KÖMÜR YÜZDÜRME-BATIRMA DENEYLERİ

Transkript

1 İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KÖMÜR HAZIRLAMA DERSİ KÖMÜR YÜZDÜRME-BATIRMA DENEYLERİ Doç. Dr. İlgin KURŞUN Araş. Gör. İsmail DEMİR Araş. Gör. Mert TERZİ Doç. Dr. Kenan ÇİNKU Araş. Gör. Can GÜNGÖREN

2 Kömür Temiz Kömür (Organik Malzeme) Nem İnorganik Malzeme (Mineral Maddeler)

3 TUVENAN KÖMÜR (Brüt Kömür) Klasik Kömür Yıkama Tesisi Akım Şeması ELEK (100 veya 150 mm) Parça Kömür Hazırlama Veya KIRMA Krible (İri parça temiz kömür) Şist İri Kömür Yıkama Tasnif Elekleri -6 mm İnce Kömür Yıkama Lave Şist Mikst +50 mm mm mm 10-6 mm Şist Mikst Lave Süzgeç Eleği 0.5 mm Yıkama -0.5 mm -0.5 mm mm -0.5 mm Şist Lave -6 mm

4 İnce Kömür Yıkama Yöntemlerinin Verimlerinin Karşılaştırılması Verim Flotasyon Spiral Ağır ortam siklonu Su siklonu Jig Sarsıntılı Sarsıntılı masa masa Tane boyutu, mikron

5 100,00 90,00 KOZLU YÜZDÜRME BATIRMA DENEY NUMUNESİ ELEK ANALİZİ 80,00 70,00 % eü ea 60, ,35 0,00 100,00 50, ,04 37,35 62,65 40, ,26 64,39 35,61 30, ,34 81,66 18,34 20, ,00 100,00 0,00 10,00 0,00 Kozlu Yüzdürme Batırma Numunesi Elek Eğrileri ea eü Zonguldak-Kozlu Kömürü % Nem Kaybı Saat Nem (%) 0 0,00 1 1,41 2 2,02 3 2,55 4 3,00 5 3,22 6 3,33 7 3,39

6 Kül Analizi: TS ISO 1171 standardına göre -212µ tane boyutunda 1,000±0,005 gram numune 815±10ºC ye ısıtılmış fırında kül analizleri yapılmıştır. Kül analizi sırasında kuru kömürler kullanılmış olup fırın içerisine yerleştirilen krozelerin çatlamaması ve deney standardında belirtildiği üzere sıcaklık kademeli olarak arttırılmıştır. 15 dakika arayla ve 815ºC ye sıcaklığa getirilen fırın 815ºC de 1 saat bekletilmiştir. Bu süre sonunda kapatılan fırın 100ºC ye kadar fırın içerisinde soğumaya bırakılmıştır. Fırın sıcaklığı 100ºC ye ulaştığında krozeler vakit kaybetmeden fırından alınıp desikatöre yerleştirilmiştir. 30 dakika beklenerek oda sıcaklığına gelmesi beklenen krozeler yine vakit geçirmeden hassas terazi yardımıyla tartılıp tartımlar not edilmiştir.

7 Yoğunluk Analizi Yoğunlukları belirlemek için 50ml lik piknometre seçilmiştir. Yoğunluk deneylerinde 212µ açıklıklı elekten geçecek numuneler kullanılmıştır. Tüm yoğunluk deneylerinde distile su kullanılmıştır. Kömürlerin su sevmezlik (hidrofobluk) özellikleri nedeniyle piknometre içerisine numunelerin ıslanması amacıyla ıslatma reaktifi olarak hacimce %5 lik hazırlanan sodyum dodesil sülfat (SDS) kullanılmıştır. Piknometre içerisine konulan numunenin iyice ıslanması için 10ml SDS ve 10ml distile su pipetle piknometre içerisine hafifçe doldurulmuştur. Köpük oluşturmadan hafifçe çalkalanarak numunelerin yeterince ıslanması sağlandıktan sonra piknometre boğazına kadar distile su konulmuştur. Boş piknometre tartılıp not edildikten sonra, piknometreye numune konularak tekrar tartılmış ve tartım not edilmiştir. Islatma reaktifi ve su eklendikten sonra tekrar tartılarak tartım not edilmiştir. En son piknometre tamamen boşaltıldıktan sonra sadece saf su konularak tartım alınmıştır. Bu tartımlar sonucu aşağıdaki formülden faydalanarak kömür numunelerinin yoğunlukları hesap edilmiştir. Yoğunluk={[(P+N)-(P)]*(100-%Nem)}/{[((P+N)-(P))*(100-%Nem)]+[100*((P+S)-(P+S+N))]} P:Boş piknometre ağırlığı S:Su ağırlığı N:Numune ağırlığı

