Genel Maden Mühendisliğine Giriş ( cevher hazırlama ile ilgili konular ) MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN • GENEL BGLGGLER • GiriG (Mineral, Cevher, Konsantre, Artık ve Tenör kavramları) • Cevher Hazırlama ve ZenginleGtirme’nin Diğer Bilim Dalları Gçerisindeki Yeri • Cevher Hazırlama ve ZenginleGtirmeyi Gerektiren Sebepler • Cevher Hazırlama ve ZenginleGtirmenin GGletme Adımları • CEVHER HAZIRLAMA VE ZENGGNLEgTGRMEYE KONU OLAN MGNERALLERGN ÖZELLGKLERG • Fiziksel Özellikler • Kimyasal Özellikler • Fizikokimyasal Özellikler MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg DERSG CEVHER HAZIRLAMA GLE GLGGLG KONULAR MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ? UFALAMA VE SINIFLANDIRMA – Ufalama ve Sınıflandırmanın Amaçları ve AGamaları – SerbestleGme Derecesi ve Tane Griliğinin Saptanması – Kırma GGlemi ve Kırıcıların Sınıflandırılması – Öğütme GGlemi ve Değirmenlerin Sınıflandırılması – Sınıflandırma (Klasifikasyon) GGlemi (Elekler ve Klasifikatörler) ? CEVHER ZENGGNLEgTGRME YÖNTEMLERG – Cevher ZenginleGtirme Yönteminin Seçimine Etki Eden Faktörler – Cevher ZenginleGtirmede Kullanılan Temel Devre ÇeGitleri – Cevher ZenginleGtirme Formülleri ve Metalurjik Denge Çizelgesi – Tane Griliğine Dayalı ZenginleGtirme Yöntemleri – Özgül Ağırlık Farkına Dayalı ZenginleGtirme Yöntemleri – Manyetik Özelliklere Dayalı ZenginleGtirme Yöntemleri – Elektrostatik Özelliklere Dayalı ZenginleGtirme Yöntemleri – Flotasyon Yöntemi – Kimyasal Yöntemler KAPSAM MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama ve Cevher ZenginleGtirme 1.1. Cevher Hazırlamanın Tanımı 1.2. Cevher Hazırlamanın Tarihi GeliGimi 1.3. Cevher Hazırlamayı Gerektiren Nedenler a) Teknolojik Nedenler b) Ekonomik Nedenler c) Sosyal Nedenler 1.4. Cevher Hazırlamanın ÇalıGma Alanı a) Cevher Hazırlama Tesisini Besleyecek Cevherin Sağlanması b) Cevherdeki Değerli Minerallerin Boyut Küçültme ile Serbest Hale Getirilmesi c) Boyut Küçültme ile Yeterli Mineral SerbestleGmesi Sağlanan Cevherin ZenginleGtirilmesi d) ZenginleGtirme Sonunda Elde Edilen Ürünler Üzerindeki GGlemler MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama ve Cevher ZenginleGtirme 1.1. Cevher Hazırlamanın Tanımı Gçerdiği minerallerden bir veya birkaçı ekonomik değer taGıyan kayaca “CEVHER” denir. Bu ekonomik değer ya üretildiği Gekli ile mevcuttur ya da bazı iGlem kademelerinden geçtikten sonra bu değere sahip olmaktadır. Bir cevherdeki çeGitli mineralleri endüstrinin gereksinimine en uygun hammadde haline getirmek ve ekonomik değer taGıyanları taGımayanlardan ayırmak için yapılan iGlemlerin tümüne “CEVHER HAZIRLAMA” denir. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama ve Cevher ZenginleGtirme 1.2. Cevher Hazırlamanın Tarihi GeliGimi ?Glk uygulanan Cevher Hazırlama iGlemi ELLE AYIKLAMA olmuGtur. Bu minerallerin; renk, görünüG ve ağırlık farkından yararlanılarak yapılmıGtır. ? Daha sonra YIKAMA iGleminin uyguladığı tahmin edilmektedir. Suyun temizleme özelliği fark edilmiG ve çok küçük mineral parçacıklarının yıkama ile daha iri parçalardan ayrılması sağlanmıGtır. ? Daha sonra minerallerin her zaman serbest halde olmadıkları fark edilmiG ve cevherin boyutunun küçültülerek tanelerin serbestleGmesini sağlayan KIRMA iGlemi olmuGtur. Glk kırma iGlemlerine bakıldığında basit el aletleriyle yapıldığı görülmektedir. Büyük parçaların ise önce ısıtıldığı ve sonra üzerine su dökülerek ani soğutma iGlemi yapılmıG ve oluGan çatlamalar yardımıyla kırma kolaylaGmıGtır. ? Bir sonraki yöntem; yıkama etkisi ve yerçekimi kuvvetinin birlikte yararlanıldığı GRAVGTE ayırması olmuGtur. Eğimli taG masalardan su ve cevher birlikte akıtılmıG, hafif taneler su ile akıp gitmiG ağır olan mineralleri ise masa üzerinde kalarak zenginleGtirilmiGtir. ? En büyük geliGmeler 19. yy sonları ile 20. yy baGlarında olmuGtur. Hem boyut küçültme hem de zenginleGtirme cihazlarında önemli geliGmeler olmuGtur. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama ve Cevher ZenginleGtirme 1.2. Cevher Hazırlamanın Tarihi GeliGimi ? Kırma ve öğütme tekniğindeki geliGmeler kırılmıG ve öğütülmüG cevherin boyuta göre sınıflandırılmalarını zorunlu kılmıG bu doğrultuda elekler ve çeGitli klasifikatörler geliGtirilmiGtir. Daha sonra 20. yy baGlarında Wilfley sarsıntılı masası kullanılmaya baGlanmıGtır. ? Yine 19. yy’ın sonlarında altın ve gümüG minerallerinin kazanılmasına yönelik siyanürizasyon prosesinin geliGtirildiğini görüyoruz. ? 20. yy baGlarında minerallerin manyetik ve elektrostatik özelliklerinden yararlanılarak birbirinden ayrılmasını sağlayacak cihazların geliGtirilmeye baGladığını görüyoruz. ? en önemli geliGmelerden biri yine 1900’lü yılların baGlarında mineraller arasındaki fizikokimyasal özellik farklılıklarının yararlanıldığı FLOTASYON tekniği geliGtirilmiGtir. Bu teknik ile birlikte çok ince tane boyutlarında serbestleGen minerallerin yüksek verimler ile kazanılması gerçekleGtirilmiGtir. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama ve Cevher ZenginleGtirme a) Teknolojik Nedenler Cevherin yerkabuğundan üretiliGi ile kullanılıGı arasında, tüketim yerinin teknolojik gereğine uygun bazı değiGiklikler geçirmesi esasına dayanmaktadır. 1.3. Cevher Hazırlamayı Gerektiren Nedenler Örneğin: cam endüstrisinde ana hammaddeyi oluGturan silis kumunun tane boyutunun -0,5 mm +0,1 mm aralığında olması, ve maksimum %0,5 Fe içermesi teknolojik bir zorunluluktur. Örneğin: Kauçuk, boya ve ilaç endüstrilerinde dolgu maddesi olarak kullanılar manyezit, dolamit, kalker, talk ve kaolin gibi hammaddelerin 20 mikron tane boyutunun altına öğütülmeleri teknolojik bir zorunluluktur. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama ve Cevher ZenginleGtirme b) Ekonomik Nedenler Yer kabuğundan üretildikleri Gekil ile ekonomik değeri olan cevherlerin, ekonomik değerlerinin arttırılması veya yer kabuğundan üretildiklerinde ekonomik olmayan cevherlere ekonomik değer kazandırılması esasına dayanmaktadır. 1.3. Cevher Hazırlamayı Gerektiren Nedenler Üretildiklerinde ekonomik değer taGıyan mineralere örnek olara, kömür, demir bakır, kurGun, çinko ve diğer bazı cevherler verilebilir. Bu tür cevherlere bir zenginleGtirme iGlemi yapılarak ekonomik değerleri arttırılabilmektedir. Üretildiklerinde ekonomik değeri olmayan cevherlere örnek olarak yer kabuğunda ppm mertebesinde bulunan altın, gümüG ve uranyum gibi cevherler verilebilir. Bunlar ancak cevher hazırlama ve zenginleGtirme iGlemleri sonrasında satılabilir hale getirilebilmektedir. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama ve Cevher ZenginleGtirme c) Sosyal Nedenler Madencilik faaliyetleri ile o bölgenin sosyo-ekonomik yapısının geliGmesi. 1.3. Cevher Hazırlamayı Gerektiren Nedenler MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama ve Cevher ZenginleGtirme 1.4. Cevher Hazırlamanın ÇalıGma Alanı a) Cevher Hazırlama Tesisini Besleyecek Cevherin Sağlanması b) Cevherdeki Değerli Minerallerin Boyut Küçültme ile Serbest Hale Getirilmesi c) Boyut Küçültme ile Yeterli Mineral SerbestleGmesi Sağlanan Cevherin ZenginleGtirilmesi d) ZenginleGtirme Sonunda Elde Edilen Ürünler Üzerindeki GGlemler MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlama GGlemlerinin Genel AkıG geması Maden Ocağından Üretilen Cevher NAKLGYE DEPOLAMA ZENGGNLEgTGRME ÖNCESG GgLEMLER (Kırma, Öğütme, Boyutlandırma) CEVHER HAZIRLAMA TES İS İ ZENGGNLEgTGRME GgLEMLERG Artık Konsantre DEĞERLG ÜRÜN DEĞERSGZ ÜRÜN KOYULAgTIRMA SUSUZLANDIRMA DEPOLAMA NAKLGYE DGĞER GgLEMLER izabe vs. TESGSTEN UZAKLAgTIRMA Artık BarajıMADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Ufalamanın ve Sınıflandırmanın Amaçları Cevher hazırlama ve zenginleGtirme iGlemlerinin yapılabilmesi için değerli ve değersiz minerallerin birbirlerine bağlı taneler halinde bulunmaması