FBE- Cevher Hazırlama Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 19
-
ÖgeEffect of hydrodynamic parameters on particle-bubble interactions in flotation(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2019)Bu tez çalışmasında tane ve kabarcık özelliklerinin etkileşimleri tane ve hidrodinamik faktörler özelliklerin üzerine etkileri incelenmektedir. Buna ek olarak, yanıt yüzey yöntemi (RSM) ile türbülans hız varlığında ve yokluğunda tane-kabarcık karşılaşma randımanı (Ec) ve flotasyon hız sabiti değerlerinin (k) tahmin ve optimizasyonunu araştırılmaktadır. Bu tez yedi bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm, flotasyonun makroskopik ve mikroskobik yönleriyle ilgili temel bilgileri ve temel kavramları temsil eder. Parçacık-kabarcık etkileşimlerinin temellerini ve temelde yeni algılarını içerir. İkinci bölüm, flotasyon hücrelerinde partikül-kabarcık karşılaşma olasılıklarının eşzamanlı olarak tahmin edilmesi için deneysel (doğrudan ve dolaylı), analitik ve nümerik (CFD) deneysel (doğrudan ve dolaylı), analitik ve CFD uygulamaların, kısıtların ve ayrıcalıkların eleştirel olarak vurgulanmasıyla ilgili literatür çalışmalarını kapsar. Üçüncü bölümde, yüzdürmeyle ilgili bazı araştırma sorularının üstesinden gelmek için her bir amaç için kullanılan bireysel metodoloji kısaca açıklanmaktadır. Dördüncü bölüm, partikül ebadı (dp) ve partikül yoğunluğu (ρp) gibi partikül özelliklerinin, analitik teknikler kullanılarak partikül kabarcığı karşılaşması olasılığı üzerindeki etkisini vurgulamaktadır. Ek olarak, partikül atalet etkisinin, teğetlik açısının (θt) ve kritik Stokes sayısının (Stcr) etkisi, Ec ve flotasyon kinetik oranı sabiti (k) üzerinde detaylı olarak ele alınmıştır. Beşinci bölüm, kabarcık yüzey özelliklerinin (geciktirme derecesi), kabarcık çapının (dB) ve kabarcık hızının (vB) flotasyondaki parçacık-kabarcık etkileşimi olayları üzerindeki rolünü tartışmaktadır. Karşılaşma verimlerinin ve flotasyon kinetik sabitlerinin tahmini ve optimizasyonu, yanıt yüzeyi yöntemi (RSM) kullanılarak altıncı bölümde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Yedinci bölüm, gelecekteki çalışmalar için önerilerle birlikte genel sonuçların ve sonuçların altını çizer. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) ile, flotasyon hücrelerinde tane-kabarcık etkileşimlerini belirlemek için deneysel yöntemler (doğrudan ve dolaylı yaklaşımlar) dahil olmak üzere analitik ve sayısal modelleme ile ilgili çalışmaları kapsamlı ve eleştirel bir gözle incelenmistir. Elde edilen sonuçlar, çarpışma açısı, Stokes sayısı, tane yoğunluğunun etkisi ve mikrohidrodinamik kuvvetlerin göz ardı edilmesi ve türbülans etkilerle ilgili tahminlerin zayıfligi uygulanabilen modellerin sınırlı olduğunu göstermektedir. Analitik modellemeden farklı olarak, sayısal modelleme tane-kabarcık karşılaşma etkileşimlerini değerlendirmek için çok güçlü bir teknik olarak tanımlanmaktadır. Bu