ÖN DESİLİKASYON AMAÇLI BOKSİT ZENGİNLEŞTİRME İŞLEMLERİ ÜZERİNE GÜNCEL BİR DEĞERLENDİRME

Madencilik, 2018, 57(3), 197-218 Mining, 2018, 57(3), 197-218 Derleme / Review ÖN DESİLİKASYON AMAÇLI BOKSİT ZENGİNLEŞTİRME İŞLEMLERİ ÜZERİNE GÜNCEL BİR DEĞERLENDİRME A CURRENT REVIEW ON BENEFICIATION PROCESS OF BAUXITE ORES FOR PRE-DESILICATION Mustafa Birincia,* , Ramazan Göka,** a İnönü Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Malatya, TÜRKİYE Geliş Tarihi / Received : 26 Ocak / January 2018 Kabul Tarihi / Accepted : Anahtar Sözcükler: Bayer prosesi, Boksit cevheri, Reaktif silis, Silis uzaklaştırma, Flotasyon. Keywords: Bayer process, Bauxite ore, Reactive silica, Silica removal, Flotation. 5 Mart / March 2018 ÖZ Günümüzde ticari alümina üretiminin neredeyse tamamı hammadde kaynağı olarak boksit cevherlerinin kullanıldığı Bayer prosesiyle karşılanmaya devam etmektedir. Bayer prosesine doğrudan beslenebilir metalurjik kalitedeki boksitler için en önemli kriterlerden birisi cevherin toplam silis miktarının bilinmesidir. Çünkü, boksit liçi sırasında çözünme eğilimi gösteren reaktif silis aşırı miktarda kostik soda tüketimine yol açmakta ve ciddi oranda alumina kayıplarına neden olmaktadır. Bundan dolayı boksitin reaktif silis içeriği, Bayer prosesinin etkin ve ekonomik uygulanabilirliği üzerinde belirleyici bir rol oynamaktadır. Silis türlerinin boksitten uzaklaştırılması işlemi (ön desilikasyon) birçok alümina üretim tesisinin üzerinde çalıştığı ana konulardan birisidir. Son yıllarda köpük flotasyonu gibi bazı zenginleştirme yöntemlerinin ön desilikasyon amacıyla denendiği bilinmektedir. Bu çalışmada, boksit cevherindeki reaktif silisin sebep olduğu başlıca sorunlar ve ön desilikasyon amacıyla uygulanan birtakım zenginleştirme yöntemleri güncel kaynaklardan derlenerek özetlenmiştir. Bu yöntemler arasında gerek silis uzaklaştırma verimi gerekse tesis ölçeğinde uygulanabilme bakımından özellikle flotasyonun daha fazla önem kazandığı belirlenmiş ve bu konuda geniş kapsamda bir değerlendirme yapılmıştır. ABSTRACT Today, nearly all commercial production of alumina is obtained from standard Bayer process using bauxite ores as a raw material. One of the most important criteria for metallurgical-grade bauxites that can be directly fed to the Bayer process is the total silica content of bauxite. Because, reactive silica which tends to dissolve during bauxite leaching causes excessive caustic soda consumption and alumina losses in the Bayer process. For this reason, the reactive silica content in bauxite plays a critical role in the viability and economics of the Bayer process. Removing reactive silica from bauxite prior to leaching (also known as pre-desilication) is a major focus of effort for most alumina production plants. In recent years, it has been known that beneficiation methods such as froth flotation have been tried to pre-desilication. In this study, the major problems caused by reactive silica in bauxite ore and several beneficiation methods used for pre-desilication have been reviewed from the current literature. Among these methods, it has been determined that froth flotation is more important in terms of silica removal performance and industrial practice, and so investigations on bauxite flotation have been discussed extensively. Sorumlu yazar: • https://orcid.org/0000-0002-1954-7837 ** • https://orcid.org/0000-0001-5654-104X * 197 M. Birinci, R. Gök / Scientific Mining Journal, 2018, 57(3), 197-218 GİRİŞ Günümüzde bazı üstünlüklerinden dolayı en çok ihtiyaç duyulan