MTA Dergisi 127, 103-108, 2003 YOZGAT BÖLGESİ GRANİTLERİNİN FELDİSPAT YÖNÜNDEN ZENGİNLEŞTİRİLMESİ Saruhan SAKLAR* ve Ceynur OKTAY* ÖZ.- Bu çalışmada, Yozgat bölgesinde bulunan Sarıhacılı ve Kayabağı granit yatakları için feldispat zenginleştirme çalışması yapılmıştır. Çalışılan numunelerde kirlilik oluşturan ana mineraller mika ve demir oksit mineralleri olup, bunlar kayaçların demir içeriğinin artmasına neden olmaktadır (%2.37 ve %1.76 Fe 2 ). Granitlerin demir içeriklerinin düşürülebilmesi için manyetik ayırım ve flotasyon yöntemleri denenmiştir. Manyetik ayırım sonrası granitlerin demir içerikleri sırasıyla %0.22 ve %0.20 Fe 2 değerlerine düşürülmüştür. Flotasyon deneyleri ise mika ve oksit flotasyonu olmak üzere iki şekilde gerçekleştirilmiştir. Mika flotasyonunda amin tipi katyonik bir toplayıcı, oksit flotasyonunda ise Na-oleat ve sülfonat tipi anyonik toplayıcılar denenmiştir. Numunelerin demir içerikleri flotasyon yöntemi ile %0.08 ve %0.12 Fe 2 'e düşürülmüştür. Ayrıca, 1250 C'de yapılan pişme testleri, her iki yöntemle elde edilen konsantreler için parlak ve beyazımsı renkte pişme veren ürünlerin elde edilebileceğini ortaya koymuştur. GİRİŞ Feltspatlar; seramik ve cam üretiminde kullanılan önemli bir endüstriyel hammadde grubudur. Kimyasal bileşimleri, özellikle alkali (K 2 O ve Na 2 O) ve alümina içerikleri (AI 2 ) feldispatların kalitelerini belirler. Diğer taraftan feldispatların mineralojik yapılarında bulunabilen demir ve titan mineralleri, renk verici özelliklerinden dolayı istenmezler. Feldispat cevherlerinde gözlenen başlıca kirlilik unsuru mineraller; titan için rutil ve sfen, demir oksitler için garnet, hematit, hornblend, turmalin, vb. ve biyotit, muskovit gibi mika mineralleridir. (Saklar ve diğerleri, 2003) Feldispatların zenginleştirilmesinde ana hedef, renk verici minerallerin cevherden uzaklaştırılmasına dayanır (Bayraktar ve diğerleri, 1998). Manyetik ayırım, feldispatların zenginleştirilmesinde maliyet ve basitlik açısından uygun yöntem olarak görünmektedir. Ancak, sfen ve rutil gibi titan minerallerinin manyetik alınganlıklarının çok düşük olması, ayrıca bu alanda kullanılan manyetik ayırıcıların belli bir boyut inceliğine kadar verimli ayırım yapabilmeleri nedeniyle uygulamada mineralojiye bağlı olarak genelde flotasyon yöntemi seçilir. Türk seramik sektörü, son 20 yılda büyük bir gelişme göstermiştir. Bu süreç içinde, seramik üreticilerinin hammadde gereksinimleri büyük ölçüde Menderes Masifinden sağlanmıştır. Menderes Masifi; yüksek alkali içeriğine sahip, düşük demir içerikli, birincil kalite feldispat yataklarına sahiptir (Bayraktar ve Çakır, 2002). Bu konudaki araştırma çalışmalarının çoğunluğu Menderes Masifi cevherleri için yapılmıştır (Bayraktar ve diğerleri, 1997; Karagüzel ve diğerleri, 2000; Akar ve diğerleri, 2000; Çelik ve diğerleri, 2001). Ülkemizde, Menderes Masifinin dışında, özelliklede Orta Anadolu bölgesi içinde, alkali içerikleri %7-14 arasında değişebilen büyük feldispat yatakları mevcuttur. Son yıllarda MTA, Yozgat ve Kırşehir gibi bölgelerde feldispat arama ve zenginleştirme çalışmaları yürütmektedir (Sayın, 1990; Kırıkoğlu ve diğerleri, 1999; Doğan ve diğerleri, 2002 a,b).