çalışmada ilk olarak suyun atalet kuvvetlerinin dikkatle alınmamışı durumunde, sayısal yoğunluklarda ve tane boyutlarındaki değişikliklere bağlı olarak, flotasyon kinetiğinin 2-4 kat daha yüksek tahmin edileceği bulunmuştur. Tane boyutu (1-100µm), tane yoğunluğu (1.3-7.1g/cm3), kabarcık boyutu (0.05-0.15cm) ve hızı (10-30cm/s), kabarcık yüzey hareketliliği (temiz ve kontamine olmuş) ve türbülans yayılım oranının (18, 21, 24, 27, 30m2/s3) Ec ve k üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Tane yoğunluğunun, Ec üzerinde önemli bir rol oynadığı bulunmuş olup, daha net bir açıklama yapmak için detaylı çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Aynı zamanda, bir flotasyon hücresinde sınırlı hidrodinamik şartlarde, tane eylemsizliği etkisi sadece belli bir ölçüde göz ardı edilebilmektedir. Tahmin edilen Ec değerleri, kabarcık boyutu ve hızının rolüne göre üç ana bölgede, yani düşük (0-4%), ara (4-8%) ve yüksek (8-14%) bölgelerde sınıflandırılır. Yoon-Luttrell'in çarpışma ve birleşme modellerinin kombinasyonunu kullanıldığınde toplama verimliliğinin diğer genelleştirilmiş Sutherland denklemi ve modifiye Dobby–Finch modellerinde elde edilen değerlere göre kıyasla, daha yüksek tahmin edilmesine yol açmaktadir. Ayrıca bu çalışmada literatürde göreceli olarak önemli role sahip oldukları gösterilen Ec ve k üzerindeki temel faktörlerin (tane boyutu, kabarcık çapı, kabarcık hızı, tane yoğunluğu ve türbülans) ilk kez tutarlı olmadığı gösterilmiştir. Diğer önemli bulgulardan bazıları aşağıda yeralıyor: Tane-kabarcık karşılaşma etkinliği ve türbülans dağılma oranının yokluğunda ve varlığında flotasyon kinetik oranının (k) optimizasyonu, DX7 yazılımı tarafından merkezi bir bileşik tasarım (CCD) kullanılarak ilk kez mineral işleme alanında rapor edilmiştir. Ec ve k'deki faktörlerin (parçacık büyüklüğü, kabarcık çapı, kabarcık hızı, parçacık yoğunluğu ve türbülans) göreceli önemi literatürde ilk kez tutarsız olduğu gösterilmiştir. İncelenen koşullar altında elde edilen sonuçlara göre, partikül büyüklüğü ve kabarcık hızı, partikül-kabarcık karşılaşması ve flotasyon hızı sabiti üzerinde sırasıyla en etkili faktörlerdir. İlk kez üç çarpışma modelinin (örn. Sutherhland, Schulze ve Dukhin) kesişimi, kabarcık yüzey özelliklerinin (kabarcık büyüklüğü, çapı ve hareketliliğinin bir fonksiyonu olarak kritik Stokes sayısını (Stcr-st) tahmin etmek için alternatif bir yöntem olarak önerilmektedir). Sunulan yaklaşımın sonuçları, Stokes tarafından verilen elde edilen verilerle oldukça ilişkilidir. İlk defa, partikül ataletinin pozitif ve negatif etkilerini tanımlamak için tam eşikler rapor edilmiştir. Flotasyon kinetik modellemesinde ana zorluklar ve fırsatlar aşağıda yeralıyor: Araştırmacıların, köpüklü flotasyon işlemlerinin teorik, deneysel ve sayısal tekniklerle modellenmesi konusundaki çabalarına rağmen, aşağıdaki zorluklar daha ileri araştırmalar gerektirmektedir.
