Investigation of the effects of anionic flocculants on the settling behavior of copper flotation tailings

Abstract

Ore preparation and enrichment plants are places in the mining industry where large amounts of water are used. The reuse of clean water obtained from the wastewater generated by these plants ensures the economic and environmental sustainability of operations. Settling tanks are used to reuse wastewater multiple times in plants. In particular, the solid-liquid mixture consisting of fine-grained waste and water is settled in these tanks using the flocculation method to obtain clean and clear water, which is then reused in the plant. This study investigated the effects of two different types of anionic flocculants (Rheomax 1050, MaxiFlox 530R) and operating conditions (dosage, pulp solids ratio, and pH) on the sludge settling performance of a copper enrichment plant operating in Kastamonu-Hanönü. In the experiments conducted with Rhomax 1050, the highest settling rate and upper phase clarity values were obtained at a dosage of 4 ml, 20% PKO, and a pH value of 9, while in the experiments conducted with MaxiFlox 530R, the fastest settling rates were obtained at a dosage of 3 ml, 20% PKO, and a pH value of 9. It is demonstrated that in industrial applications, flocculant selection should be based on a holistic approach aligned with process objectives rather than a single parameter.

Keywords

• Flocculation
• Anionic Flocculant
• Sedimentation
• Turbidity

Anyonik flokülantların bakır flotasyon atıklarının çökelme davranışlarına etkisinin araştırılması

Abstract

Cevher hazırlama ve zenginleştirme tesisleri, madencilik sektöründe suyun çok fazla miktarlarda kullanıldığı yerlerdir. Bu tesislerin oluşturdukların atık sulardan temiz suyun elde edilerek yeniden kullanılması ekonomik ve çevresel açıdan faaliyetlerin sürdürülebilirliğini sağlamaktadır. Atık suyun tesislerde defalarca kullanılması için tikinerler (çöktürme havuzları) kullanılmaktadır. Özellikle ince boyutlu atık ile sudan oluşan katı-sıvı karışımı bu tikinerlerde flokülasyon yöntemi ile çöktürülerek, temiz ve berrak su elde edilmekte, elde edilen su tesiste yeniden kullanılmaktadır. Bu çalışmada Kastamonu-Hanönü’nde faaliyet gösteren bir bakır zenginleştirme tesis atıklarının, iki farklı anyonik flokülant ile (Rheomax 1050 DK, MaxiFlox 530R) çeşitli çalışma şartlarının (dozaj, pülpte katı oranı (PKO) ve pH) atık tikiner çöktürme performansına etkileri araştırılmıştır. Rhomax 1050 DK ile yapılan çalışmalarda 4 ml dozaj, %20 PKO ve 9 pH değerlerinden en yüksek çökelme hızı ve en düşük üst faz berraklık değerleri elde edilirken, MaxiFlox 530R ile yapılan deneylerde 3 ml dozaj, %20 PKO ve 9 pH değerlerinde en hızlı çökelme hızları elde edilmiştir. Endüstriyel uygulamalarda flokülant seçiminin tek bir parametreye göre değil, proses hedefleri doğrultusunda bütüncül bir yaklaşımla yapılması gerektiği ortaya koyulmaktadır.

Keywords

• Flokülasyon
• Anyonik Flokülant
• Çöktürme
• Bulanıklık

References

1. [1] Özün S., (2020). Madencilikte atıksu yönetimi ve katı-sıvı ayrımı, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, vol:8(4), 1278-1289, DOI: 10.21923/jesd.828077
2. [2] İpekoğlu Ü., (1997) Susuzlandırma ve Yöntemleri, Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Basım Ünitesi, 113 s. İzmir
3. [3] Öteyka B., Yamık A., Uçar A., Şahbaz O., Yılmaz B., (2005) Seyitömer killerinin çökelme davranışları, Türkiye 19. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Fuarı, IMCET 2005, sy:297-303, İzmir, Türkiye
4. [4] Zhang W., Sun C., Kou J., Xing Y., Gong D., Li S., Su M., (2020) The influence of polyethyleneimine dosages anf molecular weight on sedimentation and rheology behavior of copper tailings, Journal of Dispersion Science and Technology, vol:41, no:9, 1390-1400, doi.org/10.1080/01932691.2019.1623692
5. [5] Amarjargal B., (2019) Bir bakır flotasyon atığının karakterizasyonu ve optimum susuzlandırma koşullarının belirlenmesi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi
6. [6] Peng Y., Jin D., (2019) Screening tests of copper mine tailings flocculation with polyacrylamide, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 371, 042004, CCESEM 2019, doi:10.1088/1755-1315/371/4/042004
7. [7] Sabah E., Cengiz İ., (2004) Poliakrilamitlerin iyonik grupların kömür hazırlama tesisi atıklarının çökelme davranışına etkisi, Türkiye 14. Kömür Kongresi Bildiriler Kitabı, sy: 133-140, Zonguldak, Türkiye
8. [8] Castillo C., Ihle C. F., Jeldres R. I., (2019) Chemometric optimisatioin of a copper sulphide tailings flocculation process in the presence of clays, Minerals, vol:9, 582, doi:10.3390/min9100582

9. [9] Çiftçi H., Işık S., (2016) İnce boyutlu lavvar tesisi atıklarının anyonik flokülantlar ile susuzlandırılmasında çeşitli parametrelerin etkisi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol: 16, 391-398, DOI: 10.5578/fmbd.28089
10. [10] Bian J., Wang H., Xiao C., Zhang D., (2018) An experimental study on the flocculanting settling of unclaasified tailings, PLoS ONE, vol: 13 (9): e0201230. doi.org/10.1371/journal.pone.0204230
11. [11] Çiftçi H., Işık S., (2017) Farklı anyonik, katyonik ve noniyonik flokülantların ince boyutlu lavvar tesisi atıklarının çökelme davranışlarına etkileri, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, cilt:21, sayı:1 13-19, DOI: 10.19113/sdufbed.06579
12. [12] Ersoy B., (2003) Mermer işleme tesisi atık su arıtımında kullanılan flokülantların tanımı, Türkiye IV. Mermer Sempozyumu (MERSEM’2003), Afyonkarahisar, Türkiye, Haziran 2003, sy:449-462
13. [13] Cengiz İ., Sabah E., Erkan Z. E., (2004) Geleneksel ve UMA (unique moleculer architecture) teknolojisi polimerlerin flokülasyon performansı üzerine bir araştırma, Madencilik, vol:43(1), 15-23
14. [14] Peng F. F., Lu Z. (1998) Polymer flocculation and coagulation for sedimentation of copper flotation tailings, Mining, Metallurgy & Exploration, doi.org/10.1007/bf03402781, Volume 15, pages 14–20