104 Saruhan SAKLAR ve Ceynur OKTAY Bu çalışmada Yozgat-Sarıhacılı ve Kayabağı bölgelerindeki granitik kayaçların seramik hammaddesi olarak kullanılabilmeleri için, manyetik ayırım ve flotasyon yöntemleri ile zenginleştirilmeleri araştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar ve kimyasal analizler MTA Genel Müdürlüğü Maden Analizleri ve Teknoloji Dairesi (MAT) laboratuvarlarında gerçekleştirilmiştir. YÖNTEM Deneysel çalışmalarda Yozgat-Sarıhacılı ve Yozgat-Kayabağı granitleri kullanılmıştır. Her iki granitik kayacın mineralojik yapısında genel olarak; ortoklaz, plâjiyoklâz ve kuvars bulunmaktadır. Ayrıca, biyotit, muskovit, hematit ve az miktarda rutil, renk verici mineraller olarak kayaç bünyesinde yer almaktadır. Sarıhacılı ve Kayabağı granitlerinin mineralojik yapıları için birbirlerinin benzerleri olduğu söylenebilir. Çünkü bu yataklar, aynı Masifte bulunmakta ve harita üzerindeki konumları birbirine yakındır. Bu durum çizelge 1'de verilen kimyasal analiz sonuçlarından da görülebilir. Kimyasal analizler MTA Genel Müdürlüğü MAT Dairesi analiz laboratuvarlarında yapılmıştır. Deneylerde kullanılan yöntemler; manyetik ayırım ve flotasyon ile zenginleştirmedir. Endüstriyel olarak talep edilen, cevherin basit ve düşük maliyetli bir yöntem olan manyetik ayırım ile zenginleştirilmesidir. Fakat, cevher mineralojisi manyetik ayırım ile zenginleştirmeye uygun değilse ve üretim maliyetleri üretilecek konsantre satış maliyeti göz önüne alındığında kabul edilebilir sınırlar içerisindeyse, flotasyon yöntemine başvurulmaktadır. Bunun nedeni serbestleşme tane boyutunun ince boyutlarda olması veya ayrılmak istenilen minerallerin manyetik duyarlılığa sahip olmamasıdır (Örneğin rutil ve sfen). ZENGİNLEŞTİRME DENEYLERİ Numuneler öncelikle çeneli ve konik kırıcılar kullanılarak 10-15 cm boyutundan -1 cm boyutuna indirilmiştir. Daha sonra merdaneli kırıcı ile kapalı devre kırma yapılarak her iki numunenin tamamı -2 mm boyutuna indirilmiştir. Manyetik ayırım deneyleri için kırılan numuneler, eleme ile -600+75 um boyut aralığında sınıflandırılmıştır. Elek üstü malzeme merdaneli kırıcıdan 1 mm boyut aralığında geçirilerek, numunenin tamamının -600 um'a indirilmesi sağlanmıştır. Flotasyon deneyleri için ise -2 mm'ye kırılan numuneler, serbestleşme boyutları olan -170 mm'a seramik değirmende öğütülerek hazırlanmıştır. (Şek. 1)
YOZGAT BÖLGESi GRANİTLERİNİN FELDİSPAT YÖNÜNDEN ZENGİNLEŞTİRİLMESİ 105 Manyetik ayırım deneylerinde, yüksek alan şiddetli sabit mıknatıslı rulo tipi kuru manyetik ayırıcı (permroll) kullanılmıştır. Numuneler, manyetik ayırıcıdan iki defa geçirilmiş, böylece yakalanma olasılığını artırarak manyetik özellik gösteren (renk verici) minerallerin daha iyi ayrılması amaçlanmıştır. Numunelerin demir içeriklerinin daha fazla düşürülebilmesi için flotasyon deneyleri de yapılmıştır. Flotasyon deneyleri, mika ve oksit flotasyonu olmak üzere iki şekilde gerçekleştirilmiştir. Mika flotasyonunda amin tipi katyonik bir toplayıcı, oksit flotasyonunda ise Na-oleat ve sülfonat tipi anyonik toplayıcılar (Cytec-R825) denenmiştir. Flotasyon deneylerinden önce şlam (-25mm), yöntemi ile dört kademede uzaklaştırılmıştır. (Saklar ve diğerleri, 2000) Şlam miktarının ağırlıkça ortalaması %15-16'dır. Flotasyon deneylerinin optimum koşulları çizelge-2'de verilmiştir (Oktay ve Saklar, 2002): Deneysel bulguların değerlendirilmesi için manyetik ayırım ve flotasyon deneyleri ile elde edilen feldispat-kuvars konsantrelerinin kimyasal analizleri ve pişme testleri kullanılmıştır.
