Benefication of Himmetoğlu and Beypazarı oil shales by flotation and their thermal characterization as an energy source
Himmetoğlu ve Beypazarı bitümlü şistlerinin enerji kaynağı olarak flotasyon yöntemi ve termal karakterizasyon ile değerlendirilmesi
- Tez No: 172316
- Danışmanlar: PROF.DR. CAHİT HİÇYILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Bitümlü Şist, XRD, FTIR, Flotasyon, İstatistiksel Modelleme (Faktöryel Dizayn), Ultrason, Aktivasyon Enerjisi, Diferensiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), Çıkan Gaz Analizi (EGA) IX, Oil Shale, XRD, FTIR, Froth Flotation, Statistical Modeling (Factorial Design), Ultrasound, Activation Energy, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Evolved Gas Analyses (EGA). VI
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 411
Özet
öz HİMMETOĞLU VE BEYPAZARI BİTÜMLÜ ŞİSTLERİNİN ENERJİ KAYNAĞI OLARAK FLOTASYON YÖNTEMİ VE TERMAL KARAKTERİZASYON İLE DEĞERLENDİRİLMESİ Altun, N. Emre Doktora, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof.Dr. Cahit Hiçyılmaz Ocak 2005, 370 sayfa Bu çalışmada Bolu-Himmetoğlu (Tip I Kerojen) ile Ankara-Beypazarı (Tip II Kerojen) bitümlü şistlerinden flotasyon metoduyla, alternatif, temiz bir enerji kaynağı elde etme olanakları araştırılmıştır. Numunelerin karakterizasyonları mineralojik, XRD ve FTIR analizleri ile yapılmıştır. Numunelerin flotasyon davranımları ise iyonlaşmayan toplayıcılar ile iyonlaşan türde anyonik ve katyonik toplayıcılar kullanılarak belirlenmiştir. Toplayıcı miktarı ile pülp pH' sının etkilerinin incelenmesinin ardından, kondisyonlama zamanı, flotasyon zamanı, pülp yoğunluğu, tane boyutu ve köpürtücü ilave miktarı gibi diğer önemli flotasyon parametrelerinin etkileri istatistiksel bir yaklaşımla, faktöriyel dizayn yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Temizleme işleminin numunelerin yanma etkinliklerine olan etkileri Diferansiyel Taramalı Kalorimetre ve ASTM metodlarıyla belirlenmiş, temizleme sonrasında emisyon davranımlarında meydana gelen değişimler ise Çıkan Gaz Analiz Yöntemi ile tayin edilmiştir. viiXRD ve FTIR analizleri sonucunda Himmetoğlu bitümlü şistinin karbonatlı mineraller ve organik içerik bakımından zengin, humik yapıda bir numune, Beypazarı bitümlü şistinin ise karbonatlı mineraller ve kil içeriği zengin, fulvik yapıda ve düşük oranda organik madde içeren bir numune olduğu görülmüştür. Amin asetatlar ile ters flotasyon işlemi Himmetoğlu numunesinde en etkin temizleme sonucunu vermiş, 800 g/ton Flotigam CA ilavesi ile natürel pülp pH'sında Himmetoğlu bitümlü şistinin külü % 83.57 yanma randımanı ile % 34.76'dan % 23.52'ye düşürülmüş, kalori değeri ise 4312 kcal/kg'den 5010 kcal/kg'ye yükselmiştir. Aminler ile direk flotasyon, Beypazarı numunesi için etkili olmuş ve 800 g/ton Armoflote 17 ile natürel pH'da Beypazarı bitümlü şistinin külü % 58.64 yanma randımanı ile % 69.88'den % 53.10'a düşürülmüş, kalori değeri ise 876 kcal/kg'den 2046 kcal/kg'ye yükselmiştir. Optimizasyon sonrasında ise Himmetoğlu numunesinin külü % 84.10 yanma randımanı ile % 16.81'e düşmüş, kalori değeri ise 5564 kcal/kg'ye yükselmiştir. Beypazarı numunesinin optimizasyon sonrasında kül oranı % 59.17 yanma randımanı ile % 48.42 olmuş, kalori değeri ise 2364 kcal/kg'ye yükselmiştir. Ultrasonik önişlem sonrasında yapılan flotasyonda Himmetoğlu numunesinin kül oranı % 50 güç seviyesi ve 15 dk. ultrasonik uygulama sonucunda % 82.66 yanma randımanı ile % 11.82'ye gerilemiş, Beypazarı numunesinin kül oranı ise % 70 güç seviyesi ve 15 dk.'hk ultrasonik uygulama sonucunda % 64.78 yanma randımanı ile % 34.76'ya düşürülmüştür. Karşılaştırmalı XRD ve SEM analizleri mineral madde içeriğindeki azalmanın temizlemenin etkinliğine bağlı olarak arttığını göstermiştir. DSC analizler sonucunda temizleme işlemi sonrasında her iki numune için de yanma verimi ile ilgili tüm parametrelerin temizleme işleminin etkinliğine bağlı olarak iyileştiği görülmüştür. Yapılan kinetik analizler inorganik madde içeriğinin azalmasına bağlı olarak aktivasyon enerjilerinin azaldığını ve yanma etkinliğinin arttığını göstermiştir. Temizleme sonrasında artan CO2 ve CO emisyon değerleri de yanma etkinliklerindeki artışı göstermektedir. Temizleme işlemi ile istenmeyen inorganik maddeler ile zararlı emisyonlara yol açan bileşenlerin uzaklaştırılması sonucunda her iki numunede de mineral bozunmasına ait CO2 emisyonları ile zararlı S02 emisyonları ciddi ölçüde azalmıştır. viiiTemizleme ve termal analiz çalışmları sonucunda bitümlü şistlerden flotasyon ile temiz bir alternatif enerji kaynağı elde edilebileceği ortaya çıkmıştır. Bu bağlamda, bitümlü şistler, ülkemizdeki yüksek miktardaki rezervleri düşünüldüğünde, ekonomik ve çevreye dost bir enerji kaynağı olarak ciddi bir kullanım potansiyeli teşkil etmektedir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT BENEFICIATION OF HİMMETO?LU AND BEYPAZARI OIL SHALES BY FLOTATION AND THEIR THERMAL CHARACTERIZATION AS AN ENERGY SOURCE Altun, N. Emre Ph.D., Department of Mining Engineering Supervisor: Prof.Dr. Cahit Hiçyılmaz January 2005, 370 pages Processing of