Kömür Lavvar Tesisi Atýklarýn Flokülasyonunda Ýnorganik Elektrolitlerin Etkisi

Ekoloji 19, 76, 71-77 (2010) doi: 10.5053/ekoloji.2010.768 Kömür Lavvar Tesisi Atýklarýn Flokülasyonunda Ýnorganik Elektrolitlerin Etkisi Ýsmail BENTLÝ Dumlupýnar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Maden Mühendisliði Bölümü, Merkez Kampus, 43100 Kütahya-TÜRKÝYE *Corresponding author: ibentli@dumlupinar.edu.tr Özet Kömür lavvarlarýnda katý-sývý ayýrýmý tikinerlerde taze su tüketimini azaltmak, yoðun bir çamur elde etmek ve çevresel kirliliði azaltmak amacýyla gerçekleþtirilmektedir. Bu çalýþmada, GLÝ Tunçbilek-Ömerler lavvarý tikiner giriþinden alýnan numune üzerinde, 4 farklý tipte anyonik flokülant ve Na +, K +, Ca +2 elektrolitleri kullanarak katýlarýn çökelme davranýþlarý incelenmiþtir. Tikiner giriþinden alýnan malzeme kuru baza göre %17,1 karbon ve %70,2 kül içermekte olup, alt ýsýl deðeri 2245 kcal/kg'dýr. Gerçekleþtirilen çökelme deneyleri sonucunda, elektrolitlerin uygun flokülantlarla beraber kullanýlmasý durumunda çökelme hýzlarýný arttýrdýðý tespit edilmiþtir. 25 gr/t-katý flokülant ve 0,05 M Ca +2 ile floklarýn çökelme hýzlarýnda %38 oranýnda artma hesaplanmýþtýr. Çöktürme hýzýnda saðlanmýþ olan artýþýn, elektrolitlerin kil yüzeyi ile flokülant arasýnda köprü vazifesi görmesinin yanýnda, taneler arasýndaki itme kuvvetlerini azaltmasý ile geliþtiði tespit edilmiþtir. Bununla birlikte, flokülantlarla beraber ortama elektrolit ilave edilmesi durumunda, tikiner kapasitesinde artýþ saðlanacak ve daha az temiz su tüketilecektir. Anahtar Kelimeler: Elektrolit ilavesi, karakterizasyon, killerin çöktürülmesi, kömür atýðý. The Effect of Electrolytes in Flocculation of 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 Ý (2010) Kömür Lavvar Tesisi Atýklarýn Flokülasyonunda Ýnorganik Elektrolitlerin Etkisi. Ekoloji 19, 76, 71-77. GÝRÝÞ Kömür lavvar tesislerinde katý-sývý ayýrýmý tikinerlerde gerçekleþtirilir. Burada amaç tekrar kullanýlmak üzere berrak bir sývý ve yoðunluðu yüksek çamur elde etmektir. Ancak iþlem karmaþýk ve sorunludur. Bu durumun nedenleri arasýnda süspansiyon içerisinde, farklý boyut þekil ve aðýrlýktaki katý taneciklerin varlýðý, tanelerin farklý koloidal davranýþlarý, ortam ile ilgili deðiþkenler, çözeltiye geçen iyonlar ve bütün bunlarýn birbiriyle olan etkileþimleri sayýlabilir. Katý-sývý ayýrýmýnýn verimli ve ekonomik olarak gerçekleþtirilmesi; flokülasyon tekniði ile ilgili flokülant tipi, miktarý, süspansiyon ph'sý gibi parametrelerin belirlenmesine ve minerallerin karakterizasyonuna baðlýdýr (Hogg 2000, Sarioðlu ve ark. 2002, Mpofu ve ark. 2003). Tesis atýklarý içindeki çok ince taneli süspansiyonlarýn, özellikle kil içerikli malzemenin, katý-sývý ayýrýmýnda en çok kullanýlan yöntem flokülasyon tekniðidir (Sivamohan 1990, Somasundaran ve Das 1998). Flokülasyon ve koagülasyon, kolloid kimyasýnda tanelerin salkýmlaþmasý olayýný açýklamakla beraber, aralarýndaki fark koagülasyonda çözeltiye iyon ilavesiyle katý-sývý arayüzeyinde oluþan elektriksel yüklerin karþýlýklý olarak azaltýlmasý sonucu itme kuvvetlerinin etkinliðinin yitirilmesi iken, flokülasyonda çözeltiye yüksek molekül aðýrlýklý polimer (çoðunlukla poliakrilamid) ilavesiyle tanelerin salkýmlaþtýrýlmasýnýn saðlanmasýdýr. Salkýmlaþ- Geliþ: 25.12.2009 / Kabul: 15.02.2010 No: 76, 2010 71

