Mekanik aktivasyon süresi ve katı-bilye oranının Çayeli sülfürlü bakır konsantresi üzerindeki etkisinin incelenmesi

Transkript

1 2017 Pulished in 5th Interntionl Symposium on Innovtive Technologies in Engineering nd Science Septemer 2017 (ISITES2017 Bku - Azerijn) Meknik ktivsyon süresi ve ktı-ilye ornının Çyeli sülfürlü kır konsntresi üzerindeki etkisinin incelenmesi 1 Sedt Demirel, 1 Muhmmet Krtl, 1 Mehmet Uysl, 1 Ahmet Alp nd 2 *Hrun Gul 1 Skry University, Fculty of Engineering, Deprtment of Metllurgicl nd Mterils Engineering, Skry, TURKEY. 2 *Gumusov Voctionl High School, Duzce University, Duzce, TURKEY Özet Bu çlışmd, Rize ili Çyeli ilçesi Çyeli Bkır İşletmeleri A.Ş. den temin edilmiş zenginleştirilmiş kır konsntresine meknik ktivsyonun süresi ve ktı-ilye ornının etkisi incelenmiştir. 200 mesh elek ltı olck şekilde öğütülmüş numuneler, meknik ktivsyon mcıyl gezegensel ilylı değirmende 600 d/dk hızınd 1/30, 1/50, 1/100 ktı/ily ornlrınd çeşitli sürelerde ktivsyon ti tutulmuştur. Numunelerin ktivsyon öncesi ve sonrsı XRD ve SEM-EDS nlizleri gerçekleştirilmiştir. Anhtr kelimeler: Sülfürlü kır konsntresi, meknik ktivsyon, SEM, XRD. Astrct In this study, the effect of the mechnicl ctivtion time nd the rtio of solid-to-ll on enrihed copper concentrte from the Cyeli Copper Opertions Inc., Cyeli district of Rize province. Smples milled to elow 200 mesh sieves were ctivted for vrious periods of time t 1/30, 1/50, 1/100 solid-to-ll rtios t 600 rpm for plnetry ll milling for mechnicl ctivtion. XRD nd SEM-EDS nlyzes of the smples were performed efore nd fter ctivtion. Key words: Copper sulfide concentrte, mechnicl ctivtion, SEM, XRD. 1. Giriş Bkır, kurşun ve çinko gii temel metllerin üretimi için en önemli kynklr, hlen sülfürlü cevherler ve unlrdn flotsyon teknikleriyle elde edilen konsntrelerdir. Bkır elementi doğd metlik hlde, sülfürlü ve oksitli minreleri hlinde ulunilmektedir. Anck metlik hlde ulunuşun çok z rstlnırken, ğırlıklı olrk sülfürlü minerller şeklinde ulunmktdır [1]. Sülfürlü minerlleri içerisinde klkopirit çoğu kır mden ytklrının temel hmmddesini oluşturmktdır. Klkopirit minerlleri üzerine üzerine ypıln çlışmlr u seepten dolyı diğer kır içeren minerllere kıysl dh çok olmuştur [2]. Jpony'dki (Kuroko tipi) ytklr oluşumu kımındn enzerlik gösteren Çyeli ytğınd iki tip msif sülfürlü cevher ulunduğu ilinmektedir. Bunlrdn ilki (srı cevher), ikincisi ise (siyh *Corresponding uthor: Address: Gumusov Voctionl High School, Duzce University, Duzce, TURKEY. E-mil ddress: hrungul@duzce.edu.tr, Phone:

2 H.GUL et l./ ISITES2017 Bku - Azerijn 1720 cevher) olrk dlndırılmktdır. Genel olrk srı cevher, pirit (FeS2), klkopirit (CuFeS2) ve z miktrd sflerit (Zn(Fe)S) içerirken, siyh cevher ise ess olrk sflerit, klkopirit ve piritle irlikte tetrhedrit (Cu, Fe, Zn,-Ag)12S4S13, tennntit (Cu, Fe, Zn, Ag)12As4S13, ornit (Cu5FeS4), kovellin (CuS) ve glen (PS) içermektedir. Kompleks sülfürlü cevherler için genel olrk siyh cevher terimi kullnılmkt olup her iki cevher tipinde vr oln gng minerlleri ise kuvrs (SiO2), rit (BSO4), klsit (CCO3) ile zı krontlr ve kil minerlleridir [3]. Ekstrktif metlürjide özel ir öneme ship oln meknik ktivsyon işlemi ktı mddelerin meknik ktivsyonu nlmın gelmektedir ve meknokimynın proseslerinden iridir. Smekl meknik ktivsyon terimini ktının reksiyon girme yeteneğinde rtış sğlyn ir proses olrk ifde etmektedir. Ypıd y d kompozisyond ir değişim mevcuts u meknokimysl ir prosestir. Meknik ktivsyon reksiyonu ilerletmekte nck u reksiyonun oluşumu esnsınd etki etmemektedir. Butjgin ise mekniksel enerjinin etkisini üç n görüş ile izh etmektedir: ypısl düzensizlik, ypı gevşemesi ve ypısl moilite. Gerçek koşullr ltınd u üç fktör ir ktının rektifliğine simultne olrk (eş zmnlı) etki etmektedir. Bu ilim dmı meknik ktivsyonu ktı ypısınd stil değişimler nedeniyle reksiyon kiliyetinde ir rtış olrk trif etmiştir [4,5]. Litertürde meknik ktivsyonun sülfürlü kır cevherlerinin çözünmesine ktkı sğldığı ve ön işlem olrk önemli ir rol oyndığı çıklnmıştır [6,7]. Bu çlışmd, Rize ili Çyeli ilçesi Çyeli Bkır İşletmeleri A.Ş. den temin edilmiş zenginleştirilmiş kır konsntresine meknik ktivsyonun süresi ve ktı-ilye ornının etkisi incelenmiştir. 200 mesh elek ltı olck şekilde öğütülmüş numuneler, meknik ktivsyon mcıyl gezegensel ilylı değirmende 600 d/dk hızınd 1/30, 1/50 ktı/ily ornlrınd çeşitli sürelerde ktivsyon ti tutulmuştur. 2. Mteryl ve Yöntem Konsntre kır, Rize ili Çyeli ilçesi Çyeli Bkır İşletmeleri A.Ş. den temin edilmiştir. Bkır konsntresini hlklı değirmende öğütüldükten sonr etüvde ekletilerek neminden rındırılmış ve kinde mümkün olduğunc homojen hle getirilmesi için hlklı krıştırıcıd krıştırılmıştır. Sonrki tüm çlışmlr u numune kullnılrk gerçekleştirilmiştir. Bkır konsntresinin XRF ile ypıln kimysl nlizi sonucu elde edilen değerler Tlo 1 de verilmiştir. Tlo 1. Bkır konsntresinin kimysl nliz sonuçlrı 1 3 Cu P 0.38 Fe O S B 1.50 Zn 9.30 Diğer 0.65 Öğütülen konsntre gezegensel ilylı değirmen (Fritch Pulverisette 6) kullnılrk ktive edilmiştir. Öğütme işleminin gerçekleştiği hznenin iç cidrı ve ilylr şınmy dynıklı ve sert tungsten krürden (WC) olup konsntre 200 mesh (63 mikron) elek ltı olck şekilde