106 Saruhan SAKLAR ve Ceynur OKTAY SONUÇLAR Sarıhacılı ve Kayabağı granitlerinin, permroll tipi manyetik ayırıcı ile elde edilen manyetik olmayan feldispat-kuvars konsantrelerinin kimyasal analiz sonuçları çizelge 3'de verilmiştir. Numunelerin demir içerikleri seramik sanayii için bir miktar yüksek olmakla birlikte %0.2'ye kadar düşürülmüştür. Konsantrelerin 1250 C'de yapılan pişme testleri beyazımsı-krem renkte pişme rengi vermiş ve kimyasal analiz değerleri ile uyumlu sonuçlar göstermiştir.
YOZGAT BÖLGESi GRANİTLERİNİN FELDİSPAT YÖNÜNDEN ZENGİNLEŞTİRİLMESİ 107 Her iki granit örneği için mika flotasyonları aynı koşullarda yapılmıştır. Ağırlıkça yüzdürülen mika miktarı, Sarıhacılı numunesinde %10, Kayabağı'nda %6 olmuştur. Oksit flotasyonunda her iki toplayıcı için de sonuçlar çizelge 3'te verilmektedir. Sarıhacılı örneğinin kimyasal içerik ve pişme testi sonuçları en iyi olan flotasyon konsantreleri Na-oleat ile % 79, R825 ile % 81 ağırlık veriminde elde edilmiştir. Kayabağı numunesinde de benzer sonuçlar alınmış, en iyi flotasyon konsantreleri Na-oleat ve R825 için %85 ağırlık verimi ile sağlanabilmiştir. Her iki granitin benzer kimyasal içerik ve mineralojik yapıda olmasından dolayı benzer sonuçlar alınmıştır. Flotasyon konsantrelerinin pişme testleri de, oleat ve sülfonat reaktifleri kullanımlarında benzer beyazımsı-krem renkte sonuçlar göstermiştir. Bilindiği gibi pişme testlerinde elde edilen renk farklılıkları, numunedeki demir ve titan içeriklerinin toplamından kaynaklanmaktadır (Bayraktar ve diğerleri, 1997). çizelge 3'te ki değerlerden açıkça görülebileceği gibi Na-oleat ve R825 konsantrelerinin demir ve titan içeriklerinde belirgin bir farklılık yoktur. Bu nedenle pişme
108 Saruhan SAKLAR ve Ceynur OKTAY renkleri de birbirlerine benzemektedir. Fakat Na-oleat'ın kullanıldığı ph aralığı doğal ph'dır. R825 ise asidik ph'da iyi sonuç vermektedir. Reaktif tüketimi ve doğal ortamda çalışmanın sağlayacağı avantajlardan dolayı oleat tipi toplayıcının daha kullanışlı olduğu söylenebilir. Elde edilen sonuçlar, Yozgat bölgesi granitik kayaçlarının manyetik ayırım veya flotasyonla zenginleştirilebileceğini göstermektedir. Talep edilen demir içeriği ve ağırlık verimine göre, uygun olan yöntem seçilip geliştirilebilir. Sarıhacılı ve Kayabağı gibi Orta Anadolu bölgesinde yer alan yatakların ana avantajı, bunların düşük titanyum içeriğine sahip olmalarıdır. Ayrıca rezerv olarak büyük hacme sahiptirler. Fakat demir içeriklerinin manyetik ayırım veya flotasyon gibi bir yöntemle düşürülmesi gerekmektedir. Seramik ve cam sektörlerinin gelecek için potansiyel belirleme ve değerlendirme