Bolu-Himmetoğlu (Type I Kerogen) and Ankara-Beypazan (Type II Kerogen) oil shales by flotation techniques were investigated for achieving clean solid fuel substitutes. Materials characterization was done through mineralogical, XRD and FTIR analyses. Flotation responses of the samples were tested with non-ionizing and ionizing collectors of cationic and anionic types. The effects of the collector dosage and pulp pH on cleaning were determined. Other important flotation parameters, conditioning time, flotation time, pulp density, particle size and frother dosage were encountered using a statistical approach, through a full two level factorial experimental design. An advanced flotation procedure, assisted by ultrasonic application, was developed for further improvement in flotation performance. The effects of cleaning on thermal characterstics and combustion kinetics were evaluated with Differential Scanning Calorimetry and ASTM methods while the changes in the emission profiles were assessed using Effluent Gas Analysis. IVHimmetoğlu sample was characterized as a carbonate and organic rich humic oil shale with XRD and FTIR analyses while Beypazarı oil shale involved significant carbonate and clay minerals and exhibited a fulvic character with a poor organics content. Reverse flotation with amine acetates provided the most effective means of cleaning with Himmetoğlu oil shale. Ash was decreased from 34.76 % to 23.52 % with a combustible recovery of 83.57 % using 800 g/ton Flotigam CA at natural pH and the calorific value increased from 43 1 2 kcal/kg to 5010 kcal/kg. Direct flotation with amines was most effective for Beypazarı oil shale cleaning. Using Armoflote 17, ash was reduced from 69.88 % to 53.10 % with 58.64 % combustible recovery using 800 g/ton Armoflote 17 at natural pulp pH and the calorific value of the sample increased from 876 kcal/kg to 2046 kcal/kg. Following optimization, ash of Himmetoğlu oil shale decreased to 16.81 % with 84.10 % combustible recovery and calorific value increased to 5564 kcal/kg. For Beypazarı oil shale ash decreased to % 48.42 with 59.17 % combustible recovery and the calorific value increased to 2364 kcal/kg. Ultrasonic pre-treatment before flotation further decreased the ash of Himmetoğlu sample to 11.82 % with 82.66 % combustible recovery at 15 minutes pre-conditioning time and 50 % power level. For Beypazarı oil shale, ash decreased to 34.76 % with 64.78 % combustible recovery after 15 minutes pre-treatment time at 70 % power level. Comparative XRD spectra and SEM analyses revealed that the extent of mineral matter removal relied on the flotation performance. The thermal indicators considerably improved after cleaning and the extent of improvement increased with a decrease in the ash of the concentrates. Kinetic analysis showed the favorable effect of inorganics removal on the effectiveness and easiness of combustion and activation energies decreased after cleaning for both oil shales. The contributions of cleaning on the effectiveness of combustion were also revealed by the increases in the emission rates and total CO2 and CO emission amounts. CO2 emissions due to mineral matter decomposition and harmful SO2 emissions apparently decreased as a consequence of the cleaning of the undesired inorganic contituents and potentially cleaning components. Results of the cleaning and thermal analysis sudies revealed that itwas possible to achieve a clean energy source alternative from oil shales through flotation and a significant potential can be anticipated for future use of oil shales as a cost effective and environmental friendly solid fuel substitute in view of Turkey's great oil shale reserves.
Benzer Tezler
- Göynük (Bolu) linyitleri maden işletme etüdü
Başlık çevirisi yok
ALPER DEMİRBUGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. SEYFİ KULAKSIZ
- Yüksek demirli boksit cevherlerinin zenginleştirilmesi
Benefication of high ferrous bauxite ores
MUSTAFA MURAT ZOR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiMersin ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜVEN YARKADAŞ
- Balıkesir bölgesi oksitli bakır-molibden cevherinin flotasyon ile zenginleştirilmesi
Benefication of oxidized copper-molybden ore by flotation from Balıkesir region
GÖKHAN ERÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Maden Mühendisliği ve MadencilikDokuz Eylül ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE İLKNUR CÖCEN
- Düşük modüllü metalürjik boksit cevherlerinin zenginleştirme olanaklarının araştırılması
Benefication of metallurgical bauxite ores with low module
RAMAZAN GÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Maden Mühendisliği ve Madencilikİnönü ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA BİRİNCİ
- Jameson flotasyon hücresi ile Zonguldak kömür şlamının zenginleştirilmesi
Benefication of Zonguldak coal slime by using jameson flotation cell
HASAN HACIFAZLIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Maden Mühendisliği ve MadencilikZonguldak Karaelmas ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. İHSAN TOROĞLU