3 H.GUL et l./ ISITES2017 Bku - Azerijn 1721 öğütülmüştür. Frklı prmetrelerde ypıln meknik ktivsyon çlışmlrı için XRD nlizi ypılrk kristl ypıd meydn gelen ozulmlr incelenmiştir. Anliz sonuçlrın göre kristl ypının en çok ozulduğu meknik ktivsyon şrtlrı elirlenerek, u koşullr optimum ktivsyon şrtlrı olrk elirlenmiştir. XRD çlışmlrı Rigku mrk D/MAX/2200/PC model X-ışını cihzı ile ypılmıştır. Numunelerin JEOL mrk JSM 6060 LV model Trmlı Elektron Mikroskou nd frklı üyütmelerde yüzey morfolojisine kılrk, yüzey topogrfileri ve oyutlrı hkkınd ilgi edilmiştir. 3. Bulgulr ve Trtışm Şekil 1 de kır konsntresine it XRD nlizi sonucu verilmiştir. Şekilde görüldüğü üzere konsntre üyük çoğunlukl klkopirit ve piritten meydn gelmektedir. Bununl irlikte konsntrede sflerit, demir sülfür, glen ve tetrhedrit fzlrın d rstlnılmıştır. Şekil 1. Numunenin XRD nlizi Aktive edilmemiş numune (Şekil 1) ile 600 d/dk, 1/20 ktı/ilye ornınd 2 st ktive edilen (Şekil 2) numunenin XRD nliz sonuçlrı krşılştırıldığınd, θ = 30 de ulunn kır (klkopirit) minerlini temsil eden en yüksek şiddetteki pikinin şiddet değerinin 1700 lerden 400 civrın düştüğü, 600 devirde 2 st süreyle meknik ktivsyonun minerlin kristl ypısını deforme ederek kısmi morflşm sğldığı çıktır. Dh fzl morflşm sğlmk için, meknik ktivsyonun koşullrı değiştirilerek, optimum şrtlrı ulmk için çlışmlr ypıldı. Meknik ktivsyon süresi 2 st, ktivsyon hızı 600 devir/dk d sit klmk koşuluyl cevher sırsıyl 1/20, 1/30 ve 1/50 ktı/ilye ornlrınd meknik ktivsyon işlemine ti tutuldu. Şekil 2 de ktı/ilye ornının meknik ktivsyon etkisi XRD nlizi neticesinde incelendi.

4 H.GUL et l./ ISITES2017 Bku - Azerijn 1722 c Şekil 2. Konsntre/ilye ornın göre ypıln meknik ktivsyon sonrsı XRD nlizleri: ) 1/20, ) 1/30, c) 1/50 Sürenin 2 st ve devrin 600 d/dk d sit tutulup ktı/ilye ornlrı değiştirilerek ypıln XRD nliz sonuçlrınd θ = 30 de ulunn kır pikinin oyu krşılştırıldığınd (Şekil 2,,c), 1/20 de 400 lerde oln pikin şiddet değerinin 1/30 d 370 lere düştüğü, 1/50 ktı/ilye ornınd ise değerin 450 lere çıktığı gözlenmiştir. 1/50 ornınd ktivsyonun zlmsının, sit hzne hcminde rtn ilye syısın prlel olrk ilyeler rsınd dh zln çrpışm mesfesinden dolyı ily dre etkisinin zlmsı nedeni ile deforme olmyn minerllerin ir önceki orn göre dh fzl olmsı yd ilylr rsınd kln ktı miktrının zlmsı nedeni ile ilylr rsı oşlukt kln ktı ornının diğerlerine göre ornsl olrk dh fzl olmsı ve dreye mruz kln miktrın zlmsındn olilir. Bu d önemli ir sonuç olrk ily/numune miktrı ornının fzl rtırılmsının önemini orty koymktdır. Mksimum morflşm gösteren noktnın ktı/ilye ornının 1/30 olduğu noktd gerçekleşmesi nedeni ile optimum ktivsyon ornının u orn olduğun krr verilmiş, u orn sit tutulrk ktivsyon süresi değiştirilmiştir. 4 ve 6 st meknik ktivsyon işlemi uygulnmış numunelerin XRD sonuçlrı Şekil 3 te görülmektedir. 600d/dk ve 1/30 ktı/ilye ornınd sırsıyl 2, 4 ve 6 st meknik ktivsyon ti tutuln numunelerin en yüksek şiddetteki klkopirit kır pikinin syımlrı krşılştırıldığınd sırsıyl 370, 550 ve 600 olduğu görülmüştür. Ktı/ilye ornı 1/30 olrk sit tutulup süre rtırıldığınd pik syımlrının rtmsı ypıdki dh fzl kristlin ypının vrlığının dolyısıyl d uzun süreli dış deformtik etkinin ktı fzd yeniden kristlleşmelere neden olduğunun göstergesidir.