çalışmalarında, Menderes Masifinin yanı sıra Orta Anadolu bölgemizde bulunan yataklar da göz önüne alınmalı ve bunlar üzerinde ayrıntılı çalışmalar sürdürülmelidir. DEĞİNİLEN BELGELER Yayına verildiği tarih, 16 Nisan 2003 Akar, G.; Seyrankaya, A.; Güler, E. ve Akar, A., 2000, Removal of heavy minerals from albite of Muğla-Milas district by froth flotation: Özbayoğlu, G., Hoşten, Ç., Atalay, M.Ü., Hiçyılmaz, C., Arol, A.I., eds., Mineral Processing on the Verge of the 21 st Century, A.A.Balkema-Roterdam,317-321. Bayraktar, l.; Ersayın, S. ve Gülsoy, Ö.Y., 1997, Upgrading titanium bearing Na-feldspar by flotation using sulphonates, succinamate and soaps of vegetable oils: Minerals Engineering, 1/12, 1363-1374 Bayraktar, İ.; Ersayın, S. ve Gülsoy, Ö. Y., 1998, Magnetic separation and flotation of albite ore: Atak, S., Önal, G., Çelik, M.S., eds., Innovations in Mineral and Coal Processing, A.A.Balkema-Roterdam, 315-318. ve Çakır, U., 2002, Ouality feldspar production at Çine Akmaden: Industrial Minerals, May, 56-59. Çelik, M.S.; Pehlivanoğlu, B.; Aslanbaş, A ve Asmatülü, R., 2001, Flotation of colored impurities from feldspar ores: Minerals and Metallurgical Processing, 18/2, 101-105. Doğan, R.; Kuşçu, E.; Zimitoğlu, O.; Önenç, D.l.; Ayaz, E. ve Reçber, A., 2002 a, The igneous rocks and ore deposits at the southern part of Yozgat: Abstracts of the 55th Geological Congress of Turkey, 70-71., Ayaz, E.; Önenç, D.l.; Uçar, K. ve Zimitoğlu, O., 2002 b, igneous rocks and ore deposits at the northern part of Kırşehir: Abstracts of the 55th Geological Congress of Turkey, 74-75 Karagüzel, C.; Yamık, A ve Bentli, L, 2000, Beneficiation of Simav-Dağardı feldspar by flotation: Özbayoğlu, G., Hoşten, Ç., Atalay, M.Ü., Hiçyılmaz, C., Arol, A.I., eds., Mineral Processing on the Verge of the 21 st Century, A.A.Balkema-Roterdam, 331-333. Kırıkoğlu, M. ve Ağrılı, H., 1999, Orta Anadolu Aksaray-Nevşehir civarı endüstriyel hammadde kaynakları prospeksiyon raporu: MTA Rap. no 10227 (yayımlanmamış), Ankara. Oktay, C. ve Saklar, S., 2002, Yozgat Merkez Sarıhacılı Köyü ve Kayabağı mevkii granitlerinin zenginleştirme çalışmaları: MTA Rap. no 2294 (yayımlanmamış), Ankara. Saklar, S.; Bayraktar, l. ve Öner, M., 2000, İnce tane boyu analizinde kullanılan yöntemler: Madencilik, Haziran, 29-47. ; Oktay, C.; Karadeniz, M. ve Gürsu, S., 2003, Feldspar benefication from Manisa- Alaşehir pegmatites, Özbayoğlu, G., eds. 18 th Intertanional Mining Congress and Exhibition (IMCET), 457-459 Sayın, A., 1990, Kırşehir-Kaman feldspat sahaları maden jeolojisi raporları: MTA Rap. no 9163-66, (yayımlanmamış), Ankara.