Cevher hazırlama ve zenginleştirmede mikrodalga enerjisinin kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of possibility of microwave energy use in mineral processing
- Tez No: 216892
- Danışmanlar: DOÇ.DR. ŞAFAK GÖKHAN ÖZKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 193
Özet
Bu çalısmada mikrodalga enerjinin kolemanit ve üleksit mineralleri üzerindeki etkisi ve bu etki altında kolemanit ve üleksit minerallerinin degisik cevher hazırlama ve zenginlestirme yöntemlerine nasıl cevap verdigi incelenmistir. Çalısmayı üç bölüme ayırmak mümkündür. Birinci bölümde; mikrodalga enerjinin yapısı ve mikrodalga enerji ile ısıtma prensipleri hakkında genel bilgiler verilmis, mikrodalga ısıtma sistemlerinin konvansiyonel ısıtma sistemlerine göre farklılıkları, avantaj ve dezavantajları incelenmistir. Sanayide kullanılan mikrodalga fırın tiplerinden bahsedilerek özellikleri hakkında bilgiler verildikten sonra malzeme ve madencilik alanında mikrodalga enerji ile ilgili bugüne kadar yapılmıs çalısmaların derlemesinin yapıldıgı bölümler yer almaktadır. Daha sonra çalısmaya konu olan bor mineralleri hakkında özellikle Türkiye bor kaynakları, bölgeleri, jeolojisi, madenciligi ve kullanım alanları ile ilgili özet bilgiler verilmistir. Çalısmanın ikinci bölümünde kolemanit ve üleksit minerallerinin karakterizasyon testleri yer almaktadır. Bu kapsamda; orijinal ve mikrodalga enerjiye maruz kalmıs minerallerin komple kimyasal analizi, XRD ile mineralojik analizi, TG ve DTA ile ısıl analizi, FT-IR analizi, Taramalı Elektron Mikroskop ile yüzey özelliklerinin belirlenmesi, minerallerin dielektrik özelliklerinin belirlenmesi gibi testler yapılarak mikrodalga enerjinin minerallerin karakteristik özellikleri üzerindeki etkileri tespit edilmeye çalısılmıstır. Sonuçta mikrodalga enerji kullanımının hidrate bor mineralleri üzerinde yapısal bir takım degisikliklere yol açtıgı belirlenmistir. Örnegin kolemanit minerali 900 W güç seviyesinde 45 dk mikrodalga enerjiye maruz kaldıgında ölçülebilen yüzey sıcaklıgı 320 0C olurken yaklasık 0,6 mol bünye suyunu kaybetmektedir. Üleksit mineralinin ise aynı kosullarda ölçülen yüzey sıcaklıgı 280 0C olurken, yaklasık 7 mol bünye suyunu kaybettigi tespit edilmistir. Çalısmanın üçüncü bölümünde ise, mikrodalga enerjinin, kolemanit ve üleksit minerallerinin çözünürlük, ögütülebilirlik, manyetik zenginlestirme, elektrostatik zenginlestirme ve flotasyon ile zenginlestirme islemlerine olan etkileri belirlenmeye çalısılmıstır. Her bir konu ayrı bir baslık halinde detaylı olarak ele alınmıstır. Mikrodalga enerjinin etkilerini belirleyebilmek için öncelikle mikrodalga enerjiye maruz bırakılmamıs örnekler üzerinde testler gerçeklestirilerek belirli sonuçlar alınmıs, alınan bu sonuçlar mikrodalgaya baglı deneylerden elde edilen veriler ile karsılastırılmıstır. Kolemanit ve üleksit mineralleri üzerinde yapılan çözünürlük deneylerinde; normal (mikrodalga ön islem görmemis) numunelerin deney sonuçlarını