1. DENEY HAZIRLIK SORULARI İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 00321 CEVHER HAZIRLAMA LABORATUVARI l ÖĞÜTME DENEY FÖYÜ a) Bir cevher hazırlama terimi olarak Öğütme nedir? Öğütme tane boyu ne demektir? b) Cevher hazırlama ve zenginleştirme işlemleri açısından öğütmenin temel amaç(lar)ı nedir? Belirtiniz. c) Taneli malzemelerde yığın yoğunluğu ne demektir? Eşit ağırlıktaki iki çelik bilya yığınından birinci yığında büyük çaplı, ikinci yığında ise daha küçük çaplı bilyalar kullanılmıştır. Bu iki bilya yığınının yığın hacimlerini ve yığın yoğunluklarını mukayese ediniz? d) Boyu çapına eşit ve 20 cm ölçüsünde olan laboratuvar ölçekli ve silindir biçimli bilyalı değirmene,1 m 3 ünün ağırlığı 4600 kg olan öğütücü ortamdan (çelik bilya) değirmen iç hacminin %30 luk kısmını dolduracak kadar şarj edilecektir. Buna göre; i) Değirmene doldurulması gereken bilya miktarı kaç kg dır? Hesaplayınız. ii) Bu işlem için çapı 2 cm ve yoğunluğu 7,5 g/cm 3 olan bilyalardan kaç adet kullanılmalıdır? Hesaplayınız. 2. GİRİŞ Kırma işlemine kıyasla daha küçük tane boylarında yapılan boyut küçültme işlemine öğütme denir. Öğütme, boyut küçültme işlemlerinin son aşamasıdır ve başarılı bir cevher zenginleştirme işleminin gerçekleştirilmesinde kilit rol oynamaktadır. Cevher hazırlama ve zenginleştirme işlemleri açısından boyut küçültmenin en önemli amaçlarından biri tane serbestleşmesini sağlamaktır. Çünkü, özellikle fiziksel zenginleştirme işlemlerinde, kazanılmak istenen mineral(ler)in serbestleşme boyutuna inildikten sonra ayırım/zenginleştirme yapılabilmektedir. Kırma işlemleriyle başlayan tane serbestleşme süreci öğütme ile tamamlanmaktadır. Öğütme, boyut küçültme işlemlerinin son halkasını oluşturmaktadır. Öğütme, kırma gibi bir boyut küçültme işlemi olmasına rağmen; öğütme işleminin uygulandığı parçanın ve işlem sonrası ürünün boyutları kırmaya oranla daha küçük olduğundan kullanılan öğütücülerin yapıları da buna bağlı olarak kırıcılardan daha farklıdır. Değirmenlerde öğütücü yüzeylerin (boyut küçültücü elemanların) birbirleriyle temasını ancak araya giren parçalar/cevher taneleri önler; aksi durumda bu yüzeyler birbirleriyle temas halindedir. Kırıcılarda ise kırıcı yüzeyler hiç bir zaman birbirlerine temas etmezler. Öğütücülerin yapısal özellikleri bakımından temelde beş çeşit öğütme sistemi vardır. a) Yuvarlanan merdane sistemi b) Dönen disk sistemi (valsli değirmenler) c) Tokmakla dövme sistemi d) Karıştırma sistemi (karıştırmalı değirmenler) e) Aktarılan ortam sistemi (Günümüzde cevher hazırlama işlemlerinde en fazla kullanılan geleneksel değirmenler, aktarılan ortamla çalışan değirmenlerdir.) Öğütme Deneyi Sayfa 1