-
ÖgeBirincil ve ikincil kaynaklardan farklı yöntemlerle altın ve gümüş kazanımı(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015)Günümüzde altın fiyatlarındaki artış eğilimi ile Dünya'da olduğu gibi Türkiye'de de altın üretimine olan ilgi artmış ve yeni altın kaynakları bulma arayışına girişilmiştir. Türkiye'de altın-gümüş kazanımını siyanür liçi yöntemi ile yapan bir liç tesisinin siyanür kullanımından dolayı çevresel etki değerlendirmesi kapsamında yasal ve sosyal yükümlülükleri fazla olmakta ve bu sebepten birçok tesisin üretime geçmesinde problemler çıkabilmektedir. Altın mücevherat üretiminde Dünyada ilk sıralarda yer alan Türkiye, mücevherat üretimi sonrası oluşan çok miktarda altın hurdasına sahiptir. Bu hurdaların tekrar işlenmesi sırasında oluşan ve bilinen rafinasyon yöntemleri ile tekrar değerlendirilmesi mümkün olmayan curuflar bazı rafinasyon tesislerinde atık olarak saklanmakta iken bazı atölye çaplı işletmelerde ise siyanür liçi uygulanarak değerli metal kazanımı için tekrar işlem görmektedir. Şehir merkezlerinde bulunan bu işletmelerde siyanürün hiç bir iyileştirme çalışması yapılmadan kontrolsüz olarak atılması çevreye daha duyarlı olan yöntemlerin uygulanabilirliğinin araştırılmasını zorunlu kılmıştır. Tez kapsamında birincil ve ikincil kaynaklardan altın ve gümüş kazanımı liç ve flotasyon yöntemleri uygulanarak araştırılmıştır. Her iki yöntemin en yüksek altın ve gümüş verimlerini sağlayacak koşulları belirlenmiş ve uygulanabilirlikleri ekonomik ve çevresel şartlar değerlendirilerek incelenmiştir. Deneyler Çanakkale-Serçeler ve Çanakkale-Şahinli bölgelerinden alınan cevher numuneleri ve Onsa Rafineri'den temin edilen kuyumcu curufu ile gerçekleştirilmiştir. Çanakkale-Serçeler cevheri 18.85 ppm Au ve 120.00 ppm Ag, Çanakkale-Şahinli cevheri 4.72 ppm Au ve 7.79 ppm Ag, kuyumcu curufları ise 28.30 ppm Au ve 42.00 ppm Ag içermektedir. Çanakkale-Serçeler cevheri üzerinde yapılan flotasyon çalışmalarına göre, -74 µm tane boyutunda, kaba devrede 1000+1000 g/t Aerophine 3418 A+Aero 208 kullanımı ve 2 kademe temizleme devresi ile konsantrede %75.8 verim ile 625 ppm Au, %86.5 verim ile 4833 ppm Ag elde edilmiştir. Flotasyon kinetiğinin belirlenmesine yönelik yapılan çalışmalarda birinci derece ve ikinci derece kinetik modellerinin bu cevher için uygulanabilir olduğu tespit edilmiştir. Çanakkale-Serçeler cevheri ile yapılan liç deneylerinde ise en yüksek altın-gümüş çözünme verimleri -74 µm tane boyutu, %40 pülpte katı oranı ve 450 dev/dk karıştırma hızında 4 saatlik ön havalandırmadan sonra 2.44 g/L NaCN ilavesi ile 12 saatlik liç süresi sonunda elde edilmiştir. Bu koşullarda yapılan liç deneyleri sonucunda altın çözünme verimi %92.0, gümüş çözünme verimi ise %90.5 olarak bulunmuştur. Çanakkale-Serçeler cevheri ile ilgili yapılan maliyet analizine göre, bu cevherden altın-gümüş üretimi yapacak 500 t/gün kapasiteli bir flotasyon tesisinin cevher işleme maliyetinin 26.4 $/ton, aynı kapasiteli liç tesisinin cevher işleme maliyetinin ise 32.1 $/ton olduğu belirlenmiştir. Flotasyon yöntemi ile elde edilecek günlük net kâr 241,394 $, liç yöntemi ile elde edilecek günlük net kâr ise 327,376 $'dır. Çanakkale-Şahinli cevheri ile ilgili gerçekleştirilen flotasyon deneylerinde -74 µm tane boyutunda kaba devrede 250+250 g/t Aerophine 3418 A+Aero 208 