Cevher Hazırlamada Manyetik Salkımlaşma

MADENCİLİK Eylül 1986 September Volume Cilt XXV Sayı No 3 Cevher Hazırlamada ManyetiU Salkımlaşma Magnetic Flocculation in Mineral Processing Ali Cikcik* ÖZET Manyetik salkımlaşma ile ilgili bir literatür araştırması sunulmuş ve zayıf manyetik demir minerallerinin salkımlaşmasına özellikle eğilinmiştir. Yüksek manyetik alan şiddetlerinin hematit, götit ve karışık zayıf manyetik demir minerallerinin sulu karışımlarının çökelme davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu karışımların çökelme davranışını belirleyen değişkenler sistematik bir şekilde araş tırılmış ve manyetik alan şiddeti, tane boyutu, ortamın pH si, pülpte katı oranı ve kul lanılan sudaki safsızlıkların proses üzerinde önemli etkileri olduğu gösterilmiştir. Proses cevher hazırlamada artıkların atılması ve selektif salkımlaşma ile zenginleş tirmede kullanılabilecektir. ABSTRACT A reviev relating to magnetic flocculation is presented. Particular attention is direct ed towards the magnetic flocculation of weakly magnetic iron ores. The influence of high intensity magnetic fields on the settling behaviour of aqueous suspensions of finely divided hematite, goethite and a mixture of weakly magnetic iron ores has been investigated. The important variables which determine the sedimentation behaviour of these sus pensions have been studied systematically and the magnetic field intensity, particle size of the material, pH of the media, solid content of the slurry and impurities in the water used have been found to have significant effect on the process of magnetic floc culation. Such a process could be used to improve tailings treatment for either disposal or separation by selective flocculation. (*) Maden Y.Müh., ETİBANK Genel Müdürlüğü, Proje-Tësis Dairesi, ANKARA 23 1. GİRİŞ 2.1. Salkımlaştırma Yöntemleri Kolloid boyutlarda ve/veya 45-1 mikron merte besinde katı taneleri içeren süspansiyonlarda, man yetik alan etkisiyle tanelerin birbirine bağlanması olayı manyetik salkımlaşma olarak adlandırılmak ta ve konu cevher hazırlama mühendislerince 1940' lardan beri bilinmektedir. Katı-sıvı karışımlarında katı parçacıkların bir araya gelmesi olayı aşağıdaki dört mekanizmanın biri ya da birkaçının ortak etkisi ile olabilir. Bu mekanizmalar: "Flocculation" ve "Coagulation"terimlerikolloid kimyasında tanelerin birbirine bağlanması olayını açıklamakta ve bazı durumlarda biri diğerinin yeri ne kullanılmaktadır. La Mer (1) "Coagulation" teri mini kolloid dispersiyonların sisteme katılan iyon lar etkisiyle katı-sıvı arayüzeyinde oluşan elektrik sel çift tabaka kuvvetlerindeki azalma sonucu kol loidal sistemin dengesinin bozulması olayı olarak, "flocculation"ı ise kolloid süspansiyonlarda yüksek moleküllü ağır polimerler, ya da indirgenme olayı nın sözkonusu olmadığı diğer fiziksel etkilerle sü rekli bir fazda meydana gelen salkımlaşma olayı olarak tanımlamaktadır. Ancak birçok durumda her iki olay da aynı anda oluştuğundan, burada salkımlaşma terimi her iki olayı da kapsayacak şe kilde kullanılmıştır. 