malzemelerden birisi alüminyum (Al) metali, diğeri ise alümina (Al2O3) bileşiğidir. Alüminyumun kullanım alanlarıyla ilgili olarak; 2011 yılında üretilen alüminyumun %25’i taşıma, %25’i yapı, %17’si paketleme, %12’si elektrik, %10’u makine ve imalat, %6’sı dayanıklı eşya üretim sektöründe kullanıldığı bilgisi bulunmaktadır (Anon (a), 2014). Üstün teknolojik özelliklerinden dolayı en az alüminyum kadar değerli olan alümina ise; başlıca Al metali üretimi olmak üzere; aşındırıcılar, biyo-medikal malzemeler, boya, dolgu maddesi, katalizör, refrakter malzeme, saflaştırma sistemi, yalıtım malzemesi gibi birçok alanda kullanılmaktadır (Cote vd., 2012; Donaldson ve Raahauge, 2013). GİRİŞ Günümüzde ticari alüminanın neredeyse tamamı tüm dünyada halen boksit cevherlerinin Bayer Günümüzde üstünlüklerinden dolayı en çok prosesinde bazı işlenmesiyle üretilmektedir (Gontijo ihtiyaç duyulan malzemelerden birisi alüminyum vd., 2009;diğeri Smith,ise 2017; Anon(Al (b),O2017). Boksit, (Al) metali, alümina 2 3) bileşiğidir. O .nH O olan sulu alüminyum genel formülü Al Alüminyumun kullanım alanlarıyla ilgili olarak; 2 3 2 oksityılında minerallerinin karışımından %25’i oluşantaşıma, bir mi2011 üretilen alüminyumun %25’i %12’si elektrik, neralyapı, grubu%17’si olarakpaketleme, tanımlanmaktadır. Boksitler %10’u makine ve imalat, %6’sı dayanıklı mineralojik bileşimine ve içerdikleri Al2O3’üneşya kayüretim sektöründe kullanıldığı bilgisi nağına göre gibsitik/hidrarjilit (Al(OH) ), böhmitik bulunmaktadır (Anon (a), 2014). Üstün 3teknolojik (AlO(OH)) vedolayı diasporitik (Al2alüminyum O3.H2O) olarak özelliklerinden en az kadarüç grubaolan ayrılmaktadır. boksit homojen bir değerli alümina ise;Ancak başlıca Al metali üretimi kimyasalüzere; bileşime aşındırıcılar, ve kristal yapıyabiyo-medikal sahip bir miolmak malzemeler, boya, dolgu maddesi,heterojen katalizör, neral olmayıp, çeşitli minerallerin bir refrakter malzeme, saflaştırma sistemi, yalıtım karışımı şeklinde doğada bulunmaktadır. Ayrıca malzemesi gibi birçok alanda kullanılmaktadır boksit yataklarında sıklıkla karşılaşılan ve boksit (Cote vd., 2012; Donaldson ve Raahauge, 2013). mineralleriyle birlikte bulunanneredeyse birtakım önemli emGünümüzde ticari alüminanın tamamı püriteleri de (silis, gibi)cevherlerinin içermektedirBayer (Lozej tüm dünyada halen titan boksit prosesinde üretilmektedir vd., 1993; işlenmesiyle Hill ve Sehnke, 2006). Dünya(Gontijo genelinvd., 2009; Smith, ortalama 2017; Anon (b), bileşimi 2017). Boksit, deki boksitlerin mineral Çizelge genel formülü Al O .nH O olan sulu alüminyum 2 3 2 1’de verilmiştir. oksit minerallerinin karışımından oluşan bir mineral olarak tanımlanmaktadır. Boksitler Çizelgegrubu 1. Boksit cevherlerinin ortalama mineral bileşimineralojik bileşimine içerdikleri Al2O3’ün mi (Hill ve Sehnke, 2006; ve Smith, 2009) kaynağına göre gibsitik/hidrarjilit (Al(OH)3), böhmitik diasporitik (Al2O3.H2O) Bileşik (AlO(OH)) Miktar ve Yaygın Mineral Kaynakları olarak üç gruba ayrılmaktadır. Ancak Al2O3 %35-65 Gibsit, Böhmit, Diasporboksit homojen bir kimyasal bileşime ve kristal yapıya Kuvars, Tridimit, Kaolinit, İllit, sahip SiO2bir mineral %1-15 olmayıp, çeşitli minerallerin Halloysit,şeklinde Pirofillit heterojen bir karışımı doğada Fe O %2-30 Götit, Hematit, Pirit, Siderit bulunmaktadır. Ayrıca boksit yataklarında sıklıkla 2 3 karşılaşılan ve boksit birlikte CaO %0-55 Kalsit,mineralleriyle Dolomit, Manyezit bulunan birtakım önemli empüriteleri de (silis, titan TiO2 %0.5-8 Rutil, Anataz gibi) içermek (...truncated)