Flocculation behavior of two different clay samples from Kırka tincal deposit
Kırka tinkal cevher yatağından alınan iki farklı kil örneğinin flokülasyon davranışları
- Tez No: 269092
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇETİN HOŞTEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Eskişehir bölgesinde bulunan Kırka Bor Tesisi 1972 yılından beri tinkal konsantresi ve çeşitli bor türevleri üretmektedir. Bor ürünlerine olan endüstriyel talebin artması dolayısıyla tesis kapasitesi kademeli olarak artırılarak günümüzde 1.5 milyon tona ulaşmıştır. Fakat bu kapasite artışı tesis atıklarının da (yıllık 400.000 ton katı atık) ciddi ölçüde artmasına sebep olmuştur. Buna ek olarak tesis atıkları çoğunlukla kil mineralleri içermektedir ve bu kil mineralleri koloidal karakterde olup su içerisinde uzun süre askıda kalmaktadır. Killerin bu karakteristikleri flokülasyon aşamasında güçlüklere sebep olmakta ve bu durum atıkların düşük katı/sıvı orana sahip olmasına yol açarak tesis atıklarının yönetimini zorlaştırmaktadır.Tesis atıklarında en çok bulunan minerallerin (montmorillonite ve dolomite) flokülasyon karakterlerinin belirlenebilmesi için Kırka Tinkal Madeninden iki farklı kil örneği alınmıştır. Bu killerin elementel içeriklerinin belirlenebilmesi için XRF analizi ve mineralojik karakterlerinin belirlenebilmesi için XRD analizleri yapılmıştır. Detay analizler için ise kil örnekleri bazal yüzeyleri üst üste gelecek şekilde (yönlendirilmemiş örnek) tabakalanması sağlanarak etilen glikol ve ısıl işlemlerden geçirilmiştir. XRF ve XRD sonuçlarına göre yeşil kil örneği montmorillonitçe zengindir ve silikat içerikli atık malzemeyi temsil etmektedir; beyaz kil örneği ise dolomitçe zengindir ve karbonat içerikli atık malzemeyi temsil etmektedir.Kontrollü deneyler yapabilmek için yeşil ve beyaz killer boraks çözeltisine pH = 9.40 değerinde bir tampon bölge oluşturması amaçlanarak eklenmiş ve tesis atıklarının koşulları laboratuar ortamında yaratılmaya çalışılmıştır. Simüle edilen bu pülpler UMA (Unique Molecular Architecture) Magnafloc makropolimerlerinin yardımıyla floküle edilmeye çalışılmış ve killerin çökelme problemi için alternatif bir çözüm yolu aranmıştır. Her iki kilin flokülasyon davranışları incelenmiş ve çok yüksek polimer dozajlarının (2 kg/ton) tatbik edilmesine rağmen tek aşamada (birinci aşama) UMA Magnafloc ile uygulanan flokülasyon tam olarak başarılı olmamıştır. Bu yüzden bu aşamaya ek olarak çöktürülemeyen bulanık kısım başka bir dereceli kaba aktarılarak (ikinci aşama) bu kapta farklı bir flokülant olan PEO ile çöktürülmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, polimerlerin çift aşamada (sırası ile UMA Magnafloc ve PEO) eklenmesi ile killer floküle edilebilmiştir.Bu tez kapsamında, boraks konsantrasyonunun, katı/sıvı oranının, pülp pH' ının ve kalsiyum ve magnezyum iyonlarının killerin UMA Magnafloc ile flokülasyonuna etkileri ayrıca incelenmiştir. Boraks konsantrasyonunun artırılması, katı sıvı oranının düşürülmesi , pH' ın 7' ye ayarlanmasının (boraksın pH değerinde tampon bölge oluşturmasından dolayı çok yüksek asit tüketimine yol açmasına rağmen) ve kalsiyum (500mg/L değerine varan) eklenmesi ile flokülasyon prosesinin değişen oranlarda iyileşmelere yol açtığı gözlemlenmiştir. Mg iyonu ayrıca test edilmiş fakat özellikle dolomitçe zengin beyaz kil flokülasyonunu zorlaştırdığı ve kalsiyum ile birlikte eklendiğinde de kalsiyumun pozitif etkisinde azalmaya sebep olduğu ortaya çıkmıştır. Buna ek olarak, killerin suda (24 saat) bekletilmesi de dolomitçe zengin killerin flokülasyonunu güçleştirirken silikatça zengin yeşil killerde tam tersi bir etki yaratarak bu killerin çökelmelerini kolaylaştırmıştır.Kil minerallerinin kalsiyum, magnezyum iyonlarından ve polimerden kaynaklanan yüzey değişiklikleri ATR-FTIR analizleri yapılarak tespit edilmeye çalışılmıştır. Katyonların yüzeyde adsorplanmış su miktarını artırdıkları ve bu etkileşime bağlı olarak yüzeydeki serbest haldeki ? OH gruplarının da artmasına sebep olduğu kanıtlanmıştır. Bu ATR-FTIR sonuçlarına göre polimerlerin mineral yüzeylerine bu serbest ? OH grupları vasıtası ile hidrojen bağları oluşturarak tutundukları düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Kırka Boron Plant in Eskişehir region has been producing tincal contentrate and boron products since 1972. Depending on the industrial demand for boron products, the plant capacity has been gradually enlarged by reaching over 1.5 million