Eskişehir Beylikova bölgesi barit ve florit içeren nte cevherinin flotasyon yöntemiyle zenginleştirilmesi

Abstract

Nadir toprak elementleri (NTE), sahip olduğu özellikler sayesinde yüksek teknoloji gerektiren ürünlerde kullanılmakta olup, stratejik öneme sahip olmaları ile son zamanlarda gündemdedir. Doğada yaklaşık 250 NTE minerali mevcuttur ancak bu minerallerin büyük çoğunluğunda NTE eser miktarda bulunmaktadır. Dünyada içeriği yüksek olarak bulunan ve ekonomik değer taşıyan 3 mineral vardır: basnazit, monazit ve ksenotim. NTE'lerin fiziksel ve kimyasal olarak benzerlikleri sebebiyle mineral zenginleştirmesi ve uç ürün olarak üretilmesi ayrışma zor gerçekleştiği için oldukça yoğun ve kompleks bir proses dizgesi gerektirmektedir. Dünya rezervinin yaklaşık %40'ına sahip olan ve üretici olarak tekel konumunda bulunan Çin, ihracata sınırlamalar getirmiştir. Bu sınırlamalar ile birlikte yüksek teknoloji üreten ülkeler NTE metal ve alaşımları için hem kaynak arayışı hem de üretim yöntemleri üzerine birçok AR-GE faaliyetleri yürütmektedir. Bu kapsamda ülkemizde de son yıllarda AR-GE faaliyetleri hız kazanarak, Eskişehir-Beylikova Bölgesinde rezervi tespit edilmiş olan NTE mineralinin üretimine yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Bu amaçla, ETİ Maden İşletmeleri tarafından pilot çaplı konsantre tesisi kurulum aşamasına getirilmiştir. Bu yatakta belirlenen cevher bastnazit olarak bilinmekte iken son çalışmalarda Parisit olduğu ortaya koyulmuştur. Parisit, florakarbonatlı bir cevher olup basnazit ile benzer yüzey özelliklerine sahiptir. Dünyadaki örneklere bakıldığında basnazit içeren yatakların birçoğunda parisit de mevcuttur. Bu cevherlerin zenginleştirme yöntemi seçimine bakıldığında Basnazit/Parisit içeren yatakların hemen hepsinde farklı proses akım şemaları ile karşılaşılmaktadır. Bunun sebebi, NTE içeren yatakların yan kayaçlarının gösterdiği çeşitlik ve tane serbestleşme boyutudur. Ülkemizde, literatür verilerine bakıldığında, Eskişehir-Beylikahır NTE mineralinden konsantre eldesine yönelik yayınlanmış sistematik ve ekonomik değer taşıyan bir çalışma olmaması ve NTE flotasyonunun süregelen bir problem olması bu çalışmanın itici gücünü oluşturmaktadır. Bu tez kapsamında, ince boyutta (-10 mikron) serbestleştiği bilinen NTE minerallerinin cevherin -38 mikron boyut grubunda flotasyon yöntemi alternatifleri (klasik ve kolon flotasyonu) ile zenginleştirme olanaklarının incelenmesi, ve zenginleştirme koşullarının optimizasyonu amaçlanmıştır. Flotasyon öncesi ön konsantre hazırlamak amacıyla ilk olarak tüvenan cevhere uygulanacak olan dağıtma işleminin optimizasyonu yapılmış ve %75 PKO'da 15 dk koşullarında dağıtılmış cevherde d80: 0,6 mm, d50: 0,09 mm olarak elde edilmiştir. Tüvenanda %5 olan NTO içeriği dağıtma yapılmış cevherin -38 mikron boyut grubunda %11'lere yükselmiştir. Dağıtma sonucunda alınan numuneler belirli boyutların altına indirilerek -212+38, -150+38, -106+38 μm boyut gruplarında gravite xx ile zenginleştirme deneyleri yapılmıştır. Mozley masasının kullanıldığı deneyler sonucunda %85,6 BaSO4 ve %8,7 CaF2 içerikli ağır bir ürün elde edilmiştir. Gravite ayrımı sonucunda ileri çalışmalar için -150+38 μm boyut fraksiyonunun gravite ayrımı için optimum aralık olarak belirlendiği sonucuna varılmıştır. Bu boyut grubunda NTO'ların ortalama %87'sinin -38 mikrona geçtiği ve içeriklerinin %8,5 olduğu görülmektedir. Sonuçta, -150+38 μm üst boyut grubunun iri boyutta zenginleştirme, -38 μm boyutunda ise NTO zenginleştirme çalışmalarının yapılmasına karar verilmiştir. -38 μm boyut grubu içinde -10 μm'da yoğunlaştığı belirtilen NTO'ların dağılımlarını görebilmek için hidrosiklon kullanılarak bu boyut grubu ayrılmıştır. Yapılan analiz sonucuna göre -10 μm'da NTO içeriğinin %13'lerde olmakla beraber dağılımları %70'lerde olduğu belirlenmiştir. -38 μm boyut grubunda ise NTO içeriği %9,5 civarında ve dağılımı %85'lere yükselmektedir. Bu verilerden hareketle, flotasyon deneyleri hem -10 mikron hem de -38 mikronda boyut gruplarında yapılmıştır. -38 mikronda yapılan deney sonuçlarında, bu boyutta elde edilen barit konsantresinin BaSO4 içeriği, yaklaşık %90'a yüksetilerek %37 verimle kazanılmıştır. Baritten sonra NTO flotasyonu yapılmış, farklı toplayıcıların etkisi incelenmiştir. Bu durumda, Çin'li bir firma tarafından temin edilen F2 kollektörünün NTO'lar için en seçimli reaktif olduğu belirlenmiştir. Tüm NTO deneyleri göz önüne alındığında girene göre (-38 mikron boyut grubu) toplam %9,5 NTO içeriğinin ancak %12'ler mertebesine çıkarılabildiği belirlenmiştir. Bu durum NTO minerallerinin çok ince boyutlarda serbestleşmesi ve bu boyutlarda klasik flotasyonun zorlukları nedeniyle istenilen içerik ve verimlere ulaşılamadığı biçiminde değerlendirilmiştir.