gerekir. Ancak, genellikle kayacı oluGturan mineraller çok ince tane boyutunda ve birbirleri içine yayılmıG halde bulunurlar. Bu yüzden ufalama ve sınıflandırma belli amaçlarla yapılır; • Mineral tanelerini birbirlerinden serbest hale getirmek. • Ufalama sonucunda yüzey alanı geniG taneler elde etmek. • Belirli büyüklük ve Gekilde taneler üretmek. • UfalanmıG malzemenin daha kolay taGınabilmesi özelliğinden faydalanarak nakliyede kolaylık sağlamak. UFALAMA VE SINIFLANDIRMA MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Ufalamanın ve Sınıflandırmanın AGamaları •Tüvenan cevherin maden ocağından dinamit vs. yardımıyla patlatılması. •Patlatma iGlemini takiben cevherin veya yantaGın olduğu yerden ekskavatör, buldozer ve greyder gibi iG makinaları kullanılarak sonsuz boyuttan 100 cm tane boyutuna kadar indirilmesi. •Maden ocağında bulunabilen mobil kırıcılar veya cevher hazırlama tesisindeki sabit kırıcılar yardımıyla yaklaGık 200 cm’den 0.5 cm’ ye kadar indirilmesi. •SerbestleGme tane boyutunun eldesi için değirmenler yardımıyla 2.5 cm’den 1 mikron tane boyutuna kadar öğütülmesi . Kırma ve öğütme iGlemleri arasında ve sonrasında boyutlandırma amacıyla eleme iGlemi yapılır. Çok küçük tane boyutunda eleklerin yeterli olmadığı durumlarda sınıflandırıcılar kullanılır. UFALAMA VE SINIFLANDIRMA MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher hazırlamada ufalama iGlemlerinin en önemli nedenlerinden biri, cevheri oluGturan minerallerin birbirlerinden serbest hale getirilmesidir. Değerli minerallerin gang minerallerinden veya birbirlerinden yüksek verim ve yüksek mineral yüzdesi ile ayrılabilmesi, ancak yeterli ölçüde bir serbestleGme ile sağlanabilir. KırılmıG ve öğütülmüG cevher parçalarına tane, tek bir mineral içeren tanelere serbest tane, iki veya daha fazla mineral içeren tanelere de bağlı tane denilmektedir. Bir mineralin serbestleGme derecesi cevherin boyutunun küçültülmesi sonucu elde edilen, belli bir minerale ait serbest tane miktarının, o mineralin cevher içindeki toplam miktarına oranının yüzdesel olarak ifadesidir ve bu serbestleGmenin oluGtuğu tane boyutuna da serbestleGme tane iriliği adı verilir. SERBESTLEgME DERECESG VE TANE GRGLGĞGNGN SAPTANMASI MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN SerbestleGme derecesi ve serbestleGme tane iriliği iki temel yöntemle saptanabilmektedir. Bunlardan ilki, zenginleGtirilecek cevherden alınan temsili numunelerin değiGik tane boyutlarına indirilerek, her bir numune ile zenginleGtirme deneyleri yapılarak en uygun verim ve tenör değerlerinin yakalandığı tane boyutunun serbestleGme tane iriliği olarak seçilmesine dayanan zenginleGtirme yöntemidir. Bu yöntem genellikle özgül ağırlık farkına dayalı zenginleGtirme yöntemlerinin uygulanmasına karar verilen minerallere uygulanır. Gkinci serbestleGme derecesi tayini yöntemi ise, tane boyutu fraksiyonlarına ayrılmıG temsili cevher numunelerinin ince ve parlak kesitleri alınarak optik mikroskop veya X- ıGını mikroanaliz cihazları yardımıyla tane sayımı esasına dayanır. Bu yöntemde her bir tane boyutu fraksiyonunda serbest ve bağlı taneler tek tek sayılarak istatiksel yöntemlerle serbestleGme derecesi bulunur. SERBESTLEgME DERECESG VE TANE GRGLGĞGNGN SAPTANMASI (HSM Serbest Tane Sayısı)+(HSM Bağlı Tane Sayısıx1,4) Hedef Seçilen Mineralin Serbest Tane Sayısı Hedef Seçilen Mineralin SerbestleGme Derecesi(%) X 100 = MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Tane boyutları yaklaGık olarak 1 cm ve üzerindeki cevherlerin elle veya mekanik araçlarla gerçekleGtirilen boyut küçültme iGlemine kırma denilmektedir. Gnsan gücünün ucuz ve kırılacak malzemenin az olduğu durumlarda balyoz, varyoz, tokmak, çekiç ve havan gibi araçlar kullanılarak yapılan kırmaya elle kırma adı verilirken, cevherin yapısına, üretim miktarına, uygulanacak zenginleGtirme yöntemine ve diğer bazı parametrelere göre