kullanımı ve 4 kademeli temizleme devresi sonunda %76.3 kazanma verimi ile 437 ppm Au içerikli ve %58.5 kazanma verimi ile 511 ppm gümüş içeren konsantre elde edilmiştir. Çanakkale-Şahinli cevherinin flotasyon kinetiği incelenerek korelasyon katsayıları dikkate alındığında birinci ve ikinci derece kinetik modelinin uygulanabilir olduğu saptanmıştır. Çanakkale-Şahinli cevheri ile 450 dev/dk karıştırma hızı, 24 saat liç süresi, -74 µm tane boyutu, 1 g/L NaCN konsantrasyonu ve %40 pülpte katı oranında yapılan liç deneylerinin sonucunda altın %95.4 çözünme verimi ile, gümüş ise %88.9 çözünme verimi ile elde edilmiştir. Çanakkale-Şahinli cevheri için yapılan maliyet analizlerine göre 500 ton/gün kapasiteli bir altın-gümüş flotasyon tesisinin cevher işleme birim maliyetinin 19.2 $/ton, günlük net kârının 48,622 $, aynı kapasiteli liç tesisinin ise cevher işleme birim maliyetinin 25.9 $/ton, günlük net kârının 72,268 $ olduğu hesap edilmiştir. Çanakkale-Serçeler ve Çanakkale-Şahinli cevherlerine ait yapılan maliyet ve gelir analizleri değerlendirildiğinde liç yöntemi daha kârlı olmaktadır. Ancak siyanür liçi ile altın üretimi yapan tesislerin çevresel etki değerlendirmesi kapsamında yasal ve sosyal yükümlülüklerinin daha fazla olmasından dolayı bu durumun işletme maliyetlerine katacağı ek maliyetler siyanür liçi yönteminin ekonomikliğini azaltmaktadır. Bununla birlikte Çanakkale ili gibi ekolojik çevre özelliklerine sahip bir bölgede siyanür yönteminin yaratacağı çevresel baskılar gözönüne alındığında flotasyon yöntemi uygulanabilir olmaktadır. Kuyumcu curufunun flotasyonu ile ilgili çalışmalar sonucunda %89 verim ile 614.6 ppm altın ve %83.2 verim ile 886.3 ppm gümüş içeren konsantre -74 µm tane boyutunda, kaba devrede 600+600 g/t miktarında Aerophine 3418 A+Aerofloat 242 kullanımı ile malzemenin doğal pH'sı olan 10.8'de ve 4 kademeli temizleme devresi sonucunda elde edilmiştir. Flotasyon kinetiğinin belirlenmesine yönelik gerçekleştirilen deneylerde birinci ve ikinci kinetik modeline göre kinetik hız sabitlerinin hesap edilebileceği belirlenmiştir. Kuyumcu curufu ile ilgili olarak %10 pülpte katı oranında, 450 dev/dk karıştırma hızında, -53 µm tane boyutunda, 4 g/L NaCN konsantrasyonunda ve 24 saat liç süresinde yapılan liç deneylerinde %87.8 altın ve %81.5 gümüş çözünme verimlerine ulaşılmıştır. Kuyumcu curufları için liç yönteminde pülpte katı oranının arttırılması altın ve özellikle gümüş çözünme verimlerinde önemli düşüşlere sebep olmaktadır. Ancak endüstriyel açıdan %10 pülpte katı oranı ile çalışılamayacağından hesaplamalar tesisin %40 pülpte katı oranında çalışacağı varsayılarak yapılmıştır. Yılda 2000 ton üretimi olan kuyumcu curuflarının 6.6 ton/gün kapasiteli pilot ölçekli bir flotasyon tesisinde zenginleştirildiğinde curuf işleme birim maliyetinin 37.5 $/ton, günlük net kazancının ise 5,042 $ olacağı saptanmıştır. Aynı kapasiteli pilot ölçekli bir liç tesisinde ise curuf işleme birim maliyetinin 40.4 $/ton, günlük net kazancının ise 4,975 $ olacağı belirlenmiştir. Kuyumcu curufundan flotasyon yöntemi ile altın-gümüş kazanımının ekonomiye sağlayacağı katkı, atık bertarafı ve daha az maliyetli çevreye duyarlı yöntemlerin geliştirilmesi gibi olumlu etkiler dikkate alınarak flotasyon yönteminin siyanür liçi yöntemine göre daha uygun olduğu belirlenmiştir.