8 Numune Bölgesi Uçucu Madde ı (%) (Kuru) Kül içeriği (%) (Kuru) Toplam Kükürt İçeriği (%) (Kuru) Üst Isıl Değer (Kcal/kg) Alt Isıl Değer (Kcal/kg) Yoğunluk (g/cm 3 ) İnorganik Madde ı (%) Zonguldak-Kozlu ,31 Numune Bölgesi P P+S P+N P+N+S Nem % Yoğunluk Kozlu 25, , , ,6845 3,3900 1, P:Boş piknometre ağırlığı, S:Su ağırlığı, N:Numune ağırlığı Numune Bölgesi C % H % N % S % Kozlu Yüzdürme-Batırma ΣC Yanabilir Kül (-4mm+0,5mm) % % Verim % Kozlu +1,6 Yüzen 80,02 81,19 90,45 8,00 K ozlu -1,6 Batan 19,98 28,29 9,55 61,10 Kozlu Beslenen ,62 100,00 18,61

9

10

11

12

13 YÜZDÜRME BATIRMA DENEYLERİNDE KULLANILAN AĞIR SIVILARIN HAZIRLANMASI 1)Organik Sıvılar 2)İnorganik Tuzların Çözeltileri 3)Ağır Ortam Süspansiyonlarında Kullanılan Katı Maddeler Organik Sıvılar Organik Sıvı Formül Özgül Ağırlık g/cm 3 Petrol eteri Alkol Aseton Toluen Metileniyodür Tetrabrom Etan Bromoform Metilenbromür Karbontetraklorür -- C 2 H 5 OH CH 3 COOCH 3 C 6 H 5 CH 3 CH 2 I 2 C 2 H 2 Br 4 CHBr 3 CH 2 Br 2 CCl Karıştırıcı Sıvı CCl 4 Alkol, CCl 4, Kloroform Alkol, CCl 4 -- Bütün organik sıvılar

14 İnorganik Tuzların Çözeltileri İnorganik Tuz Formül Özgül Ağırlık g/cm 3 Kalsiyumklorür Çinkoklorür CaCl ZnCl En Yüksek Özgül Ağırlık g/cm Ağır Ortam Süspansiyonlarında Kullanılan Katı Maddeler Madde Özgül Ağırlık Süspansiyon Özgül Ağırlığı (maksimum) Süspansiyon Özgül Ağırlığı (ortalama) Geri Kazanılması Ferrosilikon (FeSi) Manyetit (Fe 3 O 4 ) Galen (PbS) Kuvars (SiO 2 ) den az Yaş. man.ayır. Yaş. man.ayır. Flotasyon Sedimantasyon

15 Yüzdürme-Batırma Deneyleri

16 Yüzdürme-Batırma Deneylerinin En Düşük Yoğunluktan Başlayarak Yapılışına Ait Bir Örnek

17 Yüzdürme-Batırma Deneyi Akım Şeması Kül Numune Yüzen % X % Y X 1 Y Yüzen + Batan X 2 Y Yüzen X 3 Y 3 Batan Batan X 4 Y 4 X C Y C

18 Yoğunluk Aralığındaki Malzeme Toplam Yüzen Toplam Batan ± 0.1 Yoğ. Malzeme Yoğunluk Aralığı (g) % M Kül % K M x K % Σ M Σ M x K Kül % % Σ M Kül % Yoğ. ± 0.1 Yoğ. Malzeme ı, % (a) (1) (b) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) TOPLAM

19 Yüzdürme-Batırma Çizelgesi Örneği Yoğunluk Aralığı Yoğunluk Aralığındaki Malzeme Toplam Yüzen Toplam Batan ± 0.1 Yoğ. Malzeme (g) % M Kül % K M x K % Σ M Σ M x K Kül % ΣM % Σ M Kül % Yoğ. ± 0.1 Yoğ. Malzeme ı, ΣM % (a) (1) (b) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) TOPLAM Kolon No 1,2, Hesaplanış Şekli Yüzdürme Batırma Deneylerinden Kolon(2) nin % ye dönüştürülmesiyle Kolon (3) X Kolon (4) Kolon (3) ün alt alta toplanmasıyla Kolon (5) in alt alta toplanmasıyla Kolon (7) / Kolon (6) Kolon (3) ün aşağıdan yukarı doğru toplanmasıyla Kolon (5) in aşağıdan yukarı doğru toplanmasıyla Kolon (10) / Kolon (9) Kolon (1) deki yoğunluklar En düşük ve en yüksek yoğunluklar atıldıktan sonra kalan yoğunluklarda bir alt ve bir üst yoğunluktaki malzemenin toplam miktarı

