Kömür Lavvar Tesisi Atıkların Flokülasyonunda İnorganik Elektrolitlerin Etkisi

Transkript

1 19, 76, (2010) doi: /ekoloji Kömür Lavvar Tesisi Atıkların Flokülasyonunda İnorganik Elektrolitlerin Etkisi İsmail BENTLİ Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Merkez Kampus, Kütahya-TÜRKİYE *Corresponding author: Özet Kömür lavvarlarmda katı-sıvı ayırımı tikinerlerde taze su tüketimini azaltmak, yoğun bir çamur elde etmek ve çevresel kirliliği azaltmak amacıyla gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada, GLÎ Tunçbilek-Ömerler lavvarı tikiner girişinden alınan numune üzerinde, 4 farklı tipte anyonik flokülant ve Na+, K+, Ca+2 elektrolitleri kullanarak katıların çökelme davranışları incelenmiştir. Tikiner girişinden alınan malzeme kuru baza göre % 17,1 karbon ve %70,2 kül içermekte olup, alt ısıl değeri 2245 kcal/kg'dır. Gerçekleştirilen çökelme deneyleri sonucunda, elektrolitlerin uygun flokülantlarla beraber kullanılması durumunda çökelme hızlarını arttırdığı tespit edilmiştir. 25 gr/t-katı flokülant ve 0,05 M Ca+2 ile flokların çökelme hızlarında %38 oranında artma hesaplanmıştır. Çöktürme hızında sağlanmış olan artışın, elektrolitlerin kil yüzeyi ile flokülant arasında köprü vazifesi görmesinin yanında, taneler arasındaki itme kuvvetlerini azaltması ile geliştiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte, flokülantlarla beraber ortama elektrolit ilave edilmesi durumunda, tikiner kapasitesinde artış sağlanacak ve daha az temiz su tüketilecektir. Anahtar Kelim eler: Elektrolit ilavesi, karakterizasyon, killerin çöktürülmesi, kömür atığı. The Effect o f Electrolytes in Flocculation o f Coal Washing Plant Tailings Abstract Solid-liquid separation in Coal Washing Plants is carried out to decrease fresh water consumption in thickeners obtaining a dense-slurry and to decrease environmental pollution. In this study, settling characteristics of the samples were investigated using four different type anionic flocculants and Na+, K+, Ca+2 electrolytes. The samples were taken from the thickener feed of Tunçbilek-Ömerler Coal Washing Plant. The dried feed samples of thickener contain 17.1% carbon, 70.2% ash and 2245 kcal/kg of lower calorific value. As a result of the settling experiments, it was determined that electrolytes together with suitable flocculants increase the settling rate. An increase of 38% in settling rate was observed by using 25 gr/t-solid flocculants and 0.05M Ca+2. This increase is due to bridge formation action of electrolytes between the clay surface and flocculants as well as the decrease in the repulsive forces between the particles. In conclusion, the thickener capacity will be increased by electrolyte and flocculants addition, and less amount of fresh water will be used in the process. Keywords: Characterization, clay settling, coal tailing, electrolyte addition. Bentli İ (2010) Kömür Lavvar Tesisi Atıkların Flokülasyonunda İnorganik Elektrolitlerin Etkisi. 19, 76, GİRİŞ Kömür lavvar tesislerinde katı-sıvı ayırımı tikinerlerde gerçekleştirilir. Burada amaç tekrar kullanılmak üzere berrak bir sıvı ve yoğunluğu yüksek çamur elde etmektir. Ancak işlem karmaşık ve sorunludur. Bu durumun nedenleri arasında süspansiyon içerisinde, farklı boyut şekil ve ağırlıktaki katı taneciklerin varlığı, tanelerin farklı koloidal davranışları, ortam ile ilgili değişkenler, çözeltiye geçen iyonlar ve bütün bunların birbiriyle olan etkileşimleri sayılabilir. Katı-sıvı ayırımının verimli ve ekonomik olarak