-
ÖgeFiziksel Ve Kimyasal Ön İşlemlerin Lateritik Nikel Cevherlerinin Atmosferik Liçine Etkisi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017-02-2)Teze konu olan cevher Manisa-Turgutlu’nun Çaldağ yöresinden temin edilmiştir. Yapılan kimyasal analizler sonucunda numunenin %1,2 Ni, %24,77 Fe ve %0,062 Co içerdiği saptanmıştır. Modal mineralojik analiz sonuçlarına göre ise, numunede nikel ve kobalt taşıyan fazlar olarak; limonit grubu, Fe-Mn Hidroksitler, Fe-Mg-Mn hidrosilikatlar, Fe-Mg hidrosilikatlar, Fe-Cr-Al hidrosilikatlar, Mg’lu killer, Fe-Mg’lu killer, yüksek düzeyde silis içeren killer; gang mineralleri olarak hematit, manyetit, kromit grubu mineralleri, kuvars, feldspat, kil mineralleri (klorit, montmorillonit, smektit, halloysit), kalsit, dolomit ve muskovit tespit edilmiştir. Kimyasal zenginleştirme deneyleri öncesinde dağıtma + boyuta göre sınıflandırma ve yüksek alan şiddetli yaş manyetik ayırma (Jones ayırıcısı) deneyleri yapılmıştır. Her iki ön zenginleştirme deneyleri sonucunda da bir ön konsantre eldesi ya da temiz bir artık atma olanağı bulunamamıştır. Ön zenginleştirme deneylerinin ardından kimyasal zenginleştirme deneylerine geçilmiş ve doğrudan çözündürmeyi kapsayan proses (DÇP), asitle pişirmeyi kapsayan proses (APP) ve mekanik aktivasyonu kapsayan proses (MAP) olmak üzere 3 farklı proses incelenmiştir. DÇP’de yapılan deneyler sonucu, 74 µm altındaki numune ile 80oC pülp sıcaklığında, %25 pülpte katı oranında, 250 g/L H2SO4 konsantrasyonunda ve 8 saat sürede yapılan çözündürme deneyinde %75 Ni, %60 Fe ve %85 Co çözünme verimlerine ulaşılmıştır. Liç sonunda elde edilen yüklü çözelti, nötralizasyon sonrasında Fe çöktürme deneylerine tabi utulmuştur. 80oC sıcaklık, pH 3 ve 45 dk reaksiyon süresinde gerçekleşen deney sonunda %99,8 Fe çöktürme verimi elde edilirken, %1,2 Ni ve %1,5 Co kaybı gerçekleşmiştir. Demiri uzaklaştırılan çözelti üzerinde Ni,Co kazanımına yönelik birlikte çöktürme deneyi yapılmış (pH 8 ve 20 dk reaksiyon süresi) ve sonucunda %30,42 Ni ve %1,75 Co içerikli çökelek elde edilmiştir. APP deneylerinde ise, liç öncesinde 74 µm altındaki numune, 200oC sıcaklıkta asitle 60 dk boyunca pişirilmiş ve bu ürün 700oC sıcaklıkta 15 dk süre ile kavrulmuştır. Pişirme+kavurma ön hazırlık işlemlerinin ardından kalsine ürüne 30 dk sürede su ile çözündürme uygulanmıştır. Çözündürme sonunda %83,6 Ni, %25,8 Fe ve %91,7 Co çözünme verimlerine ulaşılmıştır. Bu yüklü çözelti üzerinde pH 3’te, 60oC sıcaklıkta ve 30 dk sürede Fe çöktürme deneyi yapılmıştır. Demirin %99,6’sı çöktürülürken, demiri uzaklaştırılan çözelti üzerinde Ni ve Co kazanımına yönelik birlikte çöktürme deneyi uygulanmıştır. Bu deney sonucunda %33,27 Ni ve %1,9 Co içerikli çökelekler elde edilmiştir. MAP deneylerinde, kimyasal zenginleştirme öncesinde cevherin ekzantrik titreşimli değirmen ile mekanik aktivasyonunu kapsayan ön hazırlık işlemi uygulanmıştır. Optimum mekanik aktivasyon süresi (2 saat) tespit edildikten sonra kimyasal çözündürme deneylerine geçilmiş ve 30µm altındaki numune ile 85oC pülp sıcaklığında, %30 pülpte katı oranında, 300 g/L H2SO4 konsantrasyonunda ve 2 saat sürede yapılan çözündürme deneyi sonunda %80,6 Ni, %72,2 Fe ve %84,5 Co çözünme verimlerine ulaşılmıştır.Yüklü çözelti nötralizasyonunun ardından pH 3’te 90oC sıcaklıkta ve 45 dk sürede Fe çöktürmesi uygulanmış, sonucunda demirin %99,7’si çöktürülmüştür. Ni-Co yüklü çözelti ise, diğer prosesteki uygulamalardan farklı olarak, solvent ekstraksiyona tabi tutulmuş, bu işlem sonucunda Ni ve Co yüklü 2 ayrı çözelti elde edilmiştir. Bu çözeltilerin elektroliz ünitesine gönderilerek daha yüksek kazanç ve katma değer sağlayacak metal ürünlerin eldesi mümkündür.