çeneli, çekiçli, konik ve merdaneli kırıcılar gibi cihazlar kullanılarak yapılan kırmaya mekanik araçlarla kırma denmektedir. KIRMA GgLEMG VE KIRICILARIN SINIFLANDIRILMASI MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ? Maden ocağından gelen iri boyutlu cevheri taGıma ve besleme açısından uygun boyuta indirgemek için, çoğunlukla 150 cm ile 10-20 cm arasında uygulanan kırma iGlemine birincil (primer) kırma denir ve çeneli ve döner kırıcılar bu tip kırma için kullanılır. Cevherin öğütme cihazına beslenebilmesi için uygun boyuta getirilmesine ise ikincil veya üçüncül (sekonder veya tersiyer) kırma adı verilir ve bu amaç için genellikle konik, merdaneli ve çekiçli kırıcılar tercih edilir. Gkincil kırma iGlemi yaklaGık 15 cm tane boyutundan 0.5-2 cm’ye kadar uygulanabilmektedir. ? Kırma iGlemi yapılmadan önce cevherin bir ızgara veya elekten geçirilerek kırıcıya beslenmesi veya kırıcıdan elde edilen ürünün yeniden elenerek elek üstünün kırıcıya yeniden beslenmesi gibi açık ve kapalı devre kırma tertipleri mevcuttur. Hiç kuGkusuzdur ki, kırma iGleminin baGarısının kontrolü ancak bir eleme iGlemi ile yapılabilir ve kırıcının performansı bu Gekilde ölçülebilir. KIRMA GgLEMG VE KIRICILARIN SINIFLANDIRILMASI MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Bir cevherin yantaGından verimli bir Gekilde ayrılabilmesi için serbestleGme tane iriliğine kadar ufalanması gerektiğinden ve bu da ancak tanelerin cm veya mm tane boyutundan mikron tane boyutuna indirilmesi ile baGarılabileceğinden kırma iGlemini takiben öğütme iGlemleri gerçekleGtirilir. Öğütme iGlemi bir tesisin en büyük enerji giderini oluGturduğundan üzerinde hassasiyetle durulması gerekli bir husustur. Öğütme iGlemi için genellikle çubuklu, bilyalı, çakıllı ve otojen değirmenler ile yaG veya kuru olarak kullanılabilmektedirler. Değirmenlere genelde 5-250 mm tane boyutundaki malzeme beslenerek 10-300 mikron tane boyutundaki ürün elde edilir. Teorik olarak, kırma iGleminde kırmayı gerçekleGtiren yüzeyler birbirlerine hiç temas etmezken, öğütme iGleminde ise öğütücü ortam olarak kullanılan çelik, seramik vs. gibi, çubuk ve bilyaların birbirleriyle temasını aralara giren cevher taneleri önler. ÖĞÜTME GgLEMG VE DEĞGRMENLERGN SINIFLANDIRILMASI MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ? Yukarıda sayılan ve aktarılan ortamla çalıGan tip değirmenlerin çalıGma prensibi, yere paralel bir silindirik tüpün dönerek içindeki ortamın cevher tanelerini ufalaması olayına dayanır. Öğütme iGlemi için ayrıca, yuvarlanan merdane, dönen disk ve tokmakla dövme sistemleri de mevcuttur. ? Günümüzde dikey tip valsli değirmenler hem öğütme hem de kurutma iGlemlerini bir arada baGarabilmektedir. ? Enerji gereksinimi en fazla olan cevher hazırlama kademesi olduğu için öğütme iGleminde ne yetersiz öğütme ne de aGırı öğütme istenen bir olay değildir. Çünkü yetersiz öğütme cevher zenginleGtirme kademesinin gereksinim duyduğu yeterli serbestleGme tane iriliğinde ürünler veremez. Aynı Gekilde aGırı öğütme de cevher zenginleGtirme iGlemlerinin verimini olumsuz yönde etkiler. ÖĞÜTME GgLEMG VE DEĞGRMENLERGN SINIFLANDIRILMASI MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN SINIFLANDIRMA (KLASGFGKASYON) GgLEMG Cevher hazırlamada sınıflandırma iGlemi; çeGitli tanelerin karıGımından oluGan bir malzemede taneler eğer fiziki büyüklüklerine göre birbirlerinden ayrılıyorlarsa eleme, eğer aralarında boyut, özgül ağırlık veya Gekil farkı olan tanelerin su veya hava gibi bir ortamda farklı hızlarla çökelmelerinden yararlanılarak birbirlerinden ayrılıyorlarsa klasifikasyon adını almaktadır. Eleme için kullanılan araçlara elek denir. Elek açıklıkları iri boyutlarda cm veya mm olarak, ince boyutlarda mm veya mikron olarak gösterilir. Ayrıca 8 mm’ den daha küçük elek açıklıklarının tanımında mesh sistemi kullanılır. Elek yüzeyindeki bir inch’lik uzunlukta bulunan delik sayısına karGılık gelen mesh terimi Amerikan ve Gngilizler tarafından sıklıkla kullanılmaktadır. Elekler endüstriyel olarak, elek yüzeyinin yapısına veya eleğin çalıGma Gekline göre sınıflandırılabilirler. Gster endüstride isterse laboratuvarda olsun eleme iGleminin kolaylığı açısından tane boyutu inceldikçe eğer malzemenin yapısı da uygunsa sulu (yaG) eleme tercih edilmektedir. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ELEKLER VE HGDROSGKLONLAR MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Klasifikatörler ise genelde eleme iGleminin verimli bir Gekilde yapılamadığı 3-800 mikron tane boyutundaki malzemeler için kuru veya yaG olarak yapılabilir. Klasifikasyonun amacı kapalı devre çalıGan değirmenlerde, öğütme boyutundan iri olan taneleri tekrar değirmene vermek, zenginleGtirme iGlemleri için gerekli tane boyutunda malzeme hazırlamak ve herhangi bir malzemenin irisini incesinden ayırmaktır. Klasifikatör çeGitleri olarak çöktürme havuzları, çöktürme konileri, hidrolik klasifikatörler, taraklı klasifikatörler, spiral klasifikatörler ve siklonlar sayılabilir. SINIFLANDIRMA (KLASGFGKASYON) GgLEMG MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN SPGRAL KLASGFGKATÖR MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ÇENELG KIRICI MERDANELG KIRICI BIÇAKLI KIRICI KIRICI TGPLERG MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN KIRICI TGPLERG ÇEKGÇLG KIRICI DARBELG KIRICI Quelle: Stieß, 1994 DÖNER VE KONGK KIRICI MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN DEĞGRMEN TGPLERG VALSLG DEĞGRMEN BGLYALI DEĞGRMEN BORU TGPG DEĞGRMEN TGTREgGMLG DEĞGRMEN Quelle: Stieß, 1994 MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN BGLYALI DEĞGRMEN MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN DEĞGRMENGN DÖNÜg HIZINA BAĞLI OLARAK BGLYALI DEĞGRMENDEKG BGLYALARIN HAREKETLERG YAVAg NORMAL HIZLI MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlamada Yararlanılan Mineral Özellikleri A. Fiziksel Özellikler Sertlik Gevreklik Yapı ve KırılıG gekli Renk ve Parlaklık Manyetik Duyarlık Elektrik Gletkenliği Fluoresans ve Fosforesans Radyo-Aktivite B. Fiziko-Kimyasal Özellikler Yüzey ve Ara Yüzey Özellikleri C. Kimyasal Özellikler Isıl Özellikleri Farklı Çözünürlük MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlamada Yararlanılan Mineral Özellikleri Mineral Mohs Değeri Knoop Ortalama Değeri Talk 1 21 Jips 2 54 Kalsit 3 132 Fluorit 4 188 Apatit 5 476 Ortoklas 6 682 Kuvars 7 958 Topaz 8 1435 Korund 9 2004 Elmas 10 7000 MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Cevher Hazırlamada Yararlanılan Mineral Özellikleri ZenginleGtirme Yönteminin Seçimi a) Cevherin Gçerdiği Minerallerin Tanımı b) Tanımlanan Minerallerin Özelliklerinin Saptanması c) ZenginleGtirmede Yararlanılacak Özellik Farklarının Belirlenmesi d) Tane SerbestleGme Boyutunun Saptanması e) Uygun Yöntem veya Yöntemlerin Belirlenmesi MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme Yöntemleri, Yararlanılan Mineral Özellikleri ve Uygulama Boyutları YARARLANILAN MGNERAL ÖZELLGKLERG ZENGGNLEgTGRME YÖNTEMLERG UYGULAMA BOYUTU, mm KURU İŞLEMLER YAŞ İŞLEMLER Dayanıklılık – Gevreklik Yapı ve Kırılış Şekli Isı ile Dağlama BOYUTA GÖRE SINIFLANDIRMA GLE ZENGGNLEgTGRME Eleme -200 +0.5 Siklon -1.0 +0.02 Eleme -100 +0.1 Klasifikasyon -2.0 +0.05 Hidrosiklon -1 +0.001 Renk, parlaklık, fluoresans, radyoaktivite, manyetizma, iletkenlik, Özgül Ağırlık, X-Işını AYIKLAMA (TRGYAJ) GLE ZENGGNLEgTGRME Elle Ayıklama -300 +30 Otomatik Ayıklama -200 +5 Özgül Ağırlık, Yapı ve Kırılış şekli, Sürtünme, Isı ve Gözenekliliğin Değişimi ÖZGÜL AĞIRLIK FARKI (GRAVGTE) GLE ZENGGNLEgTGRME Jig -5.0 +0.2 Sarsıntılı Masa -0.5 +0.1 Ağır Ortam Koni ve Tanbur -100 +1.0 Ağır Ortam Siklon -30 +0.5 Jig -25 +0.1 Sarsıntılı Masa -2.0 +0.05 Humprey Spirali -2.0 +0.1 MGS -0.1 +0.01 Reichert Konisi ve Spirali -2.0 +0.02 MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme Yöntemleri, Yararlanılan Mineral Özellikleri ve Uygulama Boyutları Manyetik Duyarlılık, Isı ile Manyetikliğin Değişimi MANYETGK AYIRMA GLE ZENGGNLEgTGRME DüGük Alan giddetli -100 +0.1 Yüksek Alan giddetli -10 +0.1 Nadir Topraklı Man. Ay. -100 +1.0 DüGük Alan giddetli -3.0 +0.001 Yüksek Alan giddetli -3.0 +0.001 Elektrik İletkenlik ELEKTROSTATGK AYIRMA GLE ZENGGNLEgTGRME -3.0 +0.1 Yüzey ve Ara Yüzey Özellikleri SALKIMLAgTIRMA ve DAĞITMA (Flokülasyon ve Dispersiyon) Seçimli SalkımlaGtırma -0.02 FLOTASYON (Yüzdürme) -0.3 +0.01 Köpük Flotasyonu -0.3 Tabla Flotasyonu -1.0 Kolon Flotasyonu -0.1 AMALGAMLAgTIRMA -2.0 Farklı Çözünürlük, Kimyasal Reaksiyon KGMYASAL ZENGGNLEgTGRME Kalsinasyon -200 Kavurma -200 Siyanürasyon -0,075 KarıGtırma Liçi -0.5 Yığın Liçi -100 Süzülme Liçi -50 MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN -0.3 mm Sahil Kumlarında Bulunan Minerallerin Özellikleri MİNERAL ÖZELLİKLER ADI KGMYASAL FORMÜLÜ RENK ÖZGÜL AĞIRLIK MANYETGK DUYARLIK ELEKTRGK GLETKENLGK RADYO- AKTGVGTE SERTLGK KUVARS SiO 2 Beyaz 2,65 -0.2 Dia Manyetik Yalıtkan Değil 7.0 RUTİL TiO 2 Kahverengi 4,20 2.0 Para Manyetik Gletken Değil 6.25 İLMENİT FeTiO 3 Siyah 4,75 162 Para Manyetik Gletken Değil 5.5 ZİRKON ZrSiO 4 Beyaz 4,70 -0.3 Dia Manyetik Yalıtkan Bazen Radyoaktif 7.5 MONAZİT (La,Ce,Th)PO 4 Kırmızı Kahverengi 5,10 15 Para Manyetik Yalıtkan Radyoaktif 5.25 MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Sahil Kumlarına Uygulanabilecek özgün akım Geması Sahil Kumu Ağır Mineraller Hafif Mineraller Rutil Kuvars İlmenit Monazit Zirkon Gletkenler Yalıtkanlar Rutil Monazit İlmenit Zirkon Manyetik Manyetik Olmayan Manyetik Manyetik Olmayan İlmenit Monazit Rutil Zirkon Serbest Taneler halinde kuvars, rutil, zirkon, ilmenit, monazit içermekte ÖZGÜL AĞIRLIK FARKI GLE ZENGGNLEgTGRME ELEKTOSTATGK AYIRMA GLE ZENGGNLEgTGRME MANYETGK AYIRMA GLE ZENGGNLEgTGRME MANYETGK AYIRMA GLE ZENGGNLEgTGRME MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Sahil Kumlarına Uygulanabilecek özgün akım Geması CEVHER HAZIRLAMA VE ZENGGNLEgTGRME’DE AKIM gEMASI GELGgTGRGLMESG MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Akım geması GeliGtirme İKİ ÜRÜNLÜ BASİT ZENGİNLEŞTİRME DEVRESİ Boyut küçültme Ocaktan Gelen Cevher ZenginleGtirme Artık KonsantreMADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Akım geması GeliGtirme Boyut küçültme Ocaktan Gelen Cevher ZenginleGtirme Artık Konsantre Ara Ürün ARA ÜRÜNÜN GERİ DÖNDÜRÜLMESİNİ İÇEREN ZENGİNLEŞTİRME DEVRESİ MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Akım geması GeliGtirme Boyut küçültme Ocaktan Gelen Cevher ZenginleGtirme Artık Konsantre Ara Ürün Boyut küçültme ARA ÜRÜNÜN TEKRAR ÖĞÜTÜLMESİNİ İÇEREN ZENGİNLEŞTİRME DEVRESİ MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Akım geması GeliGtirme Boyut küçültme Ocaktan Gelen Cevher Kaba ZenginleGtirme Kaba Artık Kaba Konsantre Boyut küçültme Boyut küçültme Süpürme Temizleme Nihai Artık Nihai Konsantre KABA ZENGİNLEŞTİRME, TEMİZLEME ve SÜPÜRMEYİ İÇEREN ZENGİNLEŞTİRME DEVRESİ MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Akım geması GeliGtirme Gri Boyut Küçültme Ocaktan Gelen Cevher ZenginleGtirme Artık Konsantre Ara Ürün Orta Dereceli Boyut Küçültme ZenginleGtirme Gnce Boyut Küçültme ZenginleGtirme Ara Ürün Kaba Konsantre Kaba Konsantre TEK KADEMEDE ARTIK ATILAN KADEMELİ ZENGİNLEŞTİRME DEVRESİ MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Akım geması GeliGtirme Gri Boyut Küçültme Ocaktan Gelen Cevher ZenginleGtirme Artık Küçük Boyutlu Konsantre Gnce Boyut Küçültme ZenginleGtirme Gri Boyutlu Konsantre Kaba Artık İKİ KADEMEDE KONSANTRE ALINAN KADEMELİ ZENGİNLEŞTİRME DEVRESİ MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Akım geması GeliGtirme Boyut Küçültme Ocaktan Gelen Cevher ZenginleGtirme Gri Artık Kaba Konsantre Gnce Boyut Küçültme ZenginleGtirme Gnce Artık