Öğütülecek malzeme/cevher ile öğütücü ortamdan meydana gelen karışım, bir silindir/tambur içerisine yerleştirilir ve silindir belirli bir hızla döndürülür. Silindir dönerken, içindeki malzeme devamlı aktarılır. Bu şekilde çalışan değirmenlere aktarılan ortamla çalışan değirmenler veya tambur tipi değirmenler denilmektedir. Darbe, sıkıştırma/ezme, kesme, sürtünme kuvvetleri aktarılan ortamla çalışan değirmenlerde etkili olan kuvvetlerdir. Yuvarlanan ve kayan cisimlerin uyguladığı kuvvetlerden oluşan sürtünme ve makaslama kuvvetleri, tanelere basınç olarak uygulanan darbe kuvvetine göre daha ince ürün verme eğilimindedir. Öğütücü ortam olarak bilyalar, çubuklar, çakıllar ve iri cevher parçaları kullanılmaktadır. Bu tip değirmenler kullanılan öğütücü ortam cinsine göre adlandırılır. Örneğin, aktarılan ortam prensibine göre öğütme yapan bir değirmen öğütücü otam olarak bilya kullanılıyorsa bilyalı değirmen ; çubuk kullanıyorsa çubuklu değirmen adını almaktadır (Şekil 1). Öğütme işleminde besleme tane boyutu, çubuklu değirmenlerde 10 mm ye, otojen değirmenlerde ise 60 mm ye kadar çıkabilmektedir. Öğütme işlemi sonunda elde edilen ürünün tane boyu sınırı, teknik ve ekonomik duruma göre belirlenir. Öğütülen cevherin tane boyu inceldikçe minerallerin serbestleşmesi artarken, öğütme maliyetinde de önemli bir artış olduğu gözlenmektedir. Bu nedenle cevher içindeki değerli mineralleri optimum biçimde serbestleştirmek için (veya ekonomik serbestleşme boyutuna indirmek için) belirlenen tane boyutuna öğütme tane boyutu adı verilir. Öğütme tane boyu aslında cevherin tane serbestleşme boyutudur. Tane serbestleşme boyutu ise cevherin maksimum verim ve en yüksek tenörle zenginleştirilebildiği boyuttur. Aktarılan ortamla çalışan değirmenlerde öğütme verimi etkileyen belli başlı faktörler şunlardır: a) Öğütülen malzeme ile ilgili faktörler (tane iriliği, sertliği, kırılganlığı, nem oranı, kil oranı, yoğunluğu vd.) b) Öğütücülerin yapısal özellikleri ile ilgili faktörler (Değirmen türü, değirmen gövde şekli, değirmen besleme ve taşma sistemi, değirmen astarları, öğütücü ortam cinsi, şekli, yoğunluğu ve miktarı vd.) c) Öğütme koşulları ile ilgili faktörler (kuru veya yaş öğütme, yaş öğütmede pülp yoğunluğu, öğütme tane boyu, beslenen malzeme miktarı, öğütme süresi, değirmen dönüş hızı vd.) Öğütme Deneyi Sayfa 2
Şekil 1. Bilyalı ve çubuklu değirmenlerden oluşan öğütme devresi Öğütme Deneyi Sayfa 3
3. DENEY ÇALIŞMASI 3.1. Amaç Bu deneyin genel amacı, aktarılan ortam prensibine göre çalışan değirmenleri tanımak ve bazı çalışma parametrelerinin öğütme tane boyuna olan etkisini elek analiz sonuçlarıyla birlikte değerlendirmektir. 3.2. Malzeme Daha önce kırılmış kayaç, cevher veya kömür örnekleri 3.3. Donanım Numune azaltma aparatları, değirmenler ve değirmen döndürme tamburu, öğütücü ortam 3.4. İşlem Öğütme deneyi sırasında aşağıdaki sıralanmış olan işlem aşamaları takip edilecektir. i) Kırma deneyinden elde ettiğiniz kırılmış cevherden yeteri miktarda temsili örnek alınız. Bu örnek öğütme deneyinde kullanılacak besleme malzemesidir. Geri kalan kırılmış örneği elek analizi için torbalayarak saklayınız. ii) Besleme malzemesini bıçaklı bölücüden geçirerek, bilyalı