Polimerlerin Cevher Hazırlamadaki Yeri ve Özellikleri

MADENCİLİK Eylül September 1987 Cilt Volume XXVI Sayı No 3 Polimerlerin Cevher Hazırlamadaki Yeri ve Kullanım Özellikleri The Properties of Using Polymers in the Mineral Processing Industry Gündüz ATEŞOK (*) ÖZET Polimerler son 5 yıl içinde cevher hazırlamada dağılmış ince boyutlu malzemele rin salkımlaşmasında, seçimli salkımlaşmasında ve seçimli flotasyonunda geniş bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Ayrıca öğütme üzerindeki etkisini belirlemek ama cıyla çeşitli bilimsel araştırmalar halen sürmektedir. Polimerlerin mineraller üzerindeki etkisi ortam pH'sına, iyonik güce ve pülpe ilave yöntemine bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca, pülp içinde bulunan minerallerden suya geçen iyonların da etkisi büyüktür. Bu çalışmada, polimerlerin kısa bir tanıtımı yapılarak, kullanımlarıyla ilgili özellikleri verilmiş ve polimer molekül ağırlığının, ortam pH'sının ve polimer iyonlaşma değeri nin salkımlaşma üzerindeki etkileri tartışılmıştır. ABSTRACT In the last 5 years polymers are being used in mineral processing for flocculation of fines, selective flocculation-flotatlon for beneficiation of finely dispersed ores and thickening. There is also developmental work for their use as grinding aids. While in majority of cases bulk flocculation is sufficient, polymers which interact selectively with desired minerals are required in floc-flotation. Interaction of polymers with minerals is a complex function of system variables such as pH, ionic strength and mode of addition. In addition in heterogeneous mineral systems it is also influenced by the presence of dissolved mineral species. In this paper, the properties of using of polymers in the mineral processing industry are given, and the effect of polymer molecular weight, pH in solution and ionic charge on flocculation are discussed. (*) Y.Doç.Dr., İTÜ Maden Fakültesi, Maden Müh.Böl. Cevher Hazırlama Anabilim Dalı, TeşvikiyeİSTANBUL 15 ı. GIRIŞ Polimerler, cevher hazırlamada ince boyutlu cevherlerin salkımlaşmasında, susuzlaştırılmasında, seçimli salkımlaşmasında ve flotasyonunda son se nelerde büyük önem kazanmış olup, hızlı bir şekil de bu zenginleştirme yöntemlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Çeşitli araştırıcılar tarafından ayrıca polimerlerin öğütme üzerinde olan etkisi araştırıl makta olup, bu konuda halen ABD'nde pek çok araştırma yapılmaktadır. Polimerlerin mineraller üzerindeki etkisinin belirlenebilmesi için, polimer lerin mineral yüzeylerine adsorpsiyonunun çok iyi bilinmesi gerekmektedir, özellikle ortam pH'sı, iyonik kuvvet, pülp ısısı, mineral yüzeylerinin zeta potansiyel özellikleri, minerallerin sudaki çözünürlülüğü adsorpsiyon üzerinde önemli etkenlerdir. İn ce malzemenin zenginleştirme yönteminde kullanı lan polimerlerin, molekül ağırlığı, yapısı ve etkin olan grubunun yükü adsorpsiyonda etkendir. Bu parametrelerin yanında polimerlerin ilave şekli, ka rıştırma sistemi ve polimer solüsyonlarının hazır lanması önemli etkenler olarak kabul edilmektedir. Bunların yanında pülp içinde bulunan ve mineral yüzeylerinden pülpe geçen iyonların da polimerle rin mineral yüzeylerine adsorpsiyonuna etkisini unutmamak gerekir. Bu etki özellikle suda kolay çözünebilen minerallerin salkımlaşmasında ve flo tasyonunda önemli bir rol oynamaktadır. Bugün için İngiltere, Fransa ve ABD'nde yapı lan bilimsel araştırma çalışmalarının % 42'si poli merler üzerinde olup, madencilik sektörünün payı % 18 civarındadır. 