Investigation of the pre-concentration possibility of scandium ores
Skandiyum içerikli cevherlerin ön-zenginleştirilebilme olanaklarının belirlenmesi
- Tez No: 520768
- Danışmanlar: PROF. DR. NACİ EMRE ALTUN, PROF. DR. YAVUZ ALİ TOPKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Cevher Hazırlama Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 230
Özet
Bu çalışmada skandiyum içeren killi mineraller bakımından zengin Eskişehir-Mihalıççık cevherinin ön-zenginleştirme yöntemleri kullanılarak skandiyum (Sc) bakımından zenginleşmiş bir ön-konsantre ürünü elde edilme olanaklarının araştırılması amaçlanmıştır. Ön-zenginleştirme işlemleri kapsamında, aşındırmalı yıkama, santrifüjlü gravite ayırma, manyetik separasyon ve flotasyon olmak üzere dört farklı metot denenmiştir. Başlangıçta, tüvenan Eskişehir-Mihalıççık skandiyum cevherinin karakterizasyon çalışmaları hem mineralojik (XRD) hem de kimyasal analiz teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Mineralojik analizler sonucunda başlıca skandiyum içeren minerallerin montmorillonite (Al, Mg içeren smektit gurubu kil minerali) ve nontronit (Fe açısından zengin smektit gurubu kil minerali) olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, cevherdeki skandiyumun az da olsa diopside (Ca, Fe, Mg silikat) ve piroksen (kayaç oluşturan mineral gurubundan, piroksenit) gibi silikat minerallerinden kaynaklandığı görülmüştür. Cevherdeki majör gang mineralleri kalsit (CaCO3), dolomit (CaMg(CO3)2) ve kuvars (SiO2) olarak belirlenmiştir. Bir başka deyişle, mevcut çalışma ile kalsit, dolomit ve kuvars gibi cevherin içerdiği safsızlıkların atılarak, skandiyum bakımından zenginleşmiş bir ön konsantre elde edilmesi hedeflenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları kapsamında yapılan kimyasal analiz sonuçlarına göre, cevherin 105 ppm Sc içeriğine sahip olduğu ve genellikle nontronit, montmorillonite gibi kil minerallerinde zenginleştiği saptanmıştır. Ayrıca, cevherin % 8.01 Fe, % 4.44 Ca, % 5.16 Mg ve % 24.45 Si içeriğine sahip olduğu görülmüştür. Yapılan karakterizasyon çalışması sonucunda, cevherin Sc-içeren killi bir cevher türü olduğu saptanmıştır. Söz konusu ön-konsantre ürününün elde edilmesine yönelik en önemli motivasyon, takip eden hidrometalürjik işlemler için, bu işlemleri olumsuz etkileyebilecek gang minerallerinin mümkün olduğunca bertaraf edildiği ve aynı zamanda skandiyum içeriği bakımından görece zenginleşmiş bir besleme malzemesi elde edilmesidir. Eskişehir-Mihalıççık Skandiyum cevheri üzerinde yapılan ön-zenginleştirme çalışmaları kapsamında, öncelikle aşındırmalı yıkama metodu kullanılarak Ca, Mg ve Si gibi impüritelerin uzaklaştırılması ile skandiyum açısından zengin bir ön-konsantre elde edilmesi amaçlanmıştır. Ön-testler sonrasında elde edilen veriler doğrultusunda, katı-sıvı oranı, rotasyon hızı ve aşındırmalı yıkama süresi gibi operasyonel parametreler faktöriyel dizayn yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir. Optimum parametreler ile yapılan aşındırmalı yıkama testleri sonucunda, başlangıçta 105 ppm Sc içeriğine sahip besleme malzemesinden 120 ppm Sc içeren ön-konsantre % 85.06 Sc verimi ile elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, besleme malzemesinin içerdiği Ca'nın % 42.93'ü, Mg'nin % 30.88'i ve Si'nin % 33.73'ü atık malzemede uzaklaştırılmıştır. Aşındırmalı yıkama testleri sonucunda elde edilen ön-konsantre, skandiyum açısından görece daha zengin bir ön-konsantre elde edebilmek amacıyla falcon santrifüjlü ayırıcıya beslenmiştir. Bu bağlamda, falcon konsantratör testleri, santrifüj kuvveti ve su basıncı parametreleri açısından değerlendirilerek optimize edilmiştir. Tespit edilen optimum parametreler ile yapılan testler sonucunda, başlangıçta 120 ppm Sc içeriğine sahip olan besleme malzemesiden 138 ppm Sc içeriğine sahip ön-konsantre % 90.17 Sc verimi ile elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, besleme malzemesinin içerdiği Ca'nın % 50.24'ü, Mg'nin % 26.65'i ve Si'nin % 20.14'ü atık malzemede uzaklaştırılmıştır. Mevcut durumda, uygulanan ön-zenginleştirme yöntemleri sonucunda, 105 ppm Sc içeren cevherden 138 ppm Sc içeren ön-konsantre % 76.70 Sc verimi ile elde edilmiştir. Bunlara ek olarak, tüvenan cevherin içerdiği Ca'nın % 71.60'ı, Mg'nin %49.30'u ve Si'nin 47.08'i uzaklaştırılmıştır. Falcon konsantratör kullanılarak uygulanan santrifüjlü ayırma yöntemine alternative olarak daha önce aşındırmalı yıkamadan elde edilen ön-konsantreye manyetik separasyon uygulanmıştır. Ön-konsantrenin yüksek alan şiddetinde yaş manyetik separasyona tabi tutulması sonrasında, manyetik separasyonun amacına ulaşamadığı ve bu bağlamda skandiyum açısından zenginleşmiş bir ön-konsantre elde edilemediği görülmüştür. Bunlara ek olarak, aşındırmalı yıkama testlerinden elde edilen ön-konsantreye majör kil minerallerinin ve demir içeren minerallerin yüzdürülmesi hedeflenerek iki farklı flotasyon akım şeması uygulanmıştır. Flotasyon deneyleri esnasında da görüldüğü üzere, cevher flotasyon metoduna olumlu tepki vermemiştir ve bu sebeple skandiyum açısından zenginleşmiş bir ön-konsanrenin flotasyon metodu kullanılarak elde edilemeyeceği görülmüştür. Mevcut çalışma ile Eskişehir-Mihalıççık skandiyum cevherinden skandiyum açısından zengin bir ön-konsantre elde edilmesi amacıyla uygulanan ön-zenginleştirme metotlarından aşındırmalı yıkama ve falcon konsantratörün en etkin metotlar olduğu görülmüştür. Optimum operasyon parametrelerinin belirlenmesi sonucunda cevherden skandiyum açısından zenginleştirilmiş bir ön-konsantre elde edilebilmesi için uygun akım şeması önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
This study was aimed at investigating the possibility of obtaining a scandium (Sc) pre-concentrate from Eskişehir-Mihalıççık scandium bearing clayey ore through mineral processing methods namely attrition scrubbing, enhanced gravity separation by using falcon concentrator, magnetic separation and flotation concentration. In this context, the study began with the characterization of the run-of-mine Eskişehir-Mihalıççık scandium ore by performing mineralogical, XRD and chemical analyses. Mineralogical analysis indicated that the major Sc-bearing minerals clay minerals are montmorillonite (Al, Mg containing, smectite group clay mineral), nontronite (iron-rich, smectite group clay mineral), and also to lesser extent Sc-bearing diopside (Ca, Fe, Mg silicate mineral) and pyroxene (so-called pyroxenite, a rock-forming silicate mineral). Apart from that, calcite (CaCO3), dolomite (CaMg(CO3)2), and quartz (SiO2) were classified as the major impurity containing minerals. So in other words, obtaining a pre-concentrate enriched in scandium at the highest possible extent by the removal of gangue minerals, including calcite, quartz, and dolomite were also targeted. In the context of the characterization studies, performed elemental analysis indicated that the ore was relatively enriched in scandium content as 105 ppm by mainly concentrating in the clay minerals such as montmorillonite and nontronite. Also, the ore has relatively higher Fe content as 8.01 % and in terms of impurities, Ca, Mg, and Si grades of the ore were determined as 4.44 %, 5.16 %, and 24.45%, respectively. Based on both mineralogical and chemical analysis, Eskişehir-Mihalıççık scandium ore was determined as a Sc-bearing clayey ore. At this point, the motivation of obtaining a pre-concentrate is preparation of a feed, relatively enriched in scandium content for increasing the efficiency and effectiveness of subsequent hydrometallurgical processes. In the context of the pre-concentration studies of Eskişehir-Mihalıççık scandium ore, attrition scrubbing tests were performed initially in order to obtain a pre-concentrate enriched in scandium content by the removal of impurities such as Ca, Mg, and Si. Following the attrition scrubbing tests, operational parameters such as solid-liquid ratio, retention time and rotation speed were encountered using a statistical approach, through a full two level factorial experimental design. As the result of the optimization of the attrition scrubbing test parameters, feed that initially contains 105 ppm Sc., was enriched to 120 ppm at 85.06 % scandium recovery. Moreover, 42.93 % of Ca, 30.88 % of Mg, and 33.73 % of Si were removed in the tailings of the attrition scrubbing tests. Following the optimization of the attrition scrubbing tests, enhanced gravity separation by using falcon concentrator was performed on the previously obtained pre-concentrate in order to provide further pre-concentration and to enrich scandium content. Falcon concentrator tests were investigated in terms of the centrifugal force and fluidization water pressure. In this context, pre-concentrate of the attrition scrubbing experiments that initially contains 120 ppm Sc., was enriched to 138 ppm at 90.17 % scandium recovery. Also, 50.24 % of Ca, 26.65 % of Mg, and 20.14 % of Si were removed in the tailings of the falcon concentrator tests. By combining the results of the applied pre-concentration methods, namely attrition scrubbing and enhanced gravity separation by using falcon concentrator, a pre-concentrate that contains 138 ppm Sc was obtained at 76.70 % Sc recovery. In addition to these, 71.60% of Ca, 49.30 % of Mg, and 47.08 % of Si were removed by the present study. As an alternative method to the enhanced gravity separation by using falcon concentrator, magnetic separation tests were performed for the further concentration of the pre-concentrate obtained from the attrition scrubbing tests. However, it was seen that the magnetic separation could not achieved its goal and thereby a pre-concentrate that was enriched in scandium could not be obtained as the result of the high intensity wet magnetic separation. Apart from these, relative enrichment of previously obtained pre-concentrate in terms of scandium through flotation concentration was also attempted as an alternative method. In the flotation tests, two different flotation flowsheet was applied for the flotation of the major clayey components and the flotation of the iron-bearing minerals. As it was observed during the flotation tests, previously obtained pre-concentrate did not respond positively to the applied flotation concentration methods. So, a pre-concentrate that was enriched in scandium was could not be obtained by performing flotation method. As the result of the present study, the conditions and the parameters of the selected pre-concentration methods namely attrition scrubbing and enhanced gravity separation by using falcon concentrator that would enable the most effective means of scandium pre-concentration was identified and discussed. In addition to these, a flowsheet for the pre-concentration of the Eskişehir-Mihalıççık Scandium ore was proposed.
Benzer Tezler
- Al 2050-T84 alaşımının tuzlu su çözeltisinde korozyonlu yorulma davranışının incelenmesi
Investigation of corrosion fatigue behavior of Al 2050-T84 alloy in salt water solution
MÜFİT KACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Bazı cevher ve atıkların cevher hazırlama ve flotasyonunda ultrasonik dalgaların kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of use possibility of ultrasonic waves on mineral processing of some ore and waste samples
ARDA ONUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ŞAFAK ÖZKAN
- Hafif betonlarda agrega konsantrasyonunun mekanik özelliklere etkisi
Infuluence of aggregate volume concentration on the mechanical properties of lightweight concretes
AYDIN ARDA
- Boraks pentahidratın transisyon sıcaklığı altında kristalizasyon mekanizmasının araştırılması
Başlık çevirisi yok
TÜLİN GÖZMEN
Doktora
Türkçe
1997
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. NUSRET BULUTCU