5 H.GUL et l./ ISITES2017 Bku - Azerijn 1723 Şekil 3. Konsntrenin 1/30 ktı/ilye ornın göre: ) 4 st, ) 6 st süre ile ypıln meknik ktivsyon sonrsı XRD nlizleri Aktive edilmemiş (orjinl) numune ve ktı/ilye ornlrı 1/20, 1/30 ve 1/50 koşullrınd ktive edilmiş numunelerin SEM görüntüleri Şekil 4 te verilmiştir. c d Şekil 4. )Meknik ktive edilmemiş; ) 1/20, c) 1/30, d) 1/50 ktı/ilye ornınd meknik ktivsyon sonrsı konsntrenin SEM görüntüleri

6 H.GUL et l./ ISITES2017 Bku - Azerijn 1724 Şekil 4 te görüldüğü gii öğütülmüş nck ktive edilmemiş cevhere göre ktive edilmiş tnelerin dh küçük, dh homojen ve dh küresele ykın tneler olduklrı görülmektedir. Bu d prtiküllerin, küçülmenin ynı sır ilyelerin rsındki oşluklrın şekline uym eğilimlerini göstermektedir. Şekil 4c de 1/30 ktı/ilye ornınd 2 st süreyle ktive edilmiş numunenin prtikül oyutu 1/20 ye göre dh d küçülmüştür. Ayrıc prtiküllerin de dh homojen ve genel nlmd dh ince hle geldiği (zı iri prtiküller uluns d), nlşılmktdır. 1/30 ktı/ilye ornınd rtn sürelerde numunelerin SEM görüntüleri incelenmiş ve sonuçlr Şekil 5 te verilmiştir. Şekil 5. 1/30 ktı-ilye ornınd ) 4 st, ) 6 st meknik ktivsyon sonrsı konsntrenin SEM görüntüleri Şekil 5 den görüldüğü gii rtn ktivsyon süresi ile numunelerin genel nlmd oyutlrının dh iri olmlrı, idel ktivsyonun 1/30 d 2 stlik sürede ypıln olduğunu isptlmktdır. Bunun seei, rtn sürede morflşmdn ziyde prtikülerin glomere olm eğilimi ve u seeple ktivsyon şiddetinin dh z olmsı şeklinde çıklnilir. Sonuçlr Meknik ktivsyon süresinin ve ktı-ilye ornının Çyeli sülfürlü konsntresine etkisi incelenmiştir. Ypıln SEM ve XRD testleri neticesinde optimum şrtlrın 1/30 ktı/ilye ornın ship numunelerde ve 2 stlik ktivsyon sürelerinde elde edildiği sonucun vrılmıştır. Artn ilye ornının ve ynı zmnd meknik ktivsyon süresinin meknik ktivsyon olumsuz yönde etki ettiği gözlemlenmiştir. Artn ilye ornının çrpışm mesfesini zlttığındn dolyı morflşm miktrınd zlm meydn gelmiştir. Artn sürelerde ise numunelerin tekrr glomersyon eğiliminde olduğu sonucun vrılmıştır.

7 H.GUL et l./ ISITES2017 Bku - Azerijn 1725 Refernslr [1] Kilvuz O. Bkır, mdencilik n plnı özel ihtiss komisyonu, Demir dışı metl mdenleri çlışm gruu rporu, T.C. Bşknlık Devlet Plnlm Teşkiltı Müsteşrlığı Yyın No: DPT 2121-ÖİK:326, Mrt, [2] Nielsen NC. Copper. 2nd ed. New York: John Wiley nd Sons; [3] Uzun H, Çevirmen B. Rize-çyeli-mdenköy kır-çinko-kurşun kompleks sülfürlü cevherinin flotsyonl zenginleştirimesinde yeni ir yöntem: SO2 sıck flotsyonu. 7. Türkiye Mdencilik ve Bilimsel Kongresi, 1981, s , Ankr. [4] Blz P. Extrctive metllurgy of ctivted minerl. Elsevier Science B.V [5] Celep O, Alp İ. Krıştırmlı değirmenler ile ince öğütmenin refrkter ltın cevherlerine uygulnilirliğinin incelenmesi. Mdencilik, 2008;47: [6] Krtl M, Alty FM, Uysl M, Gül H, Krslıoğlu R, Alp A. Metlik mdenlerin işlenmesinde pirometlurjik prosesler yerine dh çevreci proseslerin kullnımının yygınlşmsı ve önemi, Çevre Sempozyumu, 2013, s , Gümüşhne. [7] Krtl M, Demirel S, Uysl M, Alp A. Çyeli sülfürlü kır cevherinin direkt liçine meknik Aktivsyon ve yükseltgeyicinin etkisi. Türkiye 24. uluslrrsı mdencilik kongresi, 2015, s , Antly.