incelendiginde; çözünme süresi ve çözelti sıcaklıgı arttıkça numunelerin çözünmeye baglı katı kayıplarında artıs meydana gelmis, pülp yogunlugu arttıkça ise katı kayıplarında bir düsme gözlenmistir. Mikrodalga enerjinin çözeltideki %katı kayıpları üzerindeki etkisini görebilmek için yapılan deneylerde %10 pülpte katı oranı, oda sıcaklıgı ve 60 dk çözünme süresi sabit tutularak bir dizi deney gerçeklestirilmistir. Mikrodalgaya baglı yapılan bu deneylerden güç yogunlugu ve maruz kalma süresi arttıkça kolemanit ve üleksit minerallerinin çözünürlük %katı kayıplarında normal numunelere kıyasla büyük azalmalar meydana gelmistir. Bu miktar kolemanit ve üleksit mineralleri için sırası ile %58 ve %60 seviyelerinde gerçeklesmistir. Kolemanit ve üleksit minerallerinin mikrodalgaya baglı ögütülebilirliklerinin incelendigi deneylerde; ögütme sartları tüm deneylerde sabit tutulmak üzere normal ve mikrodalga enerjiye maruz kalmıs numuneler üzerinde bir dizi deney gerçeklestirilmistir. Kolemanit ve üleksit minerallerinin -8+4 mm tane boyutu grubu üzerinde yapılan tüm deneylerde uygulanan mikrodalga enerjinin minerallerin ögütülebilirligini bariz bir sekilde arttırdıgı göze çarpmaktadır. Orijinal kolemanit mineralinin ögütme sonrası d80 tane boyutu 5,5 mm'den 3,4 mm'ye kadar düsmesine karsın orijinal üleksit mineralinin ögütme sonrası d80 tane boyutu 5,2 mm'den 0,15 mm'ye kadar düsmüstür. Bu sonuç da mikrodalga enerjisinin minerallerin ögütülebilirliklerini önemli oranda arttırdıgını göstermektedir. Uygulanan mikrodalga enerjinin kolemanit ve üleksit minerallerinin manyetik özelliklerine olan etkilerinin arastırıldıgı deneylerden elde edilen sonuçlar incelendiginde mikrodalga enerjisinin manyetik ayırma sonuçlarına olumlu ya da olumsuz herhangi bir etki yapmadıgı tespit edilmistir. Yapılan elektrostatik ayırma deneylerinden; uygulanan mikrodalga enerjinin oda sıcaklıgında yalıtkan özellik gösteren kolemanitin bu özelligini daha da aktif hale getirerek düsük voltajlarda bile elektron tutma kabiliyetini arttırdıgı, oda sıcaklıgında iletken özellik gösteren üleksit minerali üzerinde yapılan mikrodalga enerjiye baglı deneylerden ise üleksitin mikrodalga enerjisi etkisi ile yalıtkan özellik göstermeye basladıgı tespit edilmistir. Karsılastırma amacıyla yapılan konvansiyonel ısıtma da mikrodalga enerji ile aynı etkiyi ortaya çıkarmıstır. Mikrodalga enerjisinin kolemanit cevherinin flotasyonuna olan etkisi incelendiginde uygulanan mikrodalga enerjinin slamın olumsuz etkisini bir miktar ortadan kaldırdıgı slam atılarak yapılan deneylerden alınan sonuçların ise sıcaklıkla dogrudan olumlu yönde etkilendigi ancak konvansiyonel ve mikrodalga ısıtmanın benzer sonuçlar verdigi belirlenmistir. Sonuç olarak mikrodalga enerjisi ortamın sıcaklıgını kısa sürede arttırmasından dolayı kolemanit ve üleksitin yapısal özelliklerini degistirmekte ve bu da cevher hazırlama ve zenginlestirme sonucunda elde edilen ürünlerin karakterini belirlemektedir.
