Minerallerin kırılganlıkları, ıslanma özelliklerinin belirlenmesi ve korelasyonu

Abstract

IV ÖZET Doktora Tezi MİNERALLERİN KIRILGANLIKLARI, ISLANMA ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ VE KORELASYONU Alper ÖZKAN Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Maden Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç.Dr. Meftuni YEKELER Bu tez çalışması üç aşamadan oluşmaktadır: İlk olarak, kalsit, barit ve linyit kömürünün laboratuvar ölçekli porselen bilyalı değirmende kuru, yaş ve kimyasal madde ile yaş öğütülmesiyle kırılma parametreleri (Si ve By) belirlenmiş ve öğütme ürünlerinin tane boyu dağılımları elde edilmiş ve bu boyut dağılımlarının kendilerinin PSUSIM adlı program kullanılarak simülasyonlan yapılmıştır. İkinci aşamada, değirmende kuru, yaş ve kimyasal madde ile yaş öğütülen farklı besleme boyutu fraksiyonu ürünlerinin ıslanmayı karakterize eden kritik ıslanma yüzey gerilimi değerleri (yc) temas açısı ölçümü ve flotasyon tekniği ile belirlenmiştir. Son aşamada ise, öğütme testlerinden elde edilen kırılma parametreleri (S; ve By parametresi olan y) ile temas açısı ölçümleri ve flotasyon testlerinden elde edilen kritik ıslanma yüzey gerilimi parametresinin (yc) olabilecek korelasyonları araştırılmıştır. Öğütmeye yardımcı kimyasal maddeler, kalsit ve barit minerali için daha yüksek kırılma hızları ve nispeten daha ince malzeme üretiminde etkili olmuştur. Fakat, kömürün yaş öğütülmesinde kullanılan kimyasal madde, kırılma hızlarını ve ince malzeme üretimini azaltmıştır. Elde edilen kırılma parametreleri ile birinci derece ve birinci derece olmayan kırılma bölgeleri için ürün tane boyu dağılımlarının simülasyonlan yapıldığında, simülasyon sonuçlan deneysel sonuçlarla benzer dağılırdan vererek uyumlu olduğu görülmüştür. Bu minerallerin öğütülmüş ürünlerinin bir goniometre kullanılarak temas açısı ölçüm yöntemiyle belirlenen yc değerleri, yeni dizayn edilen mikroflotasyon hücresi kullanılarak flotasyon yöntemiyle belirlenen değerlere yakındır. Bu minerallerin kınlma parametreleri (Si ve Bij parametresi olan y) ile ıslanma parametresinin (yc) anlamlı korelasyonlannın olduğu belirlenmiştir. Kalsit ve barit minerallerinden elde edilen veriler ışığında; daha yüksek temas açılan ve daha yüksek flotasyon verimlerinin eldesine dayanarak daha da hidrofobluğu belirten düşük yc değeri verirken, Si değerinin de arttığını göstermektedir. Barit minerali için diğer bir ilişki Bij'nin incelik parametresi olan y ile yc arasında bulunmuştur; yani yc artarken By parametresi olan y'da artmaktadır, fakat kalsit için benzer bir ilişki bulunamamıştır. Buna ilaveten, kömürün kınlma parametreleri ile ıslanma parametresi arasında bazı anlamlı korelasyonlar da belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: öğütme, Flotasyon, Temas açısı ölçümleri, Kınlma parametreleri, Islanma parametresi

SUMMARY Ph.D. Thesis DETERMINATION OF THE BREAKAGE AND WETTING CHARACTERISTICS OF MINERALS AND THEIR CORRELATIONS Alper ÖZKAN Cumhuriyet University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mining Engineering Supervisor: Assoc.Prof.Dr. Meftuni YEKELER This study is made of three stages: Firstly, the breakage parameters (Sj and By) of calcite, barite and lignite were determined by a laboratory size porcelain ball mill as dry, wet and wet with chemical aids and particle size distributions were plotted for each minerals and each feed size fractions as the grinding time proceeded. Then, the simulations of the product size distributions obtained from grinding experiments were made by using PSUSIM program. Secondly, the critical surface tension of wetting (yc) values of those solids were determined by contact angle measurement and flotation technique for the products of ground minerals fed as different size fractions to the porcelain mill. Lastly, the correlations of those breakage parameters (Si and y of By) obtained from the grinding tests, with the critical surface tension of wetting (yc) values, obtained from the contact angle measurements and flotation tests, were made for possible relationships. The grinding aids are effective to obtain higher breakage rates and relatively fine material for the case of calcite and barite minerals. But, the chemical used in the wet grinding of coal was lowered breakage rates and fine material. When the breakage parameters were used to simulate the product size distributions for both first-order and non-first order breakage regions, the simulated results were in good agreement with the experimental data. The determined yc values of the ground products of these minerals by contact angle measurement technique using a goniometer are close to the values obtained by the flotation technique using a new designed microflotation cell. The correlations of the breakage parameters (Sj and y of By) with the wettability parameter (yc) of these minerals were established. From the data obtained for calcite and barite mineral, it is stated that the Sj values increase as yc values decrease, emphasizing more hydrophobicity in terms of obtaining higher contact angle values and higher flotation recoveries. Another relationship was found for barite between the y value of By and yc, indicating that when y increased, yc increased as well, but similar relationship was not found for the case of calcite. In addition, there are some significant relationships for lignite were found between the breakage parameters and the wettability parameter. Key words: Grinding, Flotation, Contact angle measurements, Breakage parameters, Wetting parameter