gerçekleştirilmesi; flokülasyon tekniği ile ilgili flokülant tipi, miktarı, süspansiyon ph'sı gibi parametrelerin belirlenmesine ve minerallerin karakterizasyonuna bağlıdır (Hogg 2000, Sarioğlu ve ark. 2002, Mpofu ve ark. 2003). Tesis atıkları içindeki çok ince taneli süspansiyonların, özellikle kil içerikli malzemenin, katı-sıvı ayırımında en çok kullanılan yöntem flokülasyon tekniğidir (Sivamohan 1990, Somasundaran ve Das 1998). Flokülasyon ve koagülasyon, kolloid kimyasında tanelerin salkımlaşması olayını açıklamakla beraber, aralarındaki fark koagülasyonda çözeltiye iyon ilavesiyle katı-sıvı arayüzeyinde oluşan elektriksel yüklerin karşılıklı olarak azaltılması sonucu itme kuvvetlerinin etkinliğinin yitirilmesi iken, flokülasyonda çözeltiye yüksek molekül ağırlıklı polimer (çoğunlukla poliakrilamid) ilavesiyle tanelerin salkımlaştırılmasının sağlanmasıdır. Salkımlaş- Geliş: / Kabul: No: 76,

2 Bentli tırma esasen bir süspansiyonu kararsızlaştırma veya kolloidlerin stabilizasyonunun bozulması işlemidir. Buna karşılık tanelerin çözelti içinde sürekli dağılım gösterdiği sistemler kararlı süspansiyonlardır. Tanelerin seçimli olarak iyonla kaplanması, Brown hareketi ve yüzey enerjisi süspansiyonların kararlılığını etkileyen 3 önemli faktördür. Birinci faktör dağılma, ikinci faktör dağılma ve salkımlaşma, üçüncü faktör ise salkımlaşma yönünde etki yapmaktadır. Bütün partiküller sadece kısa mesafede etkin olan iki taraflı çekim kuvvetlerine sahiptirler. Yüzeyler birbirlerine çok yaklaştığında London-Wan der Waals kuvvetleri diye bilinen kuvvetlerin etkinsinde kalırlar. Böylece çekim kuvvetlerinin etkili olması sağlanır ve doğal koagülasyon meydana gelir. Buna karşılık çekim kuvvetlerini engelleyen itme kuvvetleri de vardır. İtme kuvvetleri koagülasyonu engellediği gibi tanelerin çökmesini de yavaşlatmaktadır (İpekoğlu 1997, Somasundaran ve Das 1998). Bütün taneler yüzeylerinde bir elektrik yükü taşırlar, bu yükün işareti ve miktarı yüzeyin doğasına ve ortamın kimyasına bağlı olarak değişmektedir. Genellikle endüstriyel hammaddelerin sulu süspansiyonları ph 4'ün üzerinde negatif yük kazanmaktadır. Yüzeyin yük kazanması ise kristal kafesindeki yüzey kesintileri, yüzeydeki pozitif veya negatif iyon aşırılığı, katı yüzeyinden çözeltiye veya çözeltiden katı yüzeyine iyon geçişi şekliyle olabilmektedir (Laskowski 2001). Bu açıklamalara göre aglomerasyon 4 farklı şekilde gerçekleştirilmektedir: -Katı yüzeyler 0,01 mikron ve daha az yakınlaştığı zaman (Wan der Waals etkisi), -Koagülasyon olarak bilinen yüzey yüklerinin mutlak değer olarak azaltılması ile (NaCl, CaCl2, FeCl3, Al2(SO4)3 gibi inorganik tuzlar, elektrolitler), -Yüksek molekül ağırlıklı sentetik su bazlı organik polimerler sayesinde (çoğu sentetik flokülantlar poliakrilamid ve türevleridir), -Doğal polimerler (nişasta, zamk, tutkal, aljanit vb) köprü yapıcı flokülantlar gibi görev yaparlar. Ancak sentetik flokülantlardan daha düşük molekül ağırlığına ve flokülasyon derecesine sahiptirler. Kolloid stabilizasyonun bozulmasının en kolay yolu, çözeltiye ilave edilen pozitif yüklü koagülantlar ile iyonik kuvvetlerin artışına bağlı olarak elektriksel çift tabakanın bastırılmasıyla tane yükünün nötre yakın hale getirilmesidir (Özbayoğlu ve Sarıkaya 1990). Böylece atık sulardaki anyonik ve organik bileşenler, renk, koku ve tad verici maddelerin çoğu giderilebilmektedir (Hasçakır ve Dölgen 2008, Ballice ve ark. 1997). Dolayısıyla flokülasyon işlemi madencilik alanının yanında, su kirliliğinin giderildiği