23 Yüzdürme-Batırma Çizelgesi Örneği Yoğunluk Aralığı Yoğunluk Aralığındaki Malzeme Toplam Yüzen Toplam Batan ± 0.1 Yoğ. Malzeme (g) % M Kül % K M x K % Σ M Kül % ΣM % Σ M Kül % Yoğ. ± 0.1 Yoğ. Malzeme ı, ΣM % (a) (1) (b) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) TOPLAM Kolon No 1,2, Hesaplanış Şekli Yüzdürme Batırma Deneylerinden Kolon(2) nin % ye dönüştürülmesiyle Kolon (3) X Kolon (4) Kolon (3) ün alt alta toplanmasıyla Kolon (5) in alt alta toplanmasıyla Kolon (7) / Kolon (6) Kolon (3) ün aşağıdan yukarı doğru toplanmasıyla Kolon (5) in aşağıdan yukarı doğru toplanmasıyla Kolon (10) / Kolon (9) Kolon (1) deki yoğunluklar En düşük ve en yüksek yoğunluklar atıldıktan sonra kalan yoğunluklarda bir alt ve bir üst yoğunluktaki malzemenin toplam miktarı

30

31 Kömür Yıkama Eğrileri 1) Yüzen Eğrisi 6. ve 8. kolonlar 2) Batan Eğrisi 9. ve 11. kolonlar 3) Parça Kül Eğrisi yoğunluk çizgileri ile 4. kolon 4) Yoğunluk Eğrisi yoğunluk çizgileri ile yoğunluk ekseninin kesişimi 5) ±0.1 Yoğunluğundaki Malzeme Eğrisi 12. ve 13. kolonlar

32

33

34

35

36

37

38 ± 0.1 Yoğunluğundaki Malzeme Yüzdeleri İle Ayırmanın Güçlük veya Kolaylık Derecesi ± 0.1 Yoğunluğundaki Malzeme ı, % > 20 Ayırmanın Güçlük veya Kolaylık Derecesi Çok kolay Kolay Orta güçlükte Güç Çok güç

39 Örnek 1: 1,65 yoğunluğunda hazırlanan bir ağır ortamda ayırma kolay mı olur, zor mu olur?

40

41 Örnek 2: 1,65 yoğunluğunda ayırma yapıldığı zaman elde edilecek temiz kömür ve artığın miktar ve kül yüzdeleri ne olur?

42

43 Örnek 3: 1,60 yoğunluğunda ayırma yapıldığı zaman elde edilen temiz kömürdeki en yüksek küllü parçanın kül yüzdesi ile artıktaki en düşük küllü parçanın kül yüzdesi nedir?

44

45 Örnek 4: %15 küllü temiz kömür elde etmek için hangi yoğunlukta ayırma yapmak gerekir?

46

47 M-EĞRİSİ (MAYER EĞRİSİ) Genel olarak kömür yıkama işlemlerinde, tuvenan kömür üç ürüne ayrılır. Temiz Kömür (Lave) Ara Ürün (Mikst) Artık (Şist) Yıkama eğrileri sadece iki ürünlü yıkama işlemlerinde, lave ve şist miktarlarını, kül içeriklerini ve yıkama yoğunluklarını saptamaya uygundur. Üç ürünlü bir yıkama işleminde aynı bilgileri elde etmek için, iki grup yıkama eğrisinin çizilmesi gerekmektedir. M-Eğrisi üç ürünlü bir yıkama işleminde (2 yoğunluk kullanılarak) bilinmesi gerekli tüm bilgileri (miktar, kül ve ayırma yoğunluklarını) tek bir yıkama eğrisinde verir.

48 M-Eğrisi Verileri 1 2 (A) Yoğunlu k Aralığı Yüzen Ürün ı % (B) Kül % Σ (A) Toplam Yüzen Ürün Ağırlığı % (AxB) Kül ı Σ (AxB) Toplam Kül ı Σ (AxB) Σ (A) Ortalama Kül % A B C D E F G