ve çubuklu değirmen beslemesi olmak üzere, ikiye ayırınız. iii) Bilyalı ve çubuklu değirmen silindirlerini, kapaklarıyla birlikte, temizleyiniz. iv) Bilyalı ve çubuklu değirmene şarj edilmesi gereken öğütücü ortam miktarını belirleyiniz ve bu işlem için gerekli hesaplamaları yapınız. Belirlemiş olduğunuz sayıdaki bilya ve çubuğu kuru öğütme için usulüne uygun bir şekilde temizledikten sonra değirmenlere özenle yerleştiriniz. v) Daha önce iki kısma bölmüş olduğunuz kırılmış malzeme örneğinin bir tanesini bilyalı değirmene, diğerini ise çubuklu değirmene boşaltınız ve değirmen kapaklarını sıkıca kapatınız. vi) Değirmenleri, değirmen döndürme tamburları arasına dikkatlice yerleştiriniz. vii) Uygun bir değirmen dönüş hızı belirleyiniz ve cihazınızı bu hıza ayarlayınız. viii) Öğütme başlangıç süresini kaydediniz ve değirmeni çalıştırınız. Öğütme süresini 3 dakika seçiniz ve 3 dakika öğütmeden sonra değirmeni durdurunuz. ix) Değirmeni tamamen boşaltıp öğütülmüş malzemeden 200-300 g kadar örnekleme yapınız. Bu örnekleri (3 dakika öğütülmüş malzeme) daha sonra yapılacak olan elek analizi için saklayınız. x) Geri kalan malzemeyi tekrar değirmene boşaltınız ve değirmenleri çalıştırınız. xi) Dönme başlangıç zamanını kaydediniz ve 3 dakika sonra değirmeni durdurunuz. xii) Değirmeni tamamen boşaltıp öğütülmüş malzemeden 200-300 g kadar ikinci bir örnekleme yapınız. Bu örnekleri (6 dakika öğütülmüş malzeme) daha sonra yapılacak olan elek analizi için saklayınız. xiii) Kullandığınız bütün makine ve araç-gereç vs. temizliğini yapınız. 3.5. Deney Değerlendirme Soruları i) Her bir öğütme koşulu için gerekli öğütücü ortam miktarını hesaplayınız. ii) Bilyalı değirmenler ile çubuklu değirmenleri öğütme mekanizmaları ve verdikleri ürün tane boyutu bakımından karşılaştırınız. iii) Yapmış olduğunuz deneysel çalışma işlem aşamalarını uygun bir akım şeması üzerinde gösteriniz. iv) Öğütmede kaskat etki, katrakt etki ne demektir? Araştırınız. Öğütme Deneyi Sayfa 4
ÖĞÜTME DENEYİ DEĞERLENİRME KRİTERLERİ Öğütme Deneyi nin değerlendirilmesinde uygulanacak yöntem ve kriterler aşağıda maddeler halinde özetlenmiştir. 1. Öğütme Deneyi nin değerlendirilmesinde Kısa Sınav(Kuiz) notu ve Deney Değerlendirme Sınav notu dikkate alınacaktır. Deney başarı notu şu şekilde hesaplanacaktır. Deney Başarı Notu= Deney Kısa Sınav Notu (%30) + Deney Değerlendirme Sınav Notu (%70) 2. Kısa sınavlar deney haftasında ve ilgili ders saatinin herhangi bir bölümünde yapılabilecektir. Kısa sınavlar klasik yazılı sınav şeklinde olacaktır ve sınav soruları ağırlıklı olarak deney föyü ile sınırlı tutulmaya çalışılacaktır. Kısa sınavlardan başarılı olabilmek için en azından deney föyleri dikkatlice okunmalı, deney föyünde bulunan Deney Hazırlık Soruları özellikle cevaplandırılmış olmalıdır. Gerekli durumlarda deney konusu ile ilgili başka kaynaklara da başvurulmalı, her öğrenci o gün yapacağı deneye tümüyle hazırlıklı gelmelidir. 