-
ÖgeTane Morfolojisinin Flotasyona Etkisi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016-08-24)Cevherlerin mineral serbestleşmesi günümüzde giderek azaldığından dolayı ince boyutlarda mineralleri ayırabilen yöntemler önem kazanmaktadır. İnce boyutlarda ayırma yapabilen flotasyon, tanelerin ıslanabilirlik farklarından faydalandığı için özellikle minerallerinin gravite farkı düşük olan cevher gruplarına daha fazla uygulanmaktadır. Reaktif türü ve pH gibi parametrelerin flotasyon sonuçlarına etkileri literatürde ayrıntılı olarak yer almaktadır. Buna mukabili, tane morfolojisinin flotasyon işlemlerindeki etkileriyle ilgili yayımlanan güncel makaleler haricinde, tane morfolojisini oluşturan şekil ve pürüzlülük gibi faktörlerin flotasyon verimlerine olan etkilerini inceleyen makaleler henüz az sayıda olup önerilen mekanizmalar tam olarak teyid edilememiştir. Bu doktora tez çalışmasında tane morfolojisindeki değişimlerin flotasyon üzerine olan etkileri gerek deneysel gerekse teorik modeller kullanılarak araştırılmıştır. Tezin deneysel kısmında, tanelerin özellikle pürüzlülük değerlerini değiştirmek amacıyla asitle muamele, farklı ortamlarda öğütme (bilyalı değirmende, ince boyutlu aşındırıcı tozlarla) ve kumlama işlemleri uygulanmıştır. Bu yöntemler içinde en çarpıcı olan kumlama yöntemi endüstride genellikle yüzeylerin temizlenmesi, pürüzlendirilmesi yahut aşındırılmasıyla amacıyla belirli şartlar altında tanelerin yüzeylere gönderilmesi prensibine dayalı olarak işletilmektedir. Yapılan bu işlemler neticesinde yüzeylerde meydana gelen değişimler çok ayrıntılı olarak incelenmiş olsa da, yüzeylere gönderilen tanelerin özellikleri hakkında bir çalışma literatürde yer almamaktadır. Dolayısıyla bu çalışmada kumlama işlemleri sonrasında tane yüzeylerinde meydana gelen değişimler tane-yüzey arasındaki mesafenin ve nozül basıncının değişiminin bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. Deneylerde öğütme şartları ve kumlama sonrasında elde edilen ürünler için tanelerin boyut dağılımları, şekil faktörleri ve pürüzlülük dereceleri ayrı ayrı yapılmıştır. Literatüre yapılan bu katkının haricinde farklı öğütme şartlarında üretilen tanelerin şekil faktörü ve pürüzlülük değerleri öğütme sürelerinin bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. Tanelerin şekil faktörleri binoküler mikroskopla alınan görüntülerin uygun yazılımlarla değerlendirilerek elde edilebilirken, pürüzlülük parametreleri ise B.E.T., optik profilometre ölçümleri ve atomik kuvvet mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu gibi yöntemlerle belirlenmiştir.. Yapılan bu çalışmalarla, tane üretim yönteminin tanelerin morfolojik özellikleri açısından son derece önemli olduğu gösterilmiş olup, istenilen pürüzlülük ve şekil faktörlerinin elde edilmesinde yöntemle birlikte yöntemin uygulanmasında geçerli parametrelerden örneğin nozül basıncı, öğütücü ortam türü, miktarı ve süresi ve tane boyutu gibi parametrelerin de ayrıca değerlendirilmesi gerektiği gösterilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar ışığında, orijinalde yuvarlak olan cam küreleriyle gerçekleştirilen çalışmalarda belirli bir öğütme süresine kadar köşelilik parametresinin yükseldiği ancak bu süreden sonraki süre aralıklarında önemli değişimler elde edilemediği gösterilmiştir. Öğütme