Ekoloji Bentli týrma esasen bir süspansiyonu kararsýzlaþtýrma veya kolloidlerin stabilizasyonunun bozulmasý iþlemidir. Buna karþýlýk tanelerin çözelti içinde sürekli daðýlým gösterdiði sistemler kararlý süspansiyonlardýr. Tanelerin seçimli olarak iyonla kaplanmasý, Brown hareketi ve yüzey enerjisi süspansiyonlarýn kararlýlýðýný etkileyen 3 önemli faktördür. Birinci faktör daðýlma, ikinci faktör daðýlma ve salkýmlaþma, üçüncü faktör ise salkýmlaþma yönünde etki yapmaktadýr. Bütün partiküller sadece kýsa mesafede etkin olan iki taraflý çekim kuvvetlerine sahiptirler. Yüzeyler birbirlerine çok yaklaþtýðýnda London-Wan der Waals kuvvetleri diye bilinen kuvvetlerin etkinsinde kalýrlar. Böylece çekim kuvvetlerinin etkili olmasý saðlanýr ve doðal koagülasyon meydana gelir. Buna karþýlýk çekim kuvvetlerini engelleyen itme kuvvetleri de vardýr. Ýtme kuvvetleri koagülasyonu engellediði gibi tanelerin çökmesini de yavaþlatmaktadýr (Ýpekoðlu 1997, Somasundaran ve Das 1998). Bütün taneler yüzeylerinde bir elektrik yükü taþýrlar, bu yükün iþareti ve miktarý yüzeyin doðasýna ve ortamýn kimyasýna baðlý olarak deðiþmektedir. Genellikle endüstriyel hammaddelerin sulu süspansiyonlarý ph 4'ün üzerinde negatif yük kazanmaktadýr. Yüzeyin yük kazanmasý ise kristal kafesindeki yüzey kesintileri, yüzeydeki pozitif veya negatif iyon aþýrýlýðý, katý yüzeyinden çözeltiye veya çözeltiden katý yüzeyine iyon geçiþi þekliyle olabilmektedir (Laskowski 2001). Bu açýklamalara göre aglomerasyon 4 farklý þekilde gerçekleþtirilmektedir: -Katý yüzeyler 0,01 mikron ve daha az yakýnlaþtýðý zaman (Wan der Waals etkisi), -Koagülasyon olarak bilinen yüzey yüklerinin mutlak deðer olarak azaltýlmasý ile (NaCl, CaCl 2, FeCl 3, Al 2 (SO 4 ) 3 gibi inorganik tuzlar, elektrolitler), -Yüksek molekül aðýrlýklý sentetik su bazlý organik polimerler sayesinde (çoðu sentetik flokülantlar poliakrilamid ve türevleridir), -Doðal polimerler (niþasta, zamk, tutkal, aljanit vb) köprü yapýcý flokülantlar gibi görev yaparlar. Ancak sentetik flokülantlardan daha düþük molekül aðýrlýðýna ve flokülasyon derecesine sahiptirler. Kolloid stabilizasyonun bozulmasýnýn en kolay yolu, çözeltiye ilave edilen pozitif yüklü koagülantlar ile iyonik kuvvetlerin artýþýna baðlý olarak elektriksel çift tabakanýn bastýrýlmasýyla tane yükünün nötre yakýn hale getirilmesidir (Özbayoðlu ve Sarýkaya 1990). Böylece atýk sulardaki anyonik ve organik bileþenler, renk, koku ve tad verici maddelerin çoðu giderilebilmektedir (Hasçakýr ve Dölgen 2008, Ballice ve ark. 1997). Dolayýsýyla flokülasyon iþlemi madencilik alanýnýn yanýnda, su kirliliðinin giderildiði birçok çevresel iþlemlerde baþarýyla kullanýlmaktadýr (Pearse 2005). Ancak kompleks flokülasyon sistemleri hala tam olarak anlaþýlamamýþtýr. Endüstride en az polimer tüketimiyle çok miktarda kil minerallerinin uygun floklar halinde çöktürülmesi ve yüksek çökme hýzlarýnda suyun bulanýklýlýðýn çok az olmasý istenmektedir. Bu nedenle optimum flokülasyon