane boylarına bakıldığında; çubuklu değirmenin dar tane boyu dağılımıyla ürün verdiği ve aynı sürelerde alınan iri boy ürünlerin bilyalı değirmene göre daha hızlı bir flotasyon kinetiğine sahip olduğu ortaya konmuştur. Kinetik verileriyle benzer olarak Cu verim değerleri kıyaslandığında da çubuklu değirmen ürünlerinin kaba flotasyon ilk iki aşamasında bilyalı değirmene göre yaklaşık %10 daha fazla Cu verimi elde ettiği ve bu durumun nihai verim değerlerinde de benzer olduğu sonucuna varılmıştır.
Farklı öğütme mekanizmalarında yüzey pürüzlülüğü incelendiğinde; çubuklu değirmenin bilyalı değirmene göre daha pürüzlü yüzeye sahip taneler ürettiği ve bu pürüzlülüğün flotasyon kinetiği ve Cu verimi ile doğrudan pozitif yönde ilişkili olduğu ortaya konmuştur.
Bir başka parametre olan en-boy oranı incelendiğinde çubuklu değirmen ürünlerinin bilyalı değirmene göre daha düzensiz şekle sahip olduğu (<1) ve düzensiz şekle sahip tanelerin flotasyon kinetiğinin bilyalı değirmenin düzenli şekle daha yakın tanelerine göre daha hızlı olduğu görülmüştür. Ek olarak bilyalı değirmen ürünlerinin çubuklu değirmen ürünlerine göre daha küresel ve yuvarlak taneler ürettiği görülmüş, daha az küresel ve daha az yuvarlak olan tanelerin flotasyon kinetiği ve verim değerleri daha yüksek çıkmıştır.
Son olarak fraksiyonel bazda serbestleşme değerleri incelenmiş; aynı tane boyunda çubuklu öğütme mekanizmasının bilyalı değirmene göre daha fazla serbest kalkopirit ve daha az bağlı tane ürettiği belirlenmiştir. Her iki öğütmenin kaba flotasyonunun ilk konsantrelerinde serbest kalkopirit en fazla -38+20 µm boyunda görülürken bu durum çubuklu değirmen için %21 ve bilyalı değirmen için %17 olarak ölçülmüştür. Bu durum flotasyonun ilk dakikalarında serbest ince tanelerin daha hızlı yüzdüğünü ve serbest kalkopirit bazında çubuklu değirmen kinetiğinin bilyalı değirmene göre daha hızlı olduğunu ortaya koymuş, özellikle flotasyonun ilk dakikalarında yaklaşık %11 kadar Cu verimliliği farkı yaratarak nihai konsantredeki verimin çubuklu değirmen ürünleri adına %4 daha fazla çıkmasını sağlamıştır.
Çalışma sonucunda her iki öğütme mekanizması için mineralojik ve flotasyon parametreleri açısından oldukça fazla sayıda veri elde edilmiş olup istatistiksel değerlendirme ve basit modellerin oluşturulması için altyapı hazırlanmıştır.