2. POLİMERLERİN KULLANIM İHTİYACI Madencilik üretim tekniğindeki mekanizasyon ve öğütme prosesi nedeniyle gittikçe artan ince malzeme cevher hazırlamada önemli bir problem oluşturmaya başlamıştır. Söz konusu bu ince mal zemenin değerlendirilmesi ve kullanılabilir hale ge tirilebilmesi bilinen cevher hazırlama yöntemleri ile imkansız bir hale gelmiştir. Yeni zenginleştirme yöntemlerinin bulunması ve bu incelerin (özellikle 20 mikron altı malzemesinin) bu yöntemlerle de ğerlendirilmesi zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Bu yöntemlerin ihtiyacı özellikle fosfat, bakır, kalay, volfram, kömür, demir ve seramik hammadde şlamlarında duyulmaktadır. Ayrıca, çeşitli flotas yon tesislerinde elde edilen flotasyon artıklarının susuzlaştırılması da önemli bir konu teşkil etmek 16 tedir. Klasik yöntemlerle susuzlaştırılamayan bu inceler, çevre için önemli bir problemdir. Salkımlaşma yöntemi son yıllar içinde ince ta neli malzemeler için önemli zenginleştirme ve susuzlaştırma yöntemlerinden birisi olarak ortaya çıkmıştır. Polimerler ise salkımlaşma yönteminde geniş bir şekilde kullanım alanı bulmuştur. Poli merlerin salkımlaşma ve dağılım yöntemlerin deki başarısı onun doğrudan doğruya mineral yü zeylerine olan adsorpsiyonu ile ilgilidir. Polimer, mineral ve solüsyon özelliklerinin çok iyi saptan ması gerekir. Polimer adsorpsiyonu direkt olarak polimer tipi, polimer miktarı, polimer konsant rasyonu gibi polimer özelliklerine; ısı, pH, iyonik kuvvet gibi solüsyon özelliklerine; süspansiyon ile polimerin karışım hızına, yöntemine ve mineralin yüzey özelliklerine bağlıdır. 3. POLİMERLERİN TANITIMI Cevher hazırlama endüstrisinde kullanılan poli merler, poliakrilamidler olup, salkımlaştırıcı olarak işlev görürler. Şekil Tde anyonik, iyonik olmayan ve katyonik poliakrilamidlerin açık kimyasal for mülleri verilmiştir (Hunter ve Pearse, 1982). İyonsuz bir poliakrilamid bazik bir ortamda (NaOH ile) hidrolize uğrayarak % 100 anyonik kararteri olan bir poliakrilamid olabilir. Hidroliz şartlarına bağlı olarak, çeşitli derecelerde anyonik özellik gösterir. Molekül ağırlığına göre üç ana gruba ayrılan poli akrilamidler (Yüksek molekül ağırlıklı: 14-20x10 6 , orta molekül ağırlıklı: 10x10 6 civarı ve düşük mo lekül ağırlıklı: 1x10 6 dan küçük) aşağıdaki şekilde cevher hazırlama endüstrisinde geniş bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. 1. Anyonik ve iyonik olmayan poliakrilamidler, katyonik yapıda olanlara nazaran daha yaygın bir şekilde mineral hazırlamada kullanılır. 2. Yüksek molekül ağırlığına sahip anyonik po limerlerin genellikle alkali ortamlarda kullanılması uygundur. 3. İyonik yapıda olmayan polimerler geniş bir şekilde asidik ortamlarda kullanılırlar. 4. Orta molekül ağırlıklı polimerler filtrasyon amacı için en uygun olanlarıdır. 5. Yüksek molekül ağırlıklı polimerler, genellik le çöktürme (sedimantasyon) yönteminde tercih edilen polimer cinsidir. Polimerlerin mineral endüstrisinde kullanılmalarıyla ilgili geniş bilgi Çizelge 1'de verilmiştir. Şekil 1. Poliakrilamidler. Çizelge 1. Mineral Endüstrisinde Polimerlerin Kullanum ile İlgili Örnekler (Hunter ve Pearse, 1982). DC F ÇK — Dekantasyon — Flltrasyon —Çöktürme Y O D — Yüksek Molekül Ağırlıklı — Orta Molekül Ağırlıklı — Düşük Molekül Ağırlıklı 17 4. P0L1MERLER1N KULLANIMI Salkımlaşma, seçimli salkımlaşma, flotasyon, filtrasyon ve çöktürme gibi çeşitli yönterr'arde kullanılan polimerler, özellikle son 5 yıl içinde se çimli salkımlaşma yönteminde başarılı olmaya baş lamıştır. Konu ile ilgili yapılan çalışmalarda seçim li salkımlaşmada oluşturulacak salkımların yete rince büyük ve sa (...truncated)