koþullarýnýn saptanmasý büyük önem taþýmaktadýr. Süspansiyonda tanelerin flokülasyonu için en uygun karýþtýrma süresi, partikül yüzey alanýn yarýsýnýn flokülant ile kaplanabilmesi için gerekli olan süredir ve yüksek çökelme hýzlarý ancak büyük floklarla elde edilmektedir (Ateþok 1987). Buna karþýlýk dozajýn yüksek tutulmasý, maliyeti attýrýcý etkinin yanýnda taneler arasýnda köprü yoluyla flok oluþumunu engellemektedir. Karýþtýrma hýzýnýn artýþýna baðlý olarak kesme kuvvetleri ile floklarýn yapýsý bozulmakta ve çökelme hýzlarý bundan olumsuz etkilenmektedir. Flokülasyonun baþarýsý için polielektrolitlerin saðladýðý yüksek karþýt yükle oluþan elektrostatik etkiyle beraber yüksek molekül aðýrlýklý polimerlere adsorplanma saðlanmalýdýr. Bazý araþtýrmacýlar ise farklý tipte flokülant karýþýmlarýnýn çökelmeyi iyileþtirdiðini bildirmektedir (Yu ve Somasundaran 1996, Fan ve ark. 2000). 1983 yýlýna kadar Kütahya-Tunçbilek kömürlerin yýkanmasýnda kullanýlan 1000 m 3 /h atýk su hiçbir iþleme maruz býrakýlmadan Kocaçay'a veriliyordu. Ancak Kocaçay'ýn geçtiði bölgelerde ciddi çevre problemleri görülmesi üzerine Tunçbilek Kömür Ýþletmeleri (GLÝ) suyun arýtýldýktan sonra Kocaçay'a verilmesi amacýyla çöktürme havuzlarý dizayn etmiþtir (Metin ve ark. 1988). Bu nedenlerden dolayý 1993 yýlýnda kurulan Tunçbilek-Ömerler lavvarý tikiner ilavesiyle tasarlanmýþtýr. Bu çalýþmada Tunçbilek-Ömerler kömür lavvarý tikner giriþi atýk suyunun çöktürme performansýný arttýrmak, flokülasyon maliyetlerini ve temiz su tüketimini azaltmak amaçlarýyla farklý iyon aktivitelerine sahip anyonik flokülantlar ve çeþitli elektrolitlerle katýlarýn çökelme hýzlarý ve bulanýklýk deðiþimleri incelenmiþtir. MATERYAL ve METOT Deneysel çalýþmalarda kullanýlan lavvar atýðý numune, Garp Linyitleri Ýþletmesi (GLÝ) Tunçbilek- Ömerler Kömür Lavvar Tesisi tikiner tanký 72 No: 76, 2010

Kömür Lavvar Tesisi Atýklarýn Flokülasyonunda Ýnorganik... Ekoloji giriþinden alýnmýþtýr. Atýk kömür numunesinin özelliklerini belirlemek amacýyla kimyasal, fiziksel ve minerolojik testler uygulanmýþtýr. Bidonlarla laboratuara getirilen atýk suyun orijinal halinde %15,3 katý bulunmaktadýr. Numunenin fiziksel ve kimyasal özellikleri Tablo 1'de verilmektedir. Atýk kömür numunesinin kuru baza göre gerçekleþtirilen kükürt ve karbon analizi Leco marka SC-144 DR model Sulphur Analizer ile, ýsýl deðeri IKA marka Calorimeter C700 ile, külü ASTM D 3174, uçucu madde oraný ASTM D 3175 standardýna göre, yoðunluðu piknometreyle, kimyasal analizi Spectro X-LAB 2000 marka XRF cihazý ile belirlenmiþtir. Tane boyut analizi ise yaþ elemeyle test edilmiþtir. Kömür atýk numunesinin Rigaku marka Miniflex ZD13113 XRD cihazýyla elde edilen mineralojik analizi, CuKa ( =1,54056) ýþýmasý kullanýlarak ve 1º/dk ile 5-70º arasýnda gerçekleþtirilmiþtir. Flokülasyon testleri %5 katý konsantrasyonunda hazýrlanmýþ 250 lt'lik stok sudan alýnarak uygulanmýþtýr. Stok süspansiyonun homojenliðini saðlamak amacýyla önce 5 dk karýþtýrýlmýþ daha sonra deney için gerekli olan hacim (1100 ml) karýþtýrma tankýndan alýnmýþtýr. Gerekli flokülant ve elektrolit ilavesine müteakip 100 dev/dk karýþtýrma hýzýnda 