49 M-Eğrisi

50 1 2 (A) Yoğunluk Aralığı Yüzen Ürün ı % (B) Kül % Σ (A) Toplam Yüzen Ürün Ağırlığı % (AxB) Kül ı Σ (AxB) Toplam Kül ı Σ (AxB) Σ (A) Ortalama Kül % A B C D E F G M-Eğrisinin Çizimi: 4. ve 6. kolonlar kullanılır Yoğunluğunda Ayırma Yapılması Durumunda Oluşan Lave, Mikst ve Şist ları ve Kül % leri Lave Külünün Saptanması: 1.60 yoğunluk için C noktası yüzen kömür miktarını verir. OC doğrusunun X eksenini kestiği yer Lave külünü verir. Mikst Külünün Saptanması: yoğunluklarındaki yüzen miktarlar C ve F noktalarıdır. Bu noktalar birleştirilerek oluşturulan doğruya paralel olup O noktasından başlayan doğrunun X eksenini kestiği nokta Mikst külünü verir. Şist Külünün Saptanması: 1.90 yoğunluğunda yüzen kömür miktarı F noktasıdır. FG noktaları birleştirilerek oluşturulan doğruya paralel O noktasından başlayan doğrunun X eksenini kestiği nokta Şist külünü verir. Tüvenan Kömür Külünün Saptanması: OG noktaları birleştirilerek oluşturulan doğrunun X eksenini kestiği nokta Tüvenan kömürün külünü verir. Lave-Mikst Karışımı Kömürün Külünün Saptanması: OF doğrusunun X eksenini kestiği nokta Lave-Mikst Karışımı kömürün külünü verir. Lavede En Yüksek Küllü Parçanın Külünün Saptanması: C noktasında M- Eğrisine teğet çizilerek oluşturulan doğruya paralel O noktasından başlayan doğrunun X eksenini kestiği nokta Lavede En Yüksek Küllü Parçanın külünü verir. Lave, Mikst ve Şist larının Saptanması: 1.60 yoğunluğunda Lave ı (C) %55.7, 1.90 yoğunluğunda elde edilen Lave+Mikst ı (F) %64.1 dir. Bu miktardan Lave miktarı çıkarılırsa Mikst ı %8.4 bulunur. Toplam miktar %100 olduğuna göre %64.1 çıkarılırsa Şist ı %35.9 olarak bulunur.

51

52 M-Eğrisinin Çizimi: 4. ve 6. kolonlar kullanılır Yoğunluğunda Ayırma Yapılması Durumunda Oluşan Lave, Mikst ve Şist ları ve Kül % leri Lave Külünün Saptanması: 1.60 yoğunluk için C noktası yüzen kömür miktarını verir. OC doğrusunun X eksenini kestiği yer Lave külünü verir. Mikst Külünün Saptanması: yoğunluklarındaki yüzen miktarlar C ve F noktalarıdır. Bu noktalar birleştirilerek oluşturulan doğruya paralel olup O noktasından başlayan doğrunun X eksenini kestiği nokta Mikst külünü verir. Şist Külünün Saptanması: 1.90 yoğunluğunda yüzen kömür miktarı F noktasıdır. FG noktaları birleştirilerek oluşturulan doğruya paralel O noktasından başlayan doğrunun X eksenini kestiği nokta Şist külünü verir. Tüvenan Kömür Külünün Saptanması: OG noktaları birleştirilerek oluşturulan doğrunun X eksenini kestiği nokta Tüvenan kömürün külünü verir. Lave-Mikst Karışımı Kömürün Külünün Saptanması: OF doğrusunun X eksenini kestiği nokta Lave-Mikst Karışımı kömürün külünü verir. Lavede En Yüksek Küllü Parçanın Külünün Saptanması: C noktasında M-Eğrisine teğet çizilerek oluşturulan doğruya paralel O noktasından başlayan doğrunun X eksenini kestiği nokta Lavede En Yüksek Küllü Parçanın külünü verir. Lave, Mikst ve Şist larının Saptanması: 1.60 yoğunluğunda Lave ı (C) %55.7, 1.90 yoğunluğunda elde edilen Lave+Mikst ı (F) %64.1 dir. Bu miktardan Lave miktarı çıkarılırsa Mikst ı %8.4 bulunur. Toplam miktar %100 olduğuna göre %64.1 çıkarılırsa Şist ı %35.9 olarak bulunur.

53 M-Eğrisinin Türleri Çok Az Çok Temiz Kömür Tuvenan Kömür Az Çok Çok Ara ürün Toplam Yüzen Ürün ı, % 0 50 Az Az Az Artık 100 Ortalama Kül, %

54

55 Kaynaklar: ATEŞOK, G., 1986, Kömür Hazırlama, İTÜ Maden Fakültesi, İstanbul, 190 s. ATEŞOK, G., 2004, Kömür Hazırlama ve Teknolojisi, Yurt Madenciliğini Geliştirme Vakfı Yayınları, İstanbul, 376 s., ISBN Yrd. Doç. Dr. Hasan HACIFAZLIOĞLU Kömür hazırlama ders sunumu TS ISO 1171 TS ISO 5072