Özet (Çeviri)
The effects of microwave on the physical properties of colemanite and ulexite minerals and on the mineral processing of these minerals are investigated in this study. This research is divided into three chapters. The general nature of microwave and the principles of microwave heating are given in the first chapter. In the second chapter microwave related research studies carried out in mineral processing operations so far is given. In the third chapter the present research is presented. In the second chapter Turkey?s Boron mineral districts, their geologies and mining methods are introduced firstly and uses of boron minerals are described. Turkey has 70% of world reserves. In the third chapter firstly the characterization tests on colemanite and ulexite minerals are given. In this context complete chemical analysis, XRD and microscopic analysis, TG and DTA termic analysis of these minerals are mentioned. The surface characteristics of these minerals are determined also by scanning electron microscope. Dielectric properties of these minerals after microwave applications are determined. Consequently, use of microwave energy caused structural changes on hydrated boron minerals. Colemanite mineral has lost 0.6 mol crystal water under microwave energy of 900 watt for duration of 45 minutes, and its surface temperature reached to 320 oC. Ulexite mineral has lost 7 mol crystal water and its surface temperature reached to 280 oC under similar microwave conditions. Further in the third chapter the results of microwave treatment on the solubility, the grindability, magnetic, electrostatic and flotation separation abilities are reported. For this reason grades and recovery values of the concentration tests on original samples are compared with those concentration tests on the samples treated with microwave. Solubility of colemanite and ulexite increased with duration of the treatment and water temperature, but decreased by solid concentration in the pulp in the solubility tests of colemanite and ulexite samples. To evaluate the effects of microwave energy on the solubility of colemanite and ulexite, a series of tests carried out at room temperature, 10% solid concentration and 60 minutes of treatment duration, the results of these tests compared with the solubility test of original samples. The solubilities of microwave treated samples of colemanite and ulexite increased about 58% and 60% respectively compared to original samples. The effects of microwave energy on the grindability of colemanite and ulexite were investigated by conducting a series of tests keeping similar conditions constant. In the feed particle size range -8+4 mm of colemanite and ulexsite minerals grindability increased with microwave energy treatment. After the grinding d80 size of colemanite decreased from 5,5 mm to 3,4 mm and d80 size of ulexite decreased from 5,2 mm to 0.15 mm. Grinding results of both minerals particularly of ulexite were enhanced substantially under the effect of microwave energy. The use of the microwave energy did not necessarily affect the magnetic properties of colemanite and ulexite minerals according to appropriate tests on high intensity magnetic separators. Electrostatic separation tests on colemanite samples showed that nonconductance properties of colemanite minerals increased at room temperature and conductance properties of ulexite minerals decreased and changed into nonconductance side gradually. Heat treated samples of both minerals showed also similar tendencies. The effects of microwave energy on the flotation properties of colemanite minerals were also investigated. The use of microwave energy improved the negative effects of slime to certain degree, but the similar effect was also observed with conventional heating. Flotation of deslimed samples gave better results under certain temperature created by microwave or conventional heating. Finally the use of microwave energy on the hydrated boron minerals, colemanite and ulexite caused substantial structural changes which are very important in their beneficiations, particularly increasing the temperature of the medium in a very short time.
Benzer Tezler
- Application of microwave techniques to the processing of sulphide ores
Sülfürlü cevherlerin ön zenginleştirilmesinde mikrodalga tekniklerinin uygulanması
TEVFİK SERHAT ÖNOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HAYRÜNNİSA DİNÇER
- Ultrasonik ve mikrodalga enerjilerinin kolemanit flotasyonunda ön işlem olarak kullanma olanaklarının araştırılması
Investigation of use of ultrasonic and microwave energies as pre-treatment in colemanite flotation
CAN GÜNGÖREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK GÖKHAN ÖZKAN
- Jameson flotasyon hücresinin dizaynı ve çalışma değişkenlerinin incelenmesi
Design of Jameson cell and investigation of working parameters
YAŞAR ÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Maden Mühendisliği ve MadencilikEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. KEMAL BİLİR
- Comparison of performance in the finest particle fractions of hybrid flotation cell with conventional cells-a case study with scheelite ore
Şeelit cevheri zenginleştirilmesinde hibrit flotasyon hücresi ile konvansiyonel flotasyon hücrelerinin ince boyut fraksiyonlardaki performanslarının karşılaştırılması
AKMARAL TOLYSBAYEVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NESET ACARKAN
- Altın cevherinin zenginleştirilmesinde kullanılan yoğunluğa dayalı zenginleştirme yöntemleri ve örnek bir uygulama
Gravity-based processing methods used in the enrichment of gold are and a case study
ÖZNUR ÖNEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Maden Mühendisliği ve MadencilikDokuz Eylül ÜniversitesiMaden Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. MEHMET TANRIVERDİ