2 dk karýþtýrýldýktan sonra, milimetrik olarak iþaretlenmiþ 1 lt'lik beherde sabit bir nokta referans alýnarak zamana baðlý olarak arayüzey yüksekliði not edilmiþtir. Çökelme hýzý ise zamana baðlý olarak çizilen arayüzey yüksekliðinin eðiminden hesaplanmýþtýr (Sabah ve Cengiz 2004). Çökelme sýrasýnda sývýnýn berraklýðý Cole Parmer TDS el kondüktivimetresinin probu sývýya daldýrýlarak devamlý olarak ölçülmüþtür. Ayný numune ile daha önce yapýlan çalýþmalarda anyonik flokülantlarla daha iyi çöktürme sonuçlarý alýndýðý belirlenmiþtir (Malayoðlu ve ark. 1998, Sabah ve Cengiz 2004). Sabah ve ark. (2004) farklý tipte flokülantlarý karýþtýrarak dual etki sayesinde bulanýklýlýkta iyi sonuçlar alýrlarken, orta anyonik flokülant kullandýklarýnda ise daha iyi çöktürme hýzý elde etmiþlerdir. Bu nedenlerden dolayý flokülasyon deneylerinde farklý firmalardan getirilen anyonik flokülantlar kullanýlmýþtýr. Tablo 2'de flokülantlarýn özellikleri verilmektedir. Koagülant olarak kullanýlan NaCl, KCl, CaCl 2, CaO Merc marka olup %99,9 saflýktadýr. Flokülantlar %0,1'lik, koagülantlar ise %10'luk stok çözeltilerinden istenen konsantrasyonlara ayarlanmýþtýr. BULGULAR Tunçbilek-Ömerler tikiner giriþi atýk çamurunun yaþ elek analiz sonuçlarý (Tablo 3), Sabah ve Cengiz (2004)'in çalýþmasýna uygun olarak, d 80 tane boyutunun 38 mikron altýnda olduðunu göstermektedir. Ancak bu boyutun üzerinde yüksek oranda kömür bulunmaktadýr. Bu durum atýk kömürün kuru bazda 2245 kcal/kg ýsýl deðere sahip olmasýný açýklamaktadýr ve bu haliyle termik santralde deðerlendirilebilecek niteliktedir. Çevresel açýdan tikinerden çýkan atýðý depolamaktan ziyade termik santralde yakýlmasý uygun bir yöntemdir. Kömür atýk numunesinin XRD cihazýyla elde edilen mineralojik analiz sonuçlarý Þekil 1'de gösterilmektedir. XRD pikleri atýk numunede kömür ile beraber kuvars, montmorillonit, kaolinit, illit minerallerinin varlýðýný göstermektedir. Kaolinit tipi kil minerallerinde floklara tutunma hidrojen baðýyla gerçekleþmektedir. Sabah ve ark. (2004)'nin bulgularýndan farklý olarak muskovit piki tespit edilememiþtir. Kimyasal analizler ve XRD piklerine göre orijinal kömür atýðý yaklaþýk olarak %45 kil mineralleri, %15 kuvars ve %30 kömür içermektedir. Kullanýlan orijinal çözelti, belirlenen kil mineralleriyle etkileþimde bulunmasý nedeniyle, çok bileþenli ve karmaþýk bir özelliðe sahiptir. Tunçbilek-Ömerler kömür lavvarý killeriyle daha önce yapýlmýþ çalýþmalarda, tüm ph deðerlerinde yüzey yükünün -25 mv ile -32 mv arasýnda deðiþtiði ve denge ph'sýnýn ise yaklaþýk 8-8,5 civarýnda olduðu ölçülmüþtür (Malayoðlu ve ark. 1998, Sabah ve Erkan 2006). Genellikle kömür atýklarýnýn çöktürülmesinde doðal ph'da çökme hýzý maksimuma çýkarken suyun berraklýðýnda azalma görülmektedir. Bu çalýþmada hedef anyonik flokülant kullanýlarak killerin yüzey yükünün koagülantlar ile nötre yaklaþtýrarak süspansiyonu kararsýz hale getirmektir. Dolayýsýyla önemli olan flokülant tipinden ziyade, koagülantlarla birlikte çökelme hýzlarýnýn ve bulanýklýlýðýn nasýl deðiþtiðidir. Süspansiyonun doðal ph'sý olan 7,9'da dört farklý anyonik flokülant ile yapýlan çöktürme deneyleri ve bulanýklýlýk sonuçlarý Þekil 2'de gösterilmektedir. Çökelme hýzý ve bulanýklýk verileri birlikte deðerlendirildiðinde SnfFlo 18584'in en iyi anyonik flokülant olduðu görülmektedir. Çöktürme deneylerinde kullanýlan dört farklý tipte anyonik flokülant 50 g/t-katý'dan sonra bir plato vermektedir. Çalýþmada hedef çeþitli elektrolitlerle çökme hýzýný arttýrmak olduðundan 25 g/t-katý flokülant miktarý No: 76, 2010 73