3. Öğütme deneyi için ayrıca deney raporu istenmeyecektir. Deney raporu yerine Deney Değerlendirme Sınavı yapılacaktır. Ancak bu sınava girebilmek için ilgili deneyin kısa sınavına ve uygulamasına katılma koşulu vardır. Bu koşulu sağlamayan öğrenciler deney değerlendirme sınavına girme haklarını kaybetmiş olacaklardır. Deney değerlendirme sınavı klasik yazılı sınav şeklinde olabileceği gibi deney uygulaması ve/veya sözlü soru-cevap şeklinde de olabilecektir. Klasik yazılı deney değerlendirme sınavı üç soru grubundan oluşacaktır. 3.1. Birinci grup sorular doğrudan doğruya gerçekleştirilen deneyin pratik uygulamasıyla ilgili olacaktır. Örneğin, gerçekleştirilmiş olan deneyin amacı nedir? Amaçlara ne ölçüde ulaşılmıştır? Deney malzemesi olarak ne kullanılmıştır, özellikleri nelerdir? Deneyde hangi işlem aşamaları uygulanmıştır? Deney sonucunda hangi bulgulara ulaşılmıştır? Deneyin kritik noktaları nelerdi? ve benzeri. Birinci grup soruların tam olarak cevaplandırılmasında her öğrencinin deneye aktif katılımının, deney işlem aşamalarını iyi takip etmesinin, deneysel gözlemlerde bulunmasının ve kısa notlar almasının çok önemli olduğunu unutmayınız! 3.2. İkinci grup sorular ise ağırlıklı olarak deney konusunun dayandığı kuramsal temeller, teorik bilgilerle ilgili olacaktır. Bu soru grubu, cevher hazırlamanın ana ilkelerini ve temel mantığını kavramış her öğrencinin rahatlıkla cevaplandırabileceği sorulardan oluşacaktır. İkinci grup soruların tam olarak cevaplandırılması için her öğrencinin deney konusunun kuramsal temellerini çeşitli kaynaklara başvurarak araştırmasının ve öğrenmesinin gerekli olduğu unutulmamalıdır. Ayrıca her öğrencinin derste anlatılanları dikkatle ve ilgiyle takip etmesi, çeşitli sorular sorması, gerektiğinde kısa notlar alması önem taşımaktadır! 3.3. Üçüncü soru grubu, deneyden elde edilen nicel verilerin kullanılabilmesine yönelik soru grubudur. Nicel veriler bir deneyin sayılabilir, ölçülebilir özelliğini veren verilerdir. Sayısal verilerin çözümlenmesi, tabloların çözümlenmesi, eğrilerin çizilmesi, sonuçların grafiksel gösterimi, çözümlemelerden çeşitli sonuçların çıkarılarak yorumlanması, bulguların tartışılması gibi matematiksel işlem ağırlıklı soru grubudur. Bu grup soruların tamamı veya bir kısmı doğrudan doğruya deneyden elde edilen verilerin çözümlenmesine yönelik de olabilecektir. Üçüncü grup soruların tam olarak cevaplandırılabilmesi için her öğrencinin temel matematik bilgisi alt yapısına sahip olması, dört işlem çözümlemelerinde sorunsuz olması, veri çözümlemede işlem adımlarını iyi bilmesi, özellikle birimleri ve birim dönüşümlerini iyi öğrenmesi, grafik çizme ve okuma becerisini geliştirmiş olması, sınav öncesi örnek uygulamalar üzerinde çalışılmış olması, deney föyünde verilmiş olan Deney Değerlendirme Soruları nın, bilhassa sınavdan önce, doğru ve eksiksiz bir şekilde çözümlemiş olması kilit rol oynamaktadır! Öğütme Deneyi Ek Sayfa 1