işlemleri neticesinde belirli bir pürüzlülük değerine getirilen tanelerin pürüzlülük derecelerinin ayarlanmasında belirli sürelerde aşındırıcı ortamla muamele işlemleri uygulanmış olup, şekil faktörlerinde nispi değişimlerle birlikte pürüzlülük derecelerinde önemli farklar elde edilmiştir. Farklı pürüzlülük ve şekil faktörlerine sahip tanelerle yürütülen mikro-flotasyon çalışmalarında daha köşeli tanelerin yuvarlak tanelere nazaran daha yüksek verimle kazanıldığı gösterilmiştir. Bu durum flotasyon işlemlerinde şekil faktörlerinin rolünü göstermekte olup, bir diğer deney serisinde ise aynı şekil faktörüne sahip yuvarlak tanelerde flotasyon verimlerinin değerlendirilmesinde pürüzlülüğün belirleyici bir parametre olduğu gösterilmiştir. Ayrıca literatürde ilk defa yer alacak olan tane morfolojisinin hidrofobisiteyle ilişkisinin incelendiği çalışmalarda, düşük kollektör konsantrasyonlarında flotasyon verimlerinde tane pürüzlülüğü daha etkin bir parametre olurken, yüksek konsantrasyonlarda şekil faktörünün daha etkin rol oynadığı gösterilmiştir. Cam küreleri ile yapılan bu çalışmalara ek olarak endüstriyel bir hammadde olan alüminayla gerçekleştirilen çalışmalarda ise, orijinal hali köşeli olan alümina tanelerinin yine belirli bir öğütme süresine kadar daha köşeli hale geldiği bir değerden sonra ise düşüşler gerçekleştiği gösterilmiştir. Cam kürelere uygulanan benzer akım şeması sonucunda, en yüksek köşelilik değerine ulaşılan öğütme devresinden alınan ürün, aşındırıcı malzemeyle belirli sürelerde muamele edilerek pürüzlülük derecesi değiştirilmiştir. Ancak alüminanın sertlik derecesi ve köşeli yapısı gereğince, gerek şekil faktörlerinde gerekse pürüzlülük derecelerinde elde edilen değişimler cam kürelerinde olduğu gibi geniş bir aralıkda olmamıştır. Zira bu durum flotasyon verimleri açısından da benzer bir eğilim göstermiş olup, flotasyon verimleri arasında nıspi değişimler elde edildiği görülmüştür. Farklı kollektör konsantrasyonlarında yapılan deneylerde düşük konsantrasyonlarda gerek öğütülmüş gerekse pürüzlü hale getirilmiş tanelerin daha yüksek değerler verdiği ancak bir karşılaştırma yapılması durumunda işlem görmemiş taneler ve pürüzlü tanelerle yapılan flotasyon verimleri arasındaki farkın, benzer şekilde daha köşeli tanelerle yapılan flotasyon verimleri arasındaki farktan daha yüksek olduğunu belirlenmiştir. Yüksek konsantrasyonlarda ise cam kürelerinde de olduğu üzere şekil faktörünün daha belirleyici bir parametre olduğu gösterilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar ışığında yüksek reaktif konsantrasyonlarında şekil faktörünün etkisinin hakim olduğu ancak hidrofobisitenin zayıf olduğu düşük reaktif konsantrasyonlarında flotasyon verimlerinde pürüzlülüğün esas itici güç olduğu bulunmuştur. Bu kapsamda, uygulamalarda tane morfolojisine ince ayar verilerek önemli kazanımlar sağlanılacağı önerilmektedir. Bu tez kapsamında yer alan teorik çalışmalarda, DLVO teorisinin bir türevi olan bir model literatürden adapte edilerek kullanılmış ve bu çalışmada elde edilen flotasyon sonuçları, tane-kabarcık etkileşimleri ile açıklanmıştır. Model kapsamında değerlendirilen kuvvetler başlıca van der Waals ve elektriksel çift tabaka kuvetleri olup, bu kuvvetlerin hesabında Hamaker sabiti , tane-kabarcık arası mesafe, tane çapı, debye tabakası kalınlığı