birçok çevresel işlemlerde başarıyla kullanılmaktadır (Pearse 2005). Ancak kompleks flokülasyon sistemleri hala tam olarak anlaşılamamıştır. Endüstride en az polimer tüketimiyle çok miktarda kil minerallerinin uygun floklar halinde çöktürülmesi ve yüksek çökme hızlarında suyun bulanıklılığın çok az olması istenmektedir. Bu nedenle optimum flokülasyon koşullarının saptanması büyük önem taşımaktadır. Süspansiyonda tanelerin flokülasyonu için en uygun karıştırma süresi, partikül yüzey alanın yarısının flokülant ile kaplanabilmesi için gerekli olan süredir ve yüksek çökelme hızları ancak büyük floklarla elde edilmektedir (Ateşok 1987). Buna karşılık dozajın yüksek tutulması, maliyeti attırıcı etkinin yanında taneler arasında köprü yoluyla flok oluşumunu engellemektedir. Karıştırma hızının artışına bağlı olarak kesme kuvvetleri ile flokların yapısı bozulmakta ve çökelme hızları bundan olumsuz etkilenmektedir. Flokülasyonun başarısı için polielektrolitlerin sağladığı yüksek karşıt yükle oluşan elektrostatik etkiyle beraber yüksek molekül ağırlıklı polimerlere adsorplanma sağlanmalıdır. Bazı araştırmacılar ise farklı tipte flokülant karışımlarının çökelmeyi iyileştirdiğini bildirmektedir (Yu ve Somasundaran 1996, Fan ve ark. 2000) yılına kadar Kütahya-Tunçbilek kömürlerin yıkanmasında kullanılan 1000 m3/h atık su hiçbir işleme maruz bırakılmadan Kocaçay'a veriliyordu. Ancak Kocaçay'ın geçtiği bölgelerde ciddi çevre problemleri görülmesi üzerine Tunçbilek Kömür işletmeleri (GLİ) suyun arıtıldıktan sonra Kocaçay'a verilmesi amacıyla çöktürme havuzları dizayn etmiştir (Metin ve ark. 1988). Bu nedenlerden dolayı 1993 yılında kurulan Tunçbilek-Ömerler lavvarı tikiner ilavesiyle tasarlanmıştır. Bu çalışmada Tunçbilek-Ömerler kömür lavvarı tikner girişi atık suyunun çöktürme performansını arttırmak, flokülasyon maliyetlerini ve temiz su tüketimini azaltmak amaçlarıyla farklı iyon aktivitelerine sahip anyonik flokülantlar ve çeşitli elektrolitlerle katıların çökelme hızları ve bulanıklık değişimleri incelenmiştir. MATERYAL ve METOT Deneysel çalışmalarda kullanılan lavvar atığı numune, Garp Linyitleri işletmesi (GLİ) Tunçbilek- Öm erler Kömür Lavvar Tesisi tikiner tankı 72 No: 76, 2010

3 Kömür Lavvar Tesisi Atıkların Flokülasyonunda inorganik... girişinden alınmıştır. Atık kömür numunesinin özelliklerini belirlemek amacıyla kimyasal, fiziksel ve minerolojik testler uygulanmıştır. Bidonlarla laboratuara getirilen atık suyun orijinal halinde %15,3 katı bulunmaktadır. Numunenin fiziksel ve kimyasal özellikleri Tablo 1'de verilmektedir. Atık kömür numunesinin kuru baza göre gerçekleştirilen kükürt ve karbon analizi Leco marka SC -144 DR model Sulphur Analizer ile, ısıl değeri IKA marka Calorimeter C700 ile, külü ASTM D 3174, uçucu madde oranı ASTM D 3175 standardına göre, yoğunluğu piknometreyle, kimyasal analizi Spectro X-LAB 2000 marka XRF cihazı ile belirlenmiştir. Tane boyut analizi ise yaş elemeyle test edilmiştir. Kömür atık numunesinin Rigaku marka Miniflex Z D XRD cihazıyla elde edilen mineralojik analizi, CuKa (^ = 1,54056) ışıması kullanılarak ve 1 /dk ile 5-70 arasında gerçekleştirilmiştir. Flokülasyon testleri %5 katı konsantrasyonunda hazırlanmış 250 lt'lik stok sudan alınarak uygulanmıştır. Stok süspansiyonun homojenliğini sağlamak amacıyla önce 5 dk karıştırılmış daha sonra deney için gerekli olan hacim (1100 ml) karıştırma tankından alınmıştır. Gerekli flokülant ve elektrolit ilavesine müteakip 100 dev/dk karıştırma hızında 2 dk karıştırıldıktan