2. KURAMSAL BİLGİLER Salkımlaşmış bir sistem duraysız (unstable) bir sistemdir, ve sistem içindeki katı parçacıklar biraraya gelerek eğer sıvıdan farklı bir yoğunluğa sa hipse, ya zamanla çökecek ya da yüzecektir. Parça cıkların sistem içinde sürekli olarak dispersiyon şeklinde kaldığı sistemler duraylı çözeltiler olarak adlandırılmaktadır. Bu tür süspansiyonların duraylılığını etkileyen üç etken vardır. Bunlar: Parçacıkların seçimli ola rak iyon kapması, Brown hareketi ve yüzey enerji sidir. Birinci etken dağılma, ikinci hem dağılma hem salkımlaşma ve üçüncü etken, yüzey enerjisi, salkımlaşma yönünde etki yapar. Kolloidal sistemlerin duraylılığının teorik formülasyonu Derjaguin, Landau, Verwey ve Overbeek (OLVO) tarafından gerçekleştirilmiştir, ve DLVO kolloid duraylılığı teorisi olarak bilinir. Bu teori katı-sıvı karışımlarında oluşan Van der VVaals çeki ci kuvvetleri ve arayüzeylerde oluşan elektriksel cift tabaka itici kuvveti arasında bir denge esasına dayanmaktadır. 24 a) Elektrolitik salkımlaşma (coagulation) b) Hidrofobik bağlanma c) Polimer köprüsü d) Manyetik bağlanma Elektrolitik salkımlaşma elektrolit adı verilen ve parçacıklar arasındaki itici güçleri nötrleştiren sül fürik asit ve benzeri maddeler etkisi ile meydana gelir. Bu durum Van der VVaals çekici güçlerinin bas kın olmasını sağlar ve dolayısıyla parçacıklar birbi rine bağlanarak salkımlaroluştururlar. Happer(2) e göre elektrolitik salkımlaşmanın amacı sistemin elektrokinetik potansiyelini mümkün olduğu kadar sıfıra yaklaştırmaktadır. Sistemdeki iyonların de ğerliği ile elektrokinetik potansiyel ters orantılıdır. Polimer köprüsü kurularak meydana getirilen salkımlaşma olayı polielektrolit (örneğin poliakrilamid) adı verilen doğal ya da yapay yüksek mole kül ağırlıklı, uzun zincirli organik polimerler aıacılığıyla yapılır. Parçacıklar bu polimerlerin aktif uç larına yapışarak polimer molekülleri arasında bir köprü oluşturur ve salkımiaşmaya neden olur. Read (3) e göre yüzey-aktif kimyasal maddeler mineral-su ara yüzeyinde soğurulur ve bu durum katıyı hidrofobik kılar. Sonuçta da bu hidrofobik parçacıklar arasında çekici kuvvetler etkin duruma geçerek parçaların birbirine bağlanmasına neden olurlar. Kolloidal parçacıklardan oluşan bir süspansi yon, dışardan uygulanan bir manyetik alana maruz bırakıldığında, elektriksel çift tabaka itici ve Van der VVaals çekici kuvvetleri yanında üçüncü bir kuv vet, manyetizm çekici kuvveti, sözkonusu olur ki bu kuvvet salkımlaşmayı artırıcı yönde etki yapar. Bu tür parçacıklar, tanelerin sistem içinde yeniden düzenlenmesine yetecek şiddette bir manyetik ala nın etkisinde kaldıktan sonra, bu etkilenmeyle mıknatıslanmayı korurlar. Böylece parçacıklar kü çük birer mıknatısmış gibi davranırlar ve uçların dan birbirlerini çekerler ve büyük salkımlar oluştu rurlar. Olay manyetik salkımlaşma olarak adlandı rılır. 2.2. Kuvvetli Manyetik Minerallerin Manyetik Salkımlaşması Lomovtsev (4)'e göre dışardan uygulanan man yetik bir alanın etkisinde kalan manyetik parçacık ların salkımlaşması üç fazda oluşmaktadır. Birinci fazda parçacıklar göreli olarak zayıf bir manyetik alandadırlar ve kendilerini manyetik ala nın kuvvet çizgileri doğrultusunda sıralarlar. İkinci faz, parçacıkların ikincil birer mıknatısmış gibi davrandıkları, biraz daha yüksek bir alan da başlar. Bu koşullarda parçalar gruplar halinde birbirine yapışırlar ya uzun zincirler ya da değişik düzensiz geometrik şekiller oluştururlar. Manyetik kuvvetin kendisine karşı etkiyen di ğer kuvvetler toplamından fazla olması halinde üçüncü faz başlar. Bu fazla salkımlaşma tamamlan mış durumdadır ve parçacıklar gruplar halinde hız la cökelirler. Bartnik ve Giermak (5)'a göre bu parçacıkları manyetize, buna bağlı olarak demanyetize etmek için ortama verilen enerji salkımlaştırıcı kimyasal maddelerin (flocculant) enerji etkisinden birkaç kat daha fazladır. 2.3. Salkımlaşmanın Manyetit Zenginleştirmede Etkileri Lantto (4)'ya göre eğer bir manyetik ayırıcıya beslenen p (...truncated)