gibi parametreler kullanılmaktadır. Hesaplamalar öncelikle pürüzsüz yüzeyler için yapılmış olup, sonrasında pürüzlülük parametresinin eklenmesiyle birlikte pürüzlü yüzeyler arasındaki enerji bariyeri hesaplanmıştır. Ayrıca flotasyon şartlarının doğru olarak analiz edilebilmesi amacıyla DLVO harici bir bileşen olan hidrofobik kuvvetlerde eklenmiştir. Hidrofobik kuvvetlerin hesabında literatürde temelde Washburn denklemleri olarak gösterilen ve van Oss teorisinin esas alındığı formüllerin türevi alınarak deneysel çalışmalarda kullanılan şartlara adapte edilmiştir. Dolayısıyla model bünyesinde enerji bariyerinin hesabında bu üç kuvvetin toplamı kullanılmış olup, elde edilen enerji bariyeri değerleriyle flotasyon kinetiği sonuçları arasında bir korelasyon kurulmaya çalışılmıştır. Sonuç olarak yuvarlarak tanelerde pürüzlülük derecesinin artmasına mukabil yükselen flotasyon verimlerinin yanı sıra flotasyon kinetiği de artmakta, tane-kabarcık arasındaki enerji bariyeri beklenildiği üzere düşme eğilimi göstermektedir. Bu durum deneysel çalışmalardan elde edilen verilerin teorik bulgularla da uyumlu olduğunu teyid etmektedir.
-
ÖgeSepiyolitin Reolojik Özelliklerinin Belirlenmesi Ve Su Bazlı Sepiyolit Üretimi(Fen Bilimleri Enstitüsü, )Bu çalışma kapsamında sepiyolitin diğer killere göre sağladığı söz konusu avantajlardan yararlanarak onun reolojik özellikleri açıklanmaya çalışılmış ve sepiyolitler arasındaki yapısal, kimyasal ve fiziksel farklılıklardan faydalanmak suretiyle farklı sepiyolitlerin sergiledikleri akış özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Sepiyolitin reolojik özelliklerinin ortaya konması için öncelikle, sepiyolitin yapısını oluşturan lif kümelerinin su-bazlı sistemlerde dağıtılarak jelleşmesini sağlayacak gerekli şartlar belirlenip optimize edilmiştir. Buna göre, süspansiyonların jelleşmesi için yüksek devirde belli bir süre karıştırılması gerektiği tesbit edilmiştir. Reolojik ölçümlerle sepiyolit süspansiyonlarının akış davranışı belirlenmiş ve plastik akış davranışı gösterdiği ve Bingham akış modeline uyduğu görülmüştür. Sepiyolitin farklı proseslerle ve yöntemlerle öğütülerek boyutunun küçültülmesi durumunda öğütme proses ve yönteminin, boyut, yüzey alanı, zeta potansiyel, yapısal ve reolojik özellikler üzerine olan olan etkileri araştırılmıştır. Öğütme prosesinin ve şeklinin sepiyolitin fiziksel özelliklerini önemli derecede etkilediği görülmüştür. Kuru öğütme ile zamana bağlı olarak yapılan SEM çalışmaları sonucu sepiyolitin artan öğütme süresine bağlı olarak lifsi yapısının kaybolduğu, buna paralel olarak da viskozitesinin düştüğü belirlenmiştir. Ocakta üretim esnasında gözle birbirinden ayırt edilemeyen sepiyolitlerin birbirinden ayrılabilmesi ve içerdikleri safsızlıkların uzaklaştırılabilmesi için prosesler geliştirilmiştir. Farklı asitlerle muamele edilen sepiyolitin reolojik özelliklerindeki değişim karşılaştırılmalı olarak incelenmiş, sepiyolitin tabii pH’sından yukarı ve aşağı inildikçe viskozite değişiminde etken olan faktörler ortaya konmuştur. Farklı sepiyolitlerle yapılan reolojik ölçümler sonucu elde edilen bulgulardaki farklılaşmalara neden olan mekanizmalar açıklanmaya çalışılmıştır. Elde edilen bilgilerin ışığında ham sepiyolit cevherinden yüksek viskoziteli ürün üretmek için akım şemaları önerilmiştir.