metric tons per year. This increase in the capacity has caused serious tailings disposal problems. In addition to the great amount of the tailings (400.000 ton solid waste per year), the tailing material contains mostly clay minerals that show colloidal character. Their suspensions are very stable in water and cause flocculation difficulties resulting in very high liquid/solid ratio and complications in management of the plant tailings.To identify flocculation characteristics of the most abundant minerals (montmorillonite and dolomite) in the tailings, two different clay samples were taken from the Kırka Tincal Mine. XRF analyses were done for elemental composition and XRD analyses were carried out to identify mineralogy of the clay samples. For advanced mineralogical analysis, the oriented clay samples were prepared and subjected to ethylene glycolation and heat treatment. According to the XRF and XRD results, green clay sample is rich in montmorillonite and represents silicate-rich tailings material whereas white clay sample is rich in dolomite and represents dolomitic tailings.To mimic the actual tailings environment, the green clay and white clay samples were added into borax solutions that buffer pH to 9.40 for the purpose of carrying out controlled experiments. In search of finding alternative ways, the clay suspensions were tried to be flocculated by using new UMA (Unique Molecular Architecture) Magnafloc macropolymers. The flocculation behavior of both green clay and white clay samples was tried to be identified in distilled water and although the very high polymer consumption (up to 2kg/ton) was introduced to the system, the complete flocculation could not be achieved by one stage polymer addition. So, the turbidity of the first stage flocculation were decanted to another beaker and treated with polyethylene oxide at this second stage. As a result, both clays were flocculated by applying two-staged flocculation, respectively UMA Magnafloc and Polyethylene Oxide.Effects of borax concentration, solid/liquid ratio of simulated pulps, pH of solution and cations (calcium and magnesium) on UMA Magnafloc flocculation were also studied in the scope of this thesis. Flocculation was enhanced by increasing borax concentration, lowering solid/liquid ratio, adjusting pH to 7.00 (although requires great amount of acid due to borax buffer effect) and also adding calcium (up to 500 mg/L) into solution. Addition of Mg++ ions into suspensions deteriorated the flocculation of the dolomite-rich white clay and slightly improved the flocculation of the montmorillonite-rich green clay. Furthermore, aging (24 hour) of clay samples also deteriorated flocculation of dolomite-rich clay but it made montmorillonite-rich clay flocculation easier.Then, ATR-FTIR studies were carried out to analyze the changes on clay surfaces. Ca++ and Mg++ addition into the suspensions increased the adsorbed water on both clay surfaces and increased the isolated ? OH groups depending on this enhanced water-clay surface interaction. According to the infrared results, it was verified that the polymers attached themselves on mineral surfaces through those isolated ? OH groups by using hydrogen bonding mechanism.
Benzer Tezler
- Kireç ile stabilize edilmiş bentonitin kür süresinin mukavemet üzerindeki etkisi
Curing time effects on the bearing capacity of stabilized bentonite with lime
SELDA GHABAEE
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYKUT ŞENOL
- Bentonitik killerin nötron aktivasyonu ile analizi
Analysis of bentonite clay with neutron activation technique
AYŞE ALEMDAR
- Effect of curing on the undrained shear strength of compacted clays
Sıkıştırılmış killerde örneği sabit nemde bekletmenin drenajsız kayma dayanımına etkisi
ALP GÜROL
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜRKER MİRATA
- Farklı konsantrasyonlardaki kimyasallarla konsolide edilmiş kil zeminlerin kayma mukavemeti ve konsolidasyon davranışlarının incelenmesi
The investigation of shear strength and consolidation behaviours of clay soils consolidated with chemicals of various concentrations
MURAT OLGUN
Doktora
Türkçe
2008
İnşaat MühendisliğiSelçuk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA YILDIZ
- Esan Eczacıbaşı Milas feldspat Tesisi albit konsantrelerinin flokülasyon davranışları
Flocculation behavior of fine albite concantrate with various polymers
İLGİN KURŞUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALÇIN KAYTAZ