The Effect of Gravity Separators Working in Horizontal and Vertical Directions on Increasing the Boron Content of Low-Grade Colemanite Concentrate

Year 2025, EARLY VIEW, 1 - 1

Sibel Tok , Zehra Ebru Sayın , Mehmet Savaş

https://doi.org/10.2339/politeknik.1418711

Abstract

In this study, the effect of gravity forces applied in horizontal and vertical directions on turning colemanite concentrate with a grain size distribution of -3+0 mm and 32-36% B2O3 grade, produced at the Espey Concentrator Facility, into a salable product was investigated. Low-grade product, which constitutes 5% of the fed material, has accumulated approximately 500.000 tons in stock areas and is still being produced due to the design of the facility. The work started with clay abrasion/dispersion in order to increase the low-grade product to the usable grade of 42% B2O3. As a result of the sieve analysis, it was determined that the part above 1 mm grain size and constituting 25% by weight had 47.68% B2O3 content and was separated as a salable product. Material with 27% B2O3 grade below 1 mm grain size; Grade-yield changes were examined using Multi-Gravity Separator (MGS) with horizontal centrifugal force and Falcon gravity separator with vertical centrifugal force. The most appropriate results were achieved with MGS by working at a drum rotation speed of 260 rpm, 4 l/min washing water amount, 4 Hz frequency and 20 mm amplitude. With these parameters, the concentrate was obtained with 44.93% B2O3 grade and 97.51% yield. It has been determined that a total of 67% of the material by weight can be recovered and sold as a concentrate with a grade of 45.95% B2O3, and 33% by weight can be sent to the dam as waste with a grade of 1.55%. In the Falcon gravity separator studies, although a concentrate with a grade of 44.99% B2O3 was obtained, the efficiency remained at 95.24%. In the study, the waste grade was calculated as 3% B2O3.

Keywords

Emet, Falcon Gravity Seperator, Colemanite, Clay, Multy Gravity Separator.

Project Number

Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından 16.FEN.BİL.37 numaralı proje.

Düşük Tenörlü Kolemanit Konsantresi Bor İçeriğinin Yükseltilmesinde Yatay ve Düşey Yönde Çalışan Gravite Seperatörlerin Etkisi

Abstract

Çalışmada, Espey Konsantratör Tesisi’nde üretilen, -3+0 mm tane boyut dağılımına sahip %32-36 B2O3 tenörlü kolemanit konsantresinin satılabilir ürün haline getirilmesinde yatay ve düşey yönde uygulanan gravite kuvvetlerin etkisi araştırılmıştır. Beslenen malzemenin %5’ini oluşturan düşük tenörlü ürün, stok sahalarında yaklaşık 500.000 ton birikmiş olup, tesisin tasarımı gereği üretilmeye devam edilmektedir. Düşük tenörlü ürünün kullanılabilir tenör olan %42 B2O3’e yükseltilmesi amacıyla çalışmaya kil aşındırma/dağıtma ile başlanmıştır. Elek analizi sonucunda 1 mm tane boyutu üzerinde kalan ve ağırlıkça %25’ini oluşturan kısmın %47,68 B2O3 içeriğine sahip olduğu tespit edilerek satılabilir ürün olarak ayrılmıştır. 1 mm tane boyutu altında kalan, %27 B2O3 tenörlü malzeme; yatay yönde santrifüj kuvvete sahip Multi-Gravite Seperatör (MGS) ve düşey yönde santrifüj kuvvete sahip Falcon gravite seperatör kullanılarak tenör-verim değişimleri incelenmiştir. En uygun sonuçlara, 260 dev/dk tambur devir hızında, 4 l/dk yıkama suyu miktarında, 4 Hz frekans ve 20 mm genlik değerinde çalıştırılan MGS ile ulaşılmıştır. Sözkonusu parametrelerde konsantre, %44,93 B2O3 tenör ve %97,51 verim ile elde edilmiştir. Malzemenin toplamda ağırlıkça %67’sinin %45,95 B2O3 tenörlü konsantre olarak kazanılıp satılabileceği, ağırlıkça %33’ünün ise %1,55 tenörlü atık olarak baraja gönderilebileceği tespit edilmiştir. Falcon gravite seperatör çalışmalarında %44,99 B2O3 tenörlü konsantre elde edilmesine rağmen verim %95,24 olarak kalmıştır. Çalışmada atık tenörü ise %3 B2O3 olarak hesaplanmıştır.

Keywords

Emet, Falcon Gravite Seperatör, Kolemanit, Kil, Multi Gravite Seperatör.

Ethical Statement

-

Supporting Institution

-

Project Number

Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından 16.FEN.BİL.37 numaralı proje.

Thanks

Bu çalışma, Afyon Kocatepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından 16.FEN.BİL.37 numaralı proje kapsamında desteklenmiştir. Desteklerinden dolayı teşekkür ederiz.

References

• [1] Eti Maden, “Türkiye’nin yükselen değeri: Bor”, https://www.etimaden.gov.tr/turkiyede-bor (2023).
• [2] Olgun Ş., Gürü M., Aydın D. Y. ve Ertürk A. A., “Fenol ve bor esaslı çevre dostu pigmentin deniz araçlarında boya olarak kullanılabilirliği”, Politeknik Dergisi, 26(1): 215-221, (2023).
• [3] Murathan H. B., “Hegzagonal Bor Nitrürün Floresans Özelliği”, Politeknik Dergisi, 28(1): 229-233, (2025).
• [4] Sayın, Z. E., Altay, T., ve Şensöz, H., “Emet-Hisarcık Kütahya bölgesi kilinin mineralojik ve jeokimyasal özellikleri ve kolemanit zenginleştirmesine etkisi”, Eskisehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlik Fakültesi Dergisi, 31(2), 610–619, (2023).
• [5] Erkan, Z. E., Akar, A., ve Savaş, M., “Emet Bor İşletme Müdürlüğü Hisarcık baraj atıklarının değerlendirilebilirliğinin araştırılması”, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5 (1), 161- 174, (2003).
• [6] Erkan, Z. E., Akar, A., ve Savaş, M., “Espey baraj atıklarının değerlendirilebilirliğinin araştırılması”, II. Bor Çalıştayı, Zonguldak. 20, (2004).
• [7] Traher, W. J., & Warren, L. J., “The floatability of very fine particles”, International Journal of Mineral Processing, 3, 103-131, (1976).
• [8] Sayın, Z. E., Yiğit A., ve Savaş, M., “Emet Espey konsantratör tesisi düşük tenörlü kolemanit konsantresinin hidrosiklon ile bor içeriğinin yükseltilmesi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(4), 1072-1080, (2023).
• [9] Şensöz, H., Sayın, Z. E., Savaş, M., ve Erdoğan, Y., Emet bor üretim tesisleri atıklarının lityum içeriğinin incelenmesi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21(6), 1460-1469, (2021).
• [10] Bada Tok, S., and Sayın, Z. E., “Effect of shaking table at the removal of clay minerals from low-grade colemanite concentrate”, Academic Journal of Science, 8(2), 35–42, (2018).
• [11] Yegül, E., “Bor zenginleştirme tesislerinde ara ürün tenörlerinin arttırılması için yöntemlerin incelenmesi”. Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 137, (2007).
• [12] Aytekin, Y., Lübiç, C.,ve Yamık, A., “Kırka tinkal cevherinin flotasyonla zenginleştirilebilirliğinin araştırılması”, 2. Uluslararası Cevher Hazırlama Sempozyumu. Ed Yavuz Aytekin, İzmir, 268-280, (1988).
• [13] Yarar, B., “Düşük tenörlü kolemanit cevherinin flotasyon yolu ile zenginleştirilmesi”, Türkiye Madencilik Bilimsel ve Teknik 3 Kongre, TMMOB Maden Mühendisleri