Konsantre İKİ KADEMEDE ARTIK ATILAN KADEMELİ ZENGİNLEŞTİRME DEVRESİ MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Akım geması GeliGtirme ZENGİNLEŞTİRME SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZENGGNLEgTGRME SONUÇLARININ DEĞERLENDGRGLMESG ? Gerek cevher hazırlama tesislerindeki zenginleGtirme iGlemlerinin denetimi gerekse, laboratuvarda yapılan zenginleGtirme deneyleri sonuçlarının değerlendirilmesi, yapılan iGlemlerin etkinliğinin belirlenmesi ve ekonomisi açısından önem taGımaktadır. ? Söz konusu değerlendirme, ya zenginleştirme formülleri denilen formüller kullanılarak veya metalurjik denge çizelgesi oluGturularak yapılmaktadır. ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri: ? Bu formüller, zenginleGtirme iGlemine giren cevher ve çıkan ürünlerin (konsantre, artık) ağırlık ve değerli metal dengelerine dayanılarak çıkarılmaktadır. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Metalurjik Denge Çizelgesi Ağırlık Dengesi: B = K + A Değerli metal dengesi: B.b = K.k + A.a CEVHER ZENGGNLEgTGRME KONSANTRE ARTIK K k A a B b MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri Gki ürünlü bir zenginleGtirme iGleminde kullanılan formüller: B: ZenginleGtirme GGlemine Beslenen Cevherin Ağırlığı b: ZenginleGtirme GGlemine Beslenen Cevherin değerli element (veya bileGik) yüzdesi (Tenörü) K: Konsantrenin Ağırlığı k: Konsantrenin Tenörü A: Artığın Ağırlığı a: Artığın Tenörü MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri: Ağırlık ve değerli metal dengelerini yazarsak: B = K + A (1) B.b = K.k + A.a (2) (1) denkleminin her iki tarafı a ile çarpıldığında, B.a = K.a + A.a (3) denklemi elde edilmektedir. (2) ve (3) denklemleri taraf tarafa çıkarılarak, MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri: a b a k K B ? ? ? B (b-a) = K (k-a) (4) B.b = K.k + A.a (2) B.a = K.a + A.a (3) (-) a k a b B K ? ? ?MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri: k b k a K B ? ? ? B (b-k) = A (a-k) (4) B.b = K.k + A.a (2) B.k = K.k + A.k (3) (-) k a k b B A ? ? ?MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri: a b b k K A ? ? ? A (b-a) = K (k-b) (4) B.b = K.k + A.a (2) B.b = K.b + A.b (3) (-) b k a b A K ? ? ?MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri Zenginle ştirme (Konsantrasyon) Oran ı: Zenginleştirme işlemine beslenen cevher ağırlığının, elde edilen konsantrenin ağırlığına oranına zenginle ştirme oran ı (Z) denir. (13) Zenginleştirme oranı, (4) No.’lu denklemden yararlanılarak, değerli metal % leri ile de hesaplanabilir: (14) K B Z ? a b a k K B Z ? ? ? ?MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri Metal Kazanma Verimi: ZenginleGtirme iGlemine beslenen cevherde bulunan değerli metal miktarına göre, konsantrede toplanan değerli metal yüzdesine verim (V) denir. 100 % ? ? ? ? ? ? ? ? ? Agirligi Metal Degerli Cevherdeki Beslenen Agirligi Metal Degerli eki Konsantred V 100 . . . % b B k K V ? Cevherdeki değerli metal miktarı B.b, konsantredeki ise K.k, olduğuna göre, Metal Kazanma Verimi: (15) Gekilde belirtilebilir. K/B=1/Z=b-a/k-a yazıldığında, Metal verimi, çeGitli ürünlerdeki metal yüzdelerine göre: (16) 100 . ) ( ) ( % a k b a b k V ? ? ?MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN ZenginleGtirme (Konsantrasyon) Formülleri Metal Kaybı: ZenginleGtirme iGlemine beslenen cevherde bulunan değerli metal miktarına göre, artıkla atılan değerli metal yüzdesine metal kaybı (j) denir. (17) 100 . . . % b B a A j ? veya % j = 100 – V (18) olarak hesaplanır. Gkiden fazla ürün elde edilen zenginleGtirme iGlemlerinin sonuçları da, aynı esaslara dayanılarak çıkartılan formüller ile değerlendirilmektedir. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Zenginleştirme (Konsantrasyon) Formülleri Gki ayrı konsantre üretilen bir iGlem göz önüne alınırsa; K 1 ? x mineralinin toplandığı konsantrenin ağırlığı k 1x ? x minerali konsantresinde x ile ilgili metal %’si k 1y ? x minerali konsantresinde y ile ilgili metal %’si K 2 ? y mineralinin toplandığı konsantrenin ağırlığı K 2x ? y minerali konsantresinde x ile ilgili metal %’si K 2y ? y minerali konsantresinde y ile ilgili metal %’si B ? Beslenen cevher ağırlığı b x ? Beslenen cevherde x minerali ile ilgili metal %’si b y ? Beslenen cevherde y minerali ile ilgili metal %’si A ? Atılan artığın ağırlığı a x ? Artıkta x minerali ile ilgili metal %’si a y ? Artıkta y minerali ile ilgili metal %’si olduğuna göre, ağırlık dengesi aGağıdaki Gekilde olur: B = K 1 + K 2 +A (19) MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Zenginleştirme (Konsantrasyon) Formülleri x ve y mineralleri ile ilgili metal dengesi yazıldığında: B b x = K 2 k 1x + K 2 k 2x + A a x (20) B b y = K 1 k 1y + K 2 k 2y + A a y (21) denklemleri elde edilir. x minerali için zenginleGtirme oranı (Z x ): (22) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a k k b a k k b a k k k a k k k K Z x x y y y y x x x x y y y y x x x B ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 1 x minerali için metal kazanma verimi (V x ) ise : (23) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 100 100 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 1 1 1 % ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a k k k a k k k b a k k b a k k b k b B k K V x x y y y y x x x x x y y y y x x x x x x Y minerali için de aynı şekilde Z y ve V y formülleri yazılabilir. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN CEVHER HAZIRLAMA II ZENGGNLEgTGRME SONUÇLARININ DEĞERLENDGRGLMESG Metalurjik Denge Çizelgesi Metalurjik Denge Çizelgesi MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Metalurjik Denge Çizelgesi ÜRÜNLER AĞIRLIK % Zn (3) DAĞILIM Ton (1) % (2) Ton (4) % (5) KONSANTRE 65.0 10.8 58.8 34.32 91.45 ARTIK 535.0 89.2 0.6 3.21 8.55 BESLENEN CEVHER 600.0 100.0 6.25 37.53 100.00 (4) no.lu kolonun hesaplanması: 65,0 x 0,588 = 34,32 535,0 x 0,006 = 3,21 (5) no.lu kolonun hesaplanması: (34,32 / 37,53) x 100 = 91,45 (3,21 / 37,53) x 100 = 8,55 K A B k a b MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Deneye Beslenen Cevherin Zn Gçeriğinin Hesapla Bulunması: 37,53 / 600,0 x 100 = 6,25 ZenginleGtirme oranı da, formülü kullanılarak, olarak bulunur. Metalurjik Denge Çizelgesi K B Z ? 9 2 . 65 600 ? ? Z MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Metalurjik Denge Çizelgesi ÖRNEK % 21.3 Fe içeren ve değerli minerali manyetit olan demir cevherinin 1000 gr’lık temsili numunesi üzerinde, aGağıdaki akım Gemasına göre yapılan deneyin sonuçları, akım Geması üzerinde gösterilmektedir. CEVHER BOYUT KÜÇÜLTME Konsantre Kaba Artık 2. ZENGİNLEŞTİRME (Süpürme) Ara Ürün Nihai Artık 1. ZENGİNLEŞTİRME 220 gr % 68.6 Fe 700 gr % 5.5 Fe 40 gr % 44.0 Fe 1000 gr % 21.3 FeMADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Deney Sonuçlarını Gösteren Metalurjik Denge Çizelgesi Metalurjik Denge Çizelgesi ÜRÜNLER AĞIRLIK % Fe DAĞILIM gr % gr % KONSANTRE 220 22.9 68.6 150.9 72.9 ARAÜRÜN 40 4.2 44.0 17.6 8.5 ARTIK 700 72.9 5.5 38.5 18.6 BESLENEN CEVHER (Hesaplanan) 960 100.0 21.56 207.0 100.0 BESLENEN CEVHER (Ölçülen) 1000 21.30 213.0 MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Metalurjik Denge Çizelgesi Tesise Uyarlanan Metalurjik Denge Çizelgesi ÜRÜNLER AĞIRLIK % Fe DAĞILIM gr % gr % KONSANTRE 244.4 25.4 68.6 167.7 81.0 ARTIK 715.6 74.6 5.5 39.3 19.0 BESLENEN CEVHER (Hesaplanan) 960.0 100.0 21.56 207.0 100.0 Araürünün Konsantre ve Artığa dağıtılması iGlemi gerçekleGtirilmiGtir. MADEN MÜHENDGSLGĞGNE GGRGg Prof.Dr. gafak G. ÖZKAN Metalurjik Denge Çizelgesi ZenginleGtirme Oranı 3.93 4 . 244 960 ? ? ? K B Z 3.93 06 . 16 1 . 63 5 . 5 56 . 21 5 . 5 6 . 68 ? ? ? ? ? ? a b a k Z Metal Kazanma Verimi % 81 100 . ) 5 . 5 6 . 68 ( 56 . 21 ) 5 . 5 56 . 21 ( 6 . 68 100 . ) ( ) ( ? ? ? ? ? ? ? a k b a b k V olarak hesaplanmaktadır.