Ekoloji Bentli Tablo 1. Atýk kömür numunesinin kuru baza göre fiziksel ve kimyasal analiz sonuçlarý. Þekil 2. Farklý ticari tipte anyonik flokülant miktarlarýnýn a) çökelme hýzýna ve b) çözelti bulanýklýlýðýna etkisi. Tablo 2. Flokülasyon iþleminde test edilen ticari flokülantlarýn özellikleri. Tablo 3. Tikiner giriþi atýk kömür numunesinin tane boyut analizi ve %kül deðiþimi. Þekil 1. Tikiner giriþi atýk kömür numunesinin minerolojik analizi (Q: Kuvars, M+K: Montmorillonit+Kaolinit, Ý: Ýllit). sabit tutularak NaCl, KCl, CaCl 2 ve CaO ile çöktürme deneyleri gerçekleþtirilmiþtir. Dört farklý flokülant ile elektrolitlerin çökelme hýzý ve bulanýklýlýk deðiþimleri Þekil 3, 4, 5 ve 6'da gösterilmektedir. Tek deðerlikli tuzlardan olan NaCl konsantrasyonlarýnda SnfFlo18584'nun çökelme 74 hýzý yükselirken, diðer flokülantlarýn çökelme hýzý azalmaktadýr (Þekil 3). KCl konsantrasyonu artýþýna baðlý olarak flokülantlarýn çökelme hýzlarýnda ise sadece 0,01M KCl'de SnfFlo18584'in çökelme hýzýnda yaklaþýk %10'luk bir artýþ vardýr (Þekil 4). Çift deðerlikli tuz olarak CaCl 2 kullanýldýðýnda ise sistemin kararlýlýðý artmaktadýr (Þekil 5). Yüksek anyonik flokülant olan Hyrofloc 7177 ile 0.01M CaCl 2 konsantrasyonunda floklarýn çökelme hýzý artmaktadýr. Süspansiyona CaO ilavesiyle ortamýn ph'ý yükselmektedir. CaO ilavesiyle süspansiyonun doðal ph'sý olan 7,9'dan ph=11'e yükseltildiðinde, özellikle SnfFlo18584'un 0,01M ile 0,5M CaO konsantrasyonlarýnda, floklarýn çökelme hýzlarýnda yükselme tespit edilmiþtir (Þekil 6). TARTIÞMA GLÝ Ömerler Lavvar tikiner giriþinden alýnan atýk þlam numunesi önce karakterize edilmiþ ve farklý iyonik deðerliklere sahip anyonik flokülantlarla ve NaCl, KCl, CaCl 2 ve CaO ile çöktürme deneyleri gerçekleþtirilmiþtir. Elde edilen bulgular literatür ile karþýlaþtýrýlmýþ, tikner kapasitesinin arttýrýlmasý ve daha az temiz su tüketimi saðlamak amacýyla önerilerde bulunulmuþtur. Bu çalýþma sonuçlarýna göre; Þlam numunesinin %15,4'ü 0,053 mm üzerinde olup, d 80 tane boyutu 0,038 mm'dir. Ýri boyutlu malzemenin bulunuþu hidrosiklonlarýn fiziksel aþýnmasýndan kaynaklanmaktadýr. Bununla birlikte tikiner giriþi þlam numunesi %70,2 kül içermesine raðmen, iri boyut nedeniyle 2245 kcal/kg gibi yüksek bir ýsýl deðere sahiptir. Tikinerde çöken çamurun termik santralde deðerlendirilmesi mümkündür. Þlam numunesinin mineralojik analizinde kömür, kuvars, montmorillonit, kaolinit ve illit mineralleri tespit edilmiþtir. Orijinal kömür atýðý yaklaþýk olarak %30 kömür, %45 kil mineralleri ve %15 kuvars içermektedir. Sabah ve ark. (2004)'nin No: 76, 2010