sonra, milimetrik olarak işaretlenmiş 1 lt'lik beherde sabit bir nokta referans alınarak zamana bağlı olarak arayüzey yüksekliği not edilmiştir. Çökelme hızı ise zamana bağlı olarak çizilen arayüzey yüksekliğinin eğiminden hesaplanmıştır (Sabah ve Cengiz 2004). Çökelme sırasında sıvının berraklığı Cole Parmer TDS el kondüktivimetresinin probu sıvıya daldırılarak devamlı olarak ölçülmüştür. Aynı numune ile daha önce yapılan çalışmalarda anyonik flokülantlarla daha iyi çöktürme sonuçları alındığı belirlenmiştir (Malayoğlu ve ark. 1998, Sabah ve Cengiz 2004). Sabah ve ark. (2004) farklı tipte flokülantları karıştırarak dual etki sayesinde bulanıklılıkta iyi sonuçlar alırlarken, orta anyonik flokülant kullandıklarında ise daha iyi çöktürme hızı elde etmişlerdir. Bu nedenlerden dolayı flokülasyon deneylerinde farklı firmalardan getirilen anyonik flokülantlar kullanılmıştır. Tablo 2'de flokülantların özellikleri verilmektedir. Koagülant olarak kullanılan NaCl, KCl, CaCl2, CaO Merc marka olup %99,9 saflıktadır. Flokülantlar %0,1'lik, koagülantlar ise %10'luk stok çözeltilerinden istenen konsantrasyonlara ayarlanmıştır. BULGULAR Tunçbilek-Ömerler tikiner girişi atık çamurunun yaş elek analiz sonuçları (Tablo 3), Sabah ve Cengiz (2004)'in çalışmasına uygun olarak, d80 tane boyutunun 38 mikron altında olduğunu göstermektedir. Ancak bu boyutun üzerinde yüksek oranda kömür bulunmaktadır. Bu durum atık kömürün kuru bazda 2245 kcal/kg ısıl değere sahip olmasını açıklamaktadır ve bu haliyle termik santralde değerlendirilebilecek niteliktedir. Çevresel açıdan tikinerden çıkan atığı depolamaktan ziyade termik santralde yakılması uygun bir yöntemdir. Kömür atık numunesinin XRD cihazıyla elde edilen mineralojik analiz sonuçları Şekil 1'de gösterilmektedir. XRD pikleri atık numunede kömür ile beraber kuvars, montmorillonit, kaolinit, illit minerallerinin varlığını göstermektedir. Kaolinit tipi kil minerallerinde floklara tutunma hidrojen bağıyla gerçekleşmektedir. Sabah ve ark. (2004)'nin bulgularından farklı olarak muskovit piki tespit edilememiştir. Kimyasal analizler ve XRD piklerine göre orijinal kömür atığı yaklaşık olarak %45 kil mineralleri, %15 kuvars ve %30 kömür içermektedir. Kullanılan orijinal çözelti, belirlenen kil mineralleriyle etkileşimde bulunması nedeniyle, çok bileşenli ve karmaşık bir özelliğe sahiptir. Tunçbilek-Ömerler kömür lavvarı killeriyle daha önce yapılmış çalışmalarda, tüm ph değerlerinde yüzey yükünün -25 mv ile -32 mv arasında değiştiği ve denge ph'sının ise yaklaşık 8-8,5 civarında olduğu ölçülmüştür (Malayoğlu ve ark. 1998, Sabah ve Erkan 2006). Genellikle kömür atıklarının çöktürülmesinde doğal ph'da çökme hızı maksimuma çıkarken suyun berraklığında azalma görülmektedir. Bu çalışmada hedef anyonik flokülant kullanılarak killerin yüzey yükünün koagülantlar ile nötre yaklaştırarak süspansiyonu kararsız hale getirmektir. Dolayısıyla önemli olan flokülant tipinden ziyade, koagülantlarla birlikte çökelme hızlarının ve bulanıklılığın nasıl değiştiğidir. Süspansiyonun doğal ph'sı olan 7,9'da dört farklı anyonik flokülant ile yapılan çöktürme deneyleri ve bulanıklılık sonuçları Şekil 2'de gösterilmektedir. Çökelme hızı ve bulanıklık verileri birlikte değerlendirildiğinde SnfFlo 18584'in en iyi anyonik flokülant olduğu görülmektedir. Çöktürme deneylerinde kullanılan dört farklı tipte anyonik flokülant 50 g/t-katı'dan sonra bir plato vermektedir. Çalışmada hedef çeşitli elektrolitlerle çökme hızını arttırmak olduğundan 25 g/t-katı flokülant miktarı No: 76,

4 Bentli Tablo 1. Atık kömür numunesinin kuru baza göre fiziksel ve kimyasal analiz sonuçları. K ü l (%) 7 0,2 T o p lam k ü k ü rt (% ) 1,0 5 K arb o n (%) 1 7,1 U çu cu m adde oram (%) 1 1,6 9 A lt ısıl değer (kcal/kg) 2245 dgo Tane Boyutu u G erçek yoğunluk (kg/m3) 1870 SİO ; 44,70 a i 2o 3 18,2 3 C a O 1,5 3 M e O 1,4 4 3,4 8 N a,0 0,2 0 K,Q 0,9 7 T İ P, 0,1 7 A.Z. 28,84 Tablo 2. Flokülasyon işleminde test edilen ticari flokülantların özellikleri. Kimyasal Adı Şarj Tipi İyoniz. Derecesi (%) M olekül Ağırlığı (g/mol) Etkin ph SnfFlo 18584H Anyonik Orta milyon 6-9 Hidrofloc 7170 Anyonik Orta milyon 5-12 Hidrofloc 7177 Anyonik Yüksek milyon 5-12 Henkel P Anyonik Orta milyon 6-9 Tablo 3. Tikiner girişi atık kömür numunesinin tane boyut analizi ve %kül değişimi. Boyut M iktar EEA EEÜ Normal Kül Kül SEÜ (mm) (%> (%) <%) Dağılım (%) <%) Dağılım (%) Kül (%) -0,500+0,425 1,49 100,00 1,49 19,93 8,65 0,18 8,65-0,425 +0,250 2,43 98,51 3,93 13,89 9,57 0,33 9,22-0,250+0,180 2,47 96,07 6,40 35,34 17,77 0,62 12,52-0,180+0,150 1,21 93,60 7,61 40,44 17,96 0,31 13,39-0,150+0,106 1,74 92,39 9,35 39,47 22,26 0,55 15,04-0,106+0,075 3,10 90,65 12,45 99,93 32,53 1, ,075+0,053 2,95 87,55 15,40 134,20 40,45 1,69 23,43-0,053+0,038 2,93 84,60 18,33 195,26 52,09 2,16 28,01-0,038 81,67 81,67 100, ,24 80,16 92,73 70,60 Toplam 100,00 70,60 100,00 2 Teta Cu Ka Şekil 1. Tikiner girişi atık kömür numunesinin minerolojik analizi (Q: Kuvars, M + K: Montmorillonit+Kaolinit, I: Illit). sabit tutularak NaCl, KCl, CaCl2 ve CaO ile çöktürme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Dört farklı flokülant ile elektrolitlerin çökelme hızı ve bulanıklılık değişimleri Şekil 3, 4, 5 ve 6'da gösterilmektedir. Tek değerlikli tuzlardan olan NaCl konsantrasyonlarında SnfFlo18584'nun çökelme Şekil 2. Farklı ticari tipte anyonik flokülant miktarlarının a) çökelme hızına ve b) çözelti bulanıklılığına etkisi. hızı yükselirken, diğer flokülantların çökelme hızı azalmaktadır (Şekil 3). KCl konsantrasyonu artışına bağlı olarak flokülantların çökelme hızlarında ise sadece 0,01M KCl'de SnfFlo18584'in çökelme hızında yaklaşık %10'luk bir artış vardır (Şekil 4). Çift değerlikli tuz olarak CaCl2 kullanıldığında ise sistemin kararlılığı artmaktadır (Şekil 5). Yüksek anyonik flokülant olan Hyrofloc 7177 ile 0.01M CaCl2 konsantrasyonunda flokların çökelme hızı artmaktadır. Süspansiyona CaO ilavesiyle ortamın ph'ı yükselmektedir. CaO ilavesiyle süspansiyonun doğal ph'sı olan 7,9'dan ph = 11'e yükseltildiğinde, özellikle SnfFlo18584'un 0,01M ile 0,5M CaO konsantrasyonlarında, flokların çökelme hızlarında yükselme tespit edilmiştir (Şekil 6). TARTIŞMA GLİ Ömerler Lavvar tikiner girişinden alınan atık şlam numunesi önce karakterize edilmiş ve farklı iyonik değerliklere sahip anyonik flokülantlarla ve NaCl, KCl, CaCl2 ve CaO ile çöktürme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular literatür ile karşılaştırılmış, tikner kapasitesinin arttırılması ve daha az temiz su tüketimi sağlamak amacıyla önerilerde bulunulmuştur. Bu çalışma sonuçlarına göre; Şlam numunesinin %15,4'ü 0,053 mm üzerinde olup, d80 tane boyutu 0,038 mm'dir. İri boyutlu malzemenin bulunuşu hidrosiklonların fiziksel aşınmasından kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte tikiner girişi şlam numunesi %70,2 kül içermesine rağmen, iri boyut nedeniyle 2245 kcal/kg gibi yüksek bir ısıl değere sahiptir. Tikinerde çöken çamurun termik santralde değerlendirilmesi mümkündür. Şlam numunesinin mineralojik analizinde kömür, kuvars, montmorillonit, kaolinit ve illit mineralleri tespit edilmiştir. Orijinal kömür atığı yaklaşık olarak %30 kömür, %45 kil mineralleri ve %15 kuvars içermektedir. Sabah ve ark. (2004)'nin 74 No: 76, 2010

5 Kömür Lavvar Tesisi Atıkların Flokülasyonunda inorganik... Şekil 3. NaCl konsantrasyonuna bağlı olarak flokülantların a) çökelme hızı ve b) bulanıklılık değişimi. a) b) Şekil 4. KCl konsantrasyonuna bağlı olarak flokülantların a) çökelme hızı ve b) bulanıklılık değişimi. a) b) Şekil 5. CaC l2 konsantrasyonuna bağlı olarak flokülantların a) çökelme hızı ve b) bulanıklılık değişimi. a) b) Şekil 6. CaO konsantrasyonuna bağlı olarak flokülantların a) çökelme hızı ve b) bulanıklılık değişimi. karakterizasyon bulgularından farklı olarak, çalışılan şlam numunesinde montmorillonitin daha fazla olduğu belirlenmiştir. Montmorillonit tipi killerin suda şişme özellikleri yüksek olduğundan dolayı tikinerlerde katı-sıvı ayırımını zorlaştırmaktadırlar. Çökelme deneylerinde koagülant olarak NaCl kullanıldığında, SnfFlo18584 ile 0,01 M NaCl'de çökelme hızı 275 mm/dk'dan 355 mm/dk'ye artmaktadır. Bu sonuca uygun olarak literatürde montmorillonitin koagülasyonunda kritik bir Na+ konsantrasyonun olduğu belirtilmektedir (Lagaly ve Ziesmer 2003). Fan ve ark. (2000) Polyakrilik Asid (PAA), katyonik polimer olan Percol ve 0,1 M NaCl ile, Triapathy ve ark. (2001) Sodyum Aljinat-gpoliakrilamid (SAG) kullanarak redoks polomerizasyonu ile ve Bentli ve Karagüzel (2005) aynı numune ile benzer çökelme sonuçları elde etmişlerdir. Çökelme hızının arttırılması mekanizmasının sadece Ca+2, Mg+2 gibi çift değerlikli iyonların flokülantlar ile katı yüzeyi arasında köprü vazifesi görmesi (Sabah ve Erkan 2006, Akdemir ve ark. 1999) yanında, monovalent iyonların da uygun bir flokülantla aynı görevi sağlayabileceği görülmektedir. SnfFlo18584'nun Na+ eklendiğinde çökelme hızındaki artış bunun göstergesidir. Ancak 0.1 mol/lt Na+ ilavesinden sonra bulanıklılıkta artma görülmektedir. Çok aktif olan K+iyonlarının (Saraç ve ark. 1988) ise çökelme hızını arttıramadığı tespit edilmiştir. Yüksek anyonik flokülant olan Hyrofloc 7177 ile 0.01M CaCl2 konsantrasyonunda flokların çökelme hızı 161 mm/dk'dan 265 mm/dk'ya yükselmektedir. Bu durum flokülantların uygun bir elektrolitle kullanıldığında çökelme hızını arttırdığının başka bir kanıtıdır. Diğer bir değişle köprü mekanizmasının kil yüzeyi ve flokülant arasında seçimli olarak gelişebildiğini göstermektedir. 0,01 M CaO konsantrasyonunda çökelme hızı 275 mm/dk'den 380 mm/dk'ya yükselmektedir. Çökelme hızı %38 oranında artmaktadır. Aynı etki 0.05M CaO konsantrasyonunda %22'dir. Bu sonuç, tesiste en problemli ünite olan katı-sıvı ayırımın yapıldığı tikinerlerin daha iyi çalıştırılmasını sağlayacaktır. Ancak kireç kaynaklı Ca+2 iyonları süspansiyonu kararsızlaştırarak flokların çökelme hızını arttırırken, bulanıklık bir miktar yükselmektedir. Çözelti 0,02 M CaO ile ph=9-9,5'a getirildiğinde Cengiz ve ark. (2004) tarafından önerilen UM A (Unique Molecular Architecture) teknolojisiyle elde edilen çöktürme değerlerine ulaşılabilmektedir. Seyitömer killeriyle gerçekleştirilen flokülasyon deneylerinde de diğer koagülantlara göre CaO'dan daha iyi çöktürme No: 76,

6 Bentli verileri elde edilmiştir (Öteyaka ve ark. 2005). Koagülant olarak CaO kullanımının CaCl2'e göre daha iyi çöktürme hızı vermesinin nedeni, Ca+2 iyonların kil yüzeyi ile flokülant arasında köprü vazifesi yanında, ph=8,5-9,5 aralığında ortamdaki OH- ve H3O+ iyonlarının da tanelerin itme kuvvetlerinin etkinliğinin azaltılmasına yardımcı olduğunu göstermektedir (Sabah ve Erkan 2006, Foshee ve ark. 1982). ph=9,5'un üzerinde ise (0,1M Ca+2) elektrostatik etki artmakla birlikte aşırı Ca+2 iyonları polimer ile taneler arası etkileşimi azalttığından çökelme hızı yavaşlamakta ancak sıvı daha berrak olmaktadır (Hogg 1999). Buna benzer etkiler CaO kullanıldığında Henkel 8723H ve Hidrofloc 7177 flokülantlarıyla da gözlemlenmiştir. Hidrofloc 7177 ile çöktürme hızında %62'lik bir artış hesaplanmıştır. Sonuçlar Ca+2 iyonlarının literatürde belirtildiği gibi kil yüzeyine spesifik olarak adsorplandığını teyit edecek niteliktedir (Mpofu ve ark. 2005, Akın ve Çelik 1995). Çift değerlikli katyon olan Ca+2'nin, klorür tuzu olan CaCl2'den daha çok kireç olan CaO'den geldiğinde daha iyi bir köprü yapıcı vazifesi gördüğü belirlenmiştir. Dolayısıyla iyi bir çökelme sağlamak için ph'ı kontrol ederek tikiner girişine kireç eklemek mümkündür. Ancak doğal ph'dan uzaklaştıkça bulanıklılık biraz yükselmektedir. Anyonik flokülant ve elektrolit olarak NaCl, KCl, CaCl2 ve CaO kullanılan çöktürme sistemlerinde, en iyi çöktürme hızı ve bulanıklılık orta dereceli anyonik flokülant olan SnfFlo18584 ve CaO karışımlarında tespit edilmiştir. 25 gr/t-katı SnfFlo18584 ve 0,05 CaO ile flokların çökme hızı 275 mm/dk'dan 337 mm/dk'ye çıkmaktadır. Koagülant iyon etkinliği Ca+2>Na+>K+, bulanıklılık etkinliği Ca+2>K+>Na+ sıralamasıyla gerçekleşmektedir. Çökelme sonuçları Ca+2 iyonlarının literatürde belirtildiği gibi kil yüzeyine spesifik olarak adsorplandığını, tanelerin elektriksel yüklerinin ve ortam ph'ının çöktürmede etkin parametreler olduğunu ortaya koymaktadır. En ilginç bulgu flokülant ile tane yüzeyi arasında kurulan köprü vazifesini farklı bir flokülantın farklı bir iyon ile gerçekleştirebilmesidir. Günümüz ekolojik şartları göz önüne alındığında temiz su tüketiminin ne kadar önemli olduğu bilinmektedir. Katı-sıvı ayırımının verimli ve başarılı olması çevresel açıdan daha az temiz su tüketimine neden olacaktır. KAYNAKLAR Akdemir Ü, Aydoğan S, Canbazoğlu M, Özkan A (1999) Kömürün Susuzlandırılmasında Polimerlerlerle Diğer Bazı Reaktiflerin Karşılaştırılması. In: Atalay Ü, Hiçyılmaz C, Ersayın S, Tercan E (eds), Türkiye 16. Madencilik Kongresi Bildirileri Kitabı, Haziran 1999, Ankara, Akın Y, Çelik MS (1995) Montmorillonit Tipi Killerin Elektrokinetik Davranışı. In: Köse H, Kızıl MS (eds), 1. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu Bildirileri Kitabı, Nisan 1995, İzmir, Ateşok G (1987) Polimerlerin cevher hazırlamadaki yeri ve kullanım özellikleri. Madencilik 26, 3, Ballice L, Yüksel M, Sağlam M (1997) Koloidal sistemli su kirliliğinin giderilmesinde kimyasal çöktürme (yumaklaştırma) işleminin uygulanması. 25, 3-6. Bentli İ, Karagüzel C (2005) Kömür Hazırlama Tesis Atıklarının Çökelme Davranışlarına Tek Değerlikli Tuzların Etkisi. In: Yakupoğlu T, Açlan M, Köse O (eds), 12. Ulusal Kil Sempozyumu Bildirleri Kitabı, Eylül 2005, Van, 239. Cengiz İ, Sabah E, Erkan ZE (2004) Geleneksel ve UM A (unique moleculer architecture) teknolojisi polimerlerin flokülasyon performansları üzerine bir araştırma. Madencilik 43, 1, Fan A, Turro NJ, Somasundaran P (2000) A Study of dual polymer flocculation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 162, Foshee WC, Swan MJ, Klimpel R (1982) Improvement in coal preparation-water clarification through polymer flocculation. Mineral Engineering 34, 3, Hasçakır B, Dölgen D (2008) Kil minerallerinin atık su arıtımında kullanılabilirliği: Kaolinit ile organik madde giderimi. 66, Hogg R (1999) The role of polymer adsorption kinetics in flocculation. Colloids and Surfaces A 146, No: 76, 2010

7 Kömür Lavvar Tesisi Atıkların Flokülasyonunda inorganik... Hogg R (2000) Flocculation and dewatering. International Journal Mineral Processing 58, İpekoğlu Ü (1997) Susuzlandırma ve Yöntemleri. Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Yayınları No: 179, İzmir. Lagaly G, Ziesmer S (2003) Colloid chemistry of clay minerals: the coagulation of montmorillonite dispersions. Advances in Colloid and Interface Science , Laskowski JS (2001) Coal Flotation and Fine Coal Utilization. Elsevier, Amsterdam. Malayoğlu U, Akar A, Seyrankaya A (1998) Developing Sedimentaion Criteria for Slimes of Ömerler Coal Washing Plant by Flocculation. In: Atak S, Önal G, Çelik MS (eds), Innovation in Mineral and Coal Processing, A.A. Balkema Publishers, Rotterdam, Metin C, Öner B, Ermişoğlu N, Çoğuplugil N (1988) GLİ Tunçbilek Bölgesi Lavvar Atık Sularının Çevre Kirlenmesi Yönünden Dünü ve Bugünü. In: Aytekin Y (ed), 2.Uluslararası Cevher Hazırlama Sempozyumu Bildirileri Kitabı, 4-6 October 1988, İzmir, Mpofu P Mensah JA, Ralston J (2003) Invastigation of the effect of the polymer sturucture type on flocculation, reology and dewatering behaviour of kaolinite dispersions. International Journal Mineral Processing 71, Mpofu FI Mensah JA, Ralston J (2005) Interfacial chemistry, particle interactions and improved dewatering behaviour of smectite clay dispersions. International Journal Mineral Processing 75, Öteyaka B, Yamık A, Uçar A, Şahbaz O, Yılmaz B (2005) Seyitömer Killerinin Çökelme Davranışları, In: Onur HA, Tanrıverdi M (eds), Türkiye 19. Uluslararası Madencilik Kongresi Bildirileri Kitabı, 9-12 Haziran 2005, İzmir, Özbayoğlu G, Sarıkaya M (1990) Electrokinetics of oxidized coal. Fuel Processing Technology 24, Pearse MJ (2005) An overview of the use of chemical reagents in mineral proccessing. Minerals Engineering 18, Sabah E, Cengiz İ (2004) An evaluation procedure for flocculation of coal preparation plant tailings. Water Research 38, Sabah E, Erkan ZE (2006) Interaction mechanism o f flocculants coal waste slurry. Fuel 85, Sabah E, Yüzer H, Celik MS (2004) Characterization and dewatering of fine coal tailing by dualflocculant system. International Journal Mineral Processing 74, Saraç AS, Güvençoğlu A, Soydan AB (1988) Modern Genel Kimya, İstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya Fakültesi, Birsen Yayınları, İstanbul. Sarioğlu M, Cebeci Y, Beyazit N (2002) Investigation of the effects of some operating parameters using anionic and cationic flocculants for removing solid material in the lignite. Asian Journal Chemistry 14, 1, Sivamohan R (1990) The problems of recovering very fine particles in mineral proccessing-a review. International Journal Mineral Processing 28, Somasundaran P, Das KK (1998) Flocculation and selective flocculation-an overview. In: Atak S, Önal G, Çelik MS (eds), Innovation in Mineral and Coal Processing, A.A. Balkema Publishers, Rotterdam, Tripathy T, Karmakar NC, Singh RP (2001) Development of novel polymeric flocculant based on grafted sodium alginate for the treatment of coal mine wastewater. Journal Application Polymer Science 82, 2, Yu X, Somasundaran P (1996) Role of polymer conformation in interparticle-bridging dominated flocculation. Journal Colloid Interface Science 177, No: 76,