Madencilik; sadece bir iş sektörü değildir. İnsan yaşamıyla başlayan ve insan yaşamın bitmesiyle sona erecek olan bir süreçtir. Çünkü; madencilik bize hayatımızı devam ettirmemiz için gerekli olan bütün ham maddeyi sunar.
Ancak madencilik yaparak her zaman istediğimiz ürüne direk olarak ulaşamayız. Doğal yapıları gereği çoğu maden saf halde bulunmaz ve istediğimiz ham maddeyi istemediğimiz maddelerden ayırarak saflaştırmamız gerekir ya da madencilik tabiri ile cevher zenginleştirme işlemi yapmamız gerekmektedir. Cevher hazırlama işlerinde de bir çok yöntem kullandığımız gibi bize en çok yardımcı olanlar da kimyasal maddelerdir. Özellikle flotasyon işlemlerinde kimyasallar bu işin belirleyicileridir.
Flotasyon Yöntemi Veya Yüzdürme Yöntemi Nedir?
Köpük Flotasyonu;
Köpük flotasyonu’nun temel prensipleri içerisinde, hava kabarcıklarının mineral/su bulamaçlarında ki spesifik mineral yüzeylere seçici olarak yapışarak çalışma sistemine dayalıdır. Bu şekilde, parçacıkların fiziksel olarak ayrışması için, çok yönlü bir flotasyon yöntemidir.
Köpüklere bağlanan hava kabarcıkları yüzeye taşınır. Bu sayede tamamen ıslanmış parçacıklar yüzeyden toplanır.
Mineral yüzeylerinde seçici özellikler oluşturmak için kimyasal işlemler yapmak mümkündür. Bu sayede ayırmak için gerekli özelliklere sahip olurlar. Şu anda bu sistem pek çok farklı uygulamada kullanılmaktadır.
- Sülfit minerallerini silika ganglerinden ayırmak için kullanılır
- Potasyum Klorürü, Sodyum Klorürden ayırmak için kullanılır
- Kömürü kül oluşturan minerallerden ayrıştırmak için kullanılır
- Silika minerallerini Demir cevherlerinden uzaklaştırmak için kullanılır
- Fosfat minerallerini silikatlardan uzaklaştırmak için kullanılır
- Alışılmış olan gravite konsantrasyonuna benzemeyen ince taneli cevherlerin işlenmesi için özellikle kullanılır.
- Mürekkep püskürtmeden geri dönüştürülmüş gazete kağıdı gibi mineral olmayan uygulamalarda kullanılır
Hidrofobik ve Hidrofilik Özellikleri
Köpük flotasyonunun temeli farklı minerallerin ıslanabilirlik özelliklerine dayanmaktadır. Parçacıklar suyla kolayca ıslanabilen (hidrofilik) maddelerden su itici (hidrofobik) olanlara kadar ulaşmaktadır. Hidrofobik ve Hidrofilik parçacıkların bir karışımı su içinde süspanse edilir. Flotasyon işlemlerinde hidrofilik parçacıkların hava kabarcığına tutunma eğilimi daha düşüktür. Bu nedenle süspansiyon halinde kalmaktadır. Ve daha sonra uzaklaştırılmaktadır.
Parçacıklar ya doğal olarak hidrofobiktir ya da kimyasal işlemler sonucunda hodrofobiklik kazanırlar. Doğal olan hidrofobik malzemeler, hidrokarbonları ve elemental kükürt gibi polar olmayan katıları içerir. Kömür genel olarak hidrokarbonlardan oluştuğundan dolayı hidrofobik olanlar iyi bir örnektir. Bir yüzeyi hodrofobik hale getirilmesi için yapılan kimyasal işlemler, temel olarak, bir partikül yüzeyinin, polar olmayan bir yağdan oluşan bir tek tabaka ile seçici olarak kaplanması yöntemlerini içermektedir.
Parçacık/Kabarcık Temas Süreci
Parçacıklar hidrofobik hale getirildiğinde, kabarcıkların yüzeye yapışabilmesi için, gaz kabarcıkları ile temas etmeleri gerekir. Flotasyonun temeli burada yatar. Burada her hangi bir temas gerçekleşmezse, flotasyon meydana gelmez.
Kabarcıklar parçacıklara göre büyükse, kabarcıkların etrafından akan sıvı, partikülleri temas etmeden geçebilir. Bundan dolayı iyi bir parçacık/kabarcık teması sağlayabilmek için kabarcık çapının, parçacık çapıyla karşılaştırılabilir olması büyük avantajdır.
Flotasyon üretilecek cevherin suyu sevme (hidrofilik) ve suyu sevmeme (hidrofobik) özelliklerini kullanarak sıvı içerisinde kabarcık oluşturarak suda yüzmesi veya batması ile diğer malzemelerden ayrılmasını sağlayan bir zenginleştirme yöntemidir.
Flotasyon Kimyasalları; Flotasyon işlemleri esnasında kullanılan kimyasallara flotasyon reaktifler denilmektedir. Reaktifler, kullanıldıkları maksatlara göre İsimlendirilirler. Mesela, kollektörler yani toplayıcılar, çöktürücüler, köpürtücüler, aktifleştiriciler, sülfürleştiriciler, pH ayarlayıcılar ve pH stabilizatörleri olarak adlandırılmaktadır.
Kollektörler (Toplayıcılar)
Parçacıkların yüzeyinde seçici olarak adsorbe edilen reaktiflerdir. Parçacıkların yüzeyinde polar olmayan hidrofobik hidrokarbonların ince bir filmi oluşturan tek tabakalardır. Kollektörler temas açısını büyük ölçüde artırır. Bu vesile ile kabarcıklar yüzeye yapışırlar.
Toplayıcının doğru seçimi köpük flotasyonu için son derece önemlidir. Etkili bir ayrım yapılmak isteniyorsa en uygun toplayıcının seçilmesi gerekmektedir. Kolleltörler genellikle iyonik yüklerine bağlı olarak sınıflandırılırlar. Aynı zamandan iyonik olmayan olarak ta bulunabilirler.
Endüstriyel sülfür minerali flotasyonu için kullanılan ksantatlar ve ditiyofosfatlar bu grupların başında yer almaktadır. Burada M+, Na+ ve K+ dır. Ve Metil grubu genellikle 2 ile 5 Karbon atomu içeren kısa bir hidrokarbon zincirinden oluşmaktadır.
Kollektörlerin uygulamasında, çözünürlük, pH uygulama aralığı fizik hal( Katı veya Sıvı) ve adsorbsiyon özellikleri farklı bileşikler için geniş ölçüde değişir. Bunun için optimum verimliliği sağlayacak toplayıcıyı seçmenin önemi büyüktür.
Standart sülfit toplayıcı dozajları 0.01-0.1 kg/ton olacak şekilde kuru besleme ile flotasyona kadar değişmektedir. Bazı uygulamalarda 0.5 kg/ton a kadar ulaşabilir.
Kollektörlerin (Toplayıcılar) Genel Özellikleri Nelerdir?
Ofloat 01: Sıvı haldedir ve köpürtücü olarak da kullanılmaktadır. Genellikle As, Cu, Zn, Pb sülfürleri’nin flotasyonunda pirit’in mevcut olduğu ortamda alkalin devreler kullanılır. Spesifik sarfiyat miktarı 25-50 gr/ton cevher arasında değişir.
Ofloat 02 : % 31 P2S5+ Kresol APromoter sit’ten oluşan sıvı halde bir kollektördür. Galen okside altın, sülfitli bakır ve sülfitli gümüş cevherlerinin rotasyonunda kullanılır. Spesifik sarfiyat 20-25 gr/ton cevherdir.
Ofloat 03 : Altın, gümüş, çinko Promoter ve bakır cevheri Rotasyonunda kullanılan katı halde, yüksek değerli alkol İhtiva eden yani kuvvetli bir kollektördür. % 5-10 luk solüsyon halinde kullanılır. Spesifik sarfiyatı duruma göre 20- 40 gr/ton cevher arasında değişir.
Ofloat 04 : Özellikle simli kurşun, altın, nabit bakır ve sülfitli bakır cevheri rotasyonunda kullanılır. Sıvı bir kollektördür.
Sodium Ofloat : Gri renkli bir tozdur. Promoter Köpürtücü olarak kullanılmaz. Bilhassa Zn cevheri flotasyonunda çok iyi netice veren bir kollektördür. Altın gümüş ve piritin mevcut olduğu bakır sülfit rotasyonunda da kullanılır.
Ofloat 05: Sıvı halde bir kollektör olup nötr veya asidik devreli Cu – Mo rotasyonunda kullanılır.
Ofloat 06 : Sıvı halde bir kollektördür. Nabit bakır ve sülfitli bakır cevheri flotasyonunda asit pH ortamında kullanılır.
Ofloat 07 : Suda çözünebilen, ani tesirli sıvı bir kollektör. Simli kurşun ve sülfitli bakır cevheri flotasyonunda çok kullanılmaktadır.
Ofloat 08 : Etki yönünden sodyum ofloat gibi, katı bir kollektördür. Bilhassa daha iyi randıman almak maksadıyla şlamlı sfalerit flotasyonunda kullanılmaktadır.
Ofloat 09 : Altın, gümüş ve bakır cevheri Rotasyonunda tek başına veya diğer kollektörlerle birlikte kullanılır. Katı haldedir.
Ofloat 10: Kuvvetli olan katı bir kollektördür.
Ofloat 11 : Nabit bakır flotasyonu için çok iyi netice veren bir katı kollektör. Daha çok köpük de teşkil ettiğinden, köpürtücü reaktlf spesifik sarfiyatında da azalma olmaktadır.
Orgent 01: Açık sarı renkil toz halinde bir kollektördür. Sülfürlü ve oksitli cevherlerin Rotasyonunda kullanılır.
Kreozot No. 1 : Siyah renkli, viskoz bir sıvı haldedir. Sülfürlü cevherlerin flotasyonunda hem kollektör hem de köpürtücü olarak kullanılır.
Duponal 80 : Bir anyonaktif kollektör olup sodyum oksil sülfat karışımlıdır. Metalik olmayan minerallerin (barit, fluorit fosfat ve bilhassa potas tuzlarının) flotasyonunda kullanılır.
Emilsol 5049-K : Rengi beyazdan açık kahveye kadar değişen-katı halde bir katyon aktif kollektördür. Daha çok manganez cevheri flotasyonunda kullanılır.
MADEN SEKTÖRÜNDE KULLANILAN BAZI MARKA KÖPÜRTÜCÜLER
Asld Sluc : H2SO4 ihtiva eden bir petrol ürünü olup kollektör özelliğine de sahiptir. Bu sebeple süIfürlü cevherlerin flotasyonunda hem köpürtücü hem de toplayıcı olarak kullanılır. Derişik eriyik halinde kullanılan bu reaktifin spesifik sarfiyatı 450 – 1700 gr/ ton cevher arasında değişir.
Asiterj OL : Katyonik yani katyonaktif olup kollektör olarak ta kullanılır. Daha çok metalik olmayan cevherlerin (barit, fosfat, fluorit gibi) flotasyonu İçin uygundur. % 5 – 10′ luk eriyik halinde kullanılır. Spesifik sarfiyatı 140 – 450 gr/ton cevher arasında değişir.
Antlfoam HF : Katyonik (katyonaktif) reaktiflerle birlikte köpürtücü olarak kullanılır. Renksiz ve sıvı halde bir reaktiftir.
Kresol Asit : Sülfürlü cevherlerin flotasyonunda, derişik eriyik halinde kullanılır. Koyu kahverenge sahip bir asittir. Spesif sarfiyatı 20 -100 gr/ton cevher arasındadır.
Tarol No. 1 : Konsantre tenorunun pek fazla olmadığı yerlerde, derişik eriyik halinde, kullanılan bir köpürtücü reaktiftir.
TergitoI No. 7 : Köpürtücü olarak ta kullanılan bir yüzey aktifleştiricidir.
Kreosot No. 1 : Katrandan elde edilen, siyah renkli, viskoz bir sıvıdır. Kollektor olarak da kullanılır. Sülfürlü cevherlerin flotasyonunda kullanılır.
Duponal 80 : Potas tuzları İle metalik olmayan diğer cevherlerin flotasyonunda kullanılır. Kollektör özelliğine de sahiptir. Sodyum oksit sülfat bileşimdedir.
Dowfroath 250 : Sülfürlü cevherlerde kullanılır.
Methyllsobutyl- carbinol (MİBC) Bileşimi : İsminden anlaşılan ve kısaca MIBC diye yazılan bir köpürtücü reaktif. Sülfürlü cevherlerin flotasyonunda kullanılır.
Flotlgol CS 20. : Daha çok sülfürlü cevherlerin flotasyonunda kullanılır. Meselâ bakır cevheri flotasyonunda kaba konsantre devrelerinde kalkopiriti yüzdürmek için kullanılmaktadır.
Flotonal F : Daha çok sülfürlü cevherlerin flotasyonunda kulanılır. Yine bakır cevheri flotasoynunu örnek alırsak; selektif konsantre devresinde kalkopiriti yüzdürmek için kullanılır.
ÇÖKTÜRÜCÜLER
Çinkosülfat, ZnSO4.7H2O : Beyaz granule, suda eriyen bir tozdur. Pb , Cu , Zn cevherlerinde selektif flotasyonda çöktürücü olarak ve prit de pasifleştirmede kullanılır.
Sodyumsülfit ( Na2S.9H20)
Sodyumbikromat (NasCrO)
Depramin : bu reaktif, flote edilebilir silikatlar için kullanılmaktadır. Meselâ potas, nikel cevheri, bakır cevheri ve Mo-Bi cevheri flotasyonunda kullanılmaktadır.
AKTİFLEŞTİRİCİLER
Bakır sülfat (CuSO4*.5H2O) : Daha çok sülfürlü cevherden sfalerit ve piriti, arsenopiriti aktive eder.
Sodyum sülfit (Na2SO3*9H2O) = (Ara devrelerdeki çamurlar için). Bu reaktifin sadece temiz suda sülfitleme (sülfürleştirme) özelliği vardır.
Kurşun Nitrat Pb(NO3)2
Hidroflorik Asit (HF)
Sodyum Oleat : Bir yağ asidi sabunu olup oksitler ve ametaller için kuvvetlendirici olarak kullanılır.
Demir sülfat ( Fe2 (SO4 ) 3) : % 10 – 20lik eriyik halinde arsenopirit İle tertaedritin aktifleştirilmesinde kullanılır.
Flotasyon işlemlerinde ya da madenciliğin diğer aşamalarında kullanılan kimyasal maddeler üzerinde özellikli çalışmalar yürütmekteyiz. Flotasyon aşamalarında ve madencilik sektöründe kullanılan kimyasalların önemi çok büyüktür. Çünkü; Elde edilen cevherler son derece değerlidir. Bunun için cevher kaybına tahammül söz konusu değildir.
Hazırlayan: O Kimya