Kömür Lavvar Tesisi Atýklarýn Flokülasyonunda Ýnorganik... Ekoloji Þekil 3. NaCl konsantrasyonuna baðlý olarak flokülantlarýn a) çökelme hýzý ve b) bulanýklýlýk deðiþimi. Þekil 4. KCl konsantrasyonuna baðlý olarak flokülantlarýn a) çökelme hýzý ve b) bulanýklýlýk deðiþimi. Þekil 5. CaCl 2 konsantrasyonuna baðlý olarak flokülantlarýn a) çökelme hýzý ve b) bulanýklýlýk deðiþimi. Þekil 6. CaO konsantrasyonuna baðlý olarak flokülantlarýn a) çökelme hýzý ve b) bulanýklýlýk deðiþimi. karakterizasyon bulgularýndan farklý olarak, çalýþýlan þlam numunesinde montmorillonitin daha fazla olduðu belirlenmiþtir. Montmorillonit tipi killerin suda þiþme özellikleri yüksek olduðundan dolayý tikinerlerde katý-sývý ayýrýmýný zorlaþtýrmaktadýrlar. Çökelme deneylerinde koagülant olarak NaCl kullanýldýðýnda, SnfFlo18584 ile 0,01 M NaCl'de çökelme hýzý 275 mm/dk'dan 355 mm/dk'ye artmaktadýr. Bu sonuca uygun olarak literatürde montmorillonitin koagülasyonunda kritik bir Na + konsantrasyonun olduðu 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) ayný numune ile benzer çökelme sonuçlarý elde etmiþlerdir. Çökelme hýzýnýn arttýrýlmasý mekanizmasýnýn sadece Ca +2, Mg +2 gibi çift deðerlikli iyonlarýn flokülantlar ile katý yüzeyi arasýnda köprü vazifesi görmesi (Sabah ve Erkan 2006, Akdemir ve ark. 1999) yanýnda, monovalent iyonlarýn da uygun bir flokülantla ayný görevi saðlayabileceði görülmektedir. SnfFlo18584'nun Na + eklendiðinde çökelme hýzýndaki artýþ bunun göstergesidir. Ancak 0.1 mol/lt Na + ilavesinden sonra bulanýklýlýkta artma görülmektedir. Çok aktif olan K + iyonlarýnýn (Saraç ve ark. 1988) ise çökelme hýzýný arttýramadýðý tespit edilmiþtir. Yüksek anyonik flokülant olan Hyrofloc 7177 ile 0.01M CaCl 2 konsantrasyonunda floklarýn çökelme hýzý 161 mm/dk'dan 265 mm/dk'ya yükselmektedir. Bu durum flokülantlarýn uygun bir elektrolitle kullanýldýðýnda çökelme hýzýný arttýrdýðýnýn baþka bir kanýtýdýr. Diðer bir deðiþle köprü mekanizmasýnýn kil yüzeyi ve flokülant arasýnda seçimli olarak geliþebildiðini göstermektedir. 0,01 M CaO konsantrasyonunda çökelme hýzý 275 mm/dk'den 380 mm/dk'ya yükselmektedir. Çökelme hýzý %38 oranýnda artmaktadýr. Ayný etki 0.05M CaO konsantrasyonunda %22'dir. Bu sonuç, tesiste en problemli ünite olan katý-sývý ayýrýmýn yapýldýðý tikinerlerin daha iyi çalýþtýrýlmasýný saðlayacaktýr. Ancak kireç kaynaklý Ca +2 iyonlarý süspansiyonu kararsýzlaþtýrarak floklarýn çökelme hýzýný arttýrýrken, bulanýklýk bir miktar yükselmektedir. Çözelti 0,02 M CaO ile ph=9-9,5'a getirildiðinde Cengiz ve ark. (2004) tarafýndan önerilen UMA (Unique Molecular Architecture) teknolojisiyle elde edilen çöktürme deðerlerine ulaþýlabilmektedir. Seyitömer killeriyle gerçekleþtirilen flokülasyon deneylerinde de diðer koagülantlara göre CaO'dan daha iyi çöktürme No: 76, 2010 75

Ekoloji Bentli verileri elde edilmiþtir (Öteyaka ve ark. 2005). Koagülant olarak CaO kullanýmýnýn CaCl 2 'e göre daha iyi çöktürme hýzý vermesinin nedeni, Ca +2 iyonlarýn kil yüzeyi ile flokülant arasýnda köprü vazifesi yanýnda, ph=8,5-9,5 aralýðýnda ortamdaki OH - ve H 3 O + iyonlarýnýn da tanelerin itme kuvvetlerinin etkinliðinin azaltýlmasýna yardýmcý olduðunu göstermektedir (Sabah ve Erkan 2006, Foshee ve ark. 1982). ph=9,5'un üzerinde ise (0,1M Ca +2 ) elektrostatik etki artmakla birlikte aþýrý Ca +2 iyonlarý polimer ile taneler arasý etkileþimi azalttýðýndan çökelme hýzý yavaþlamakta ancak sývý daha berrak olmaktadýr (Hogg 1999). Buna benzer etkiler CaO kullanýldýðýnda Henkel 8723H ve Hidrofloc 7177 flokülantlarýyla da gözlemlenmiþtir. Hidrofloc 7177 ile çöktürme hýzýnda %62'lik bir artýþ hesaplanmýþtýr. Sonuçlar Ca +2 iyonlarýnýn literatürde belirtildiði gibi kil yüzeyine spesifik olarak adsorplandýðýný teyit edecek niteliktedir (Mpofu ve ark. 2005, Akýn ve Çelik 1995). Çift deðerlikli katyon olan Ca +2 'nin, klorür tuzu olan CaCl 2 'den daha çok kireç olan CaO'den geldiðinde daha iyi bir köprü yapýcý vazifesi gördüðü belirlenmiþtir. Dolayýsýyla iyi bir çökelme saðlamak için ph'ý kontrol ederek tikiner giriþine kireç eklemek mümkündür. Ancak doðal ph'dan uzaklaþtýkça bulanýklýlýk biraz yükselmektedir. Anyonik flokülant ve elektrolit olarak NaCl, KCl, CaCl 2 ve CaO kullanýlan çöktürme sistemlerinde, en iyi çöktürme hýzý ve bulanýklýlýk orta dereceli anyonik flokülant olan SnfFlo18584 ve CaO karýþýmlarýnda tespit edilmiþtir. 25 gr/t-katý SnfFlo18584 ve 0,05 CaO ile floklarýn çökme hýzý 275 mm/dk'dan 337 mm/dk'ye çýkmaktadýr. Koagülant iyon etkinliði Ca +2 >Na + >K +, bulanýklýlýk etkinliði Ca +2 >K + >Na + sýralamasýyla gerçekleþmektedir. Çökelme sonuçlarý Ca +2 iyonlarýnýn literatürde belirtildiði gibi kil yüzeyine spesifik olarak adsorplandýðýný, tanelerin elektriksel yüklerinin ve ortam ph'ýnýn çöktürmede etkin parametreler olduðunu ortaya koymaktadýr. En ilginç bulgu flokülant ile tane yüzeyi arasýnda kurulan köprü vazifesini farklý bir flokülantýn farklý bir iyon ile gerçekleþtirebilmesidir. Günümüz ekolojik þartlarý göz önüne alýndýðýnda temiz su tüketiminin ne kadar önemli olduðu bilinmektedir. Katý-sývý ayýrýmýnýn verimli ve baþarýlý olmasý çevresel açýdan daha az temiz su tüketimine neden olacaktýr. KAYNAKLAR Akdemir Ü, Aydoðan S, Canbazoðlu M, Özkan A (1999) Kömürün Susuzlandýrýlmasýnda Polimerlerlerle Diðer Bazý Reaktiflerin Karþýlaþtýrýlmasý. In: Atalay Ü, Hiçyýlmaz C, Ersayýn S, Tercan E (eds), Türkiye 16. Madencilik Kongresi Bildirileri Kitabý, 15-18 Haziran 1999, Ankara, 411-417. Akýn Y, Çelik MS (1995) Montmorillonit Tipi Killerin Elektrokinetik Davranýþý. In: Köse H, Kýzýl MS (eds), 1. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu Bildirileri Kitabý, 21-22 Nisan 1995, Ýzmir, 135-142. Ateþok G (1987) Polimerlerin cevher hazýrlamadaki yeri ve kullaným özellikleri. Madencilik 26, 3, 15-22. Ballice L, Yüksel M, Saðlam M (1997) Koloidal sistemli su kirliliðinin giderilmesinde kimyasal çöktürme (yumaklaþtýrma) iþleminin uygulanmasý. Ekoloji 25, 3-6. Bentli Ý, Karagüzel C (2005) Kömür Hazýrlama Tesis Atýklarýnýn Çökelme Davranýþlarýna Tek Deðerlikli Tuzlarýn Etkisi. In: Yakupoðlu T, Açlan M, Köse O (eds), 12. Ulusal Kil Sempozyumu Bildirleri Kitabý, 05-09 Eylül 2005, Van, 239. Cengiz Ý, Sabah E, Erkan ZE (2004) Geleneksel ve UMA (unique moleculer architecture) teknolojisi polimerlerin flokülasyon performanslarý üzerine bir araþtýrma. Madencilik 43, 1, 15-23. Fan A, Turro NJ, Somasundaran P (2000) A Study of dual polymer flocculation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 162, 141-148. Foshee WC, Swan MJ, Klimpel R (1982) Improvement in coal preparation-water clarification through polymer flocculation. Mineral Engineering 34, 3, 293-297. Hasçakýr B, Dölgen D (2008) Kil minerallerinin atýk su arýtýmýnda kullanýlabilirliði: Kaolinit ile organik madde giderimi. Ekoloji 66, 47-54. Hogg R (1999) The role of polymer adsorption kinetics in flocculation. Colloids and Surfaces A 146, 253-263. 76 No: 76, 2010

Kömür Lavvar Tesisi Atýklarýn Flokülasyonunda Ýnorganik... Ekoloji Hogg R (2000) Flocculation and dewatering. International Journal Mineral Processing 58, 223-236. Ýpekoðlu Ü (1997) Susuzlandýrma ve Yöntemleri. Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Yayýnlarý No: 179, Ýzmir. Lagaly G, Ziesmer S (2003) Colloid chemistry of clay minerals: the coagulation of montmorillonite dispersions. Advances in Colloid and Interface Science 100-102, 105-128. Laskowski JS (2001) Coal Flotation and Fine Coal Utilization. Elsevier, Amsterdam. Malayoðlu 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, 195-200. Metin C, Öner B, Ermiþoðlu N, Çoðuplugil N (1988) GLÝ Tunçbilek Bölgesi Lavvar Atýk Sularýnýn Çevre Kirlenmesi Yönünden Dünü ve Bugünü. In: Aytekin Y (ed), 2.Uluslararasý Cevher Hazýrlama Sempozyumu Bildirileri Kitabý, 4-6 October 1988, Ýzmir, 829-840. 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, 247-268. Mpofu P, Mensah JA, Ralston J (2005) Interfacial chemistry, particle interactions and improved dewatering behaviour of smectite clay dispersions. International Journal Mineral Processing 75, 155-171. Öteyaka B, Yamýk A, Uçar A, Þahbaz O, Yýlmaz B (2005) Seyitömer Killerinin Çökelme Davranýþlarý, In: Onur HA, Tanrýverdi M (eds), Türkiye 19. Uluslararasý Madencilik Kongresi Bildirileri Kitabý, 9-12 Haziran 2005, Ýzmir, 297-303. Özbayoðlu G, Sarýkaya M (1990) Electrokinetics of oxidized coal. Fuel Processing Technology 24, 459-466. Pearse MJ (2005) An overview of the use of chemical reagents in mineral proccessing. Minerals Engineering 18, 139-149. Sabah E, Cengiz Ý (2004) An evaluation procedure for flocculation of coal preparation plant tailings. Water Research 38, 1542-1549. Sabah E, Erkan ZE (2006) Interaction mechanism of flocculants coal waste slurry. Fuel 85, 350-359. Sabah E, Yüzer H, Celik MS (2004) Characterization and dewatering of fine coal tailing by dualflocculant system. International Journal Mineral Processing 74, 303-315. Saraç AS, Güvençoðlu A, Soydan AB (1988) Modern Genel Kimya, Ýstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya Fakültesi, Birsen Yayýnlarý, Ýstanbul. Sarioðlu 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, 388-394. Sivamohan R (1990) The problems of recovering very fine particles in mineral proccessing-a review. International Journal Mineral Processing 28, 247-288. 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, 81-91. 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, 375-382. Yu X, Somasundaran P (1996) Role of polymer conformation in interparticle-bridging dominated flocculation. Journal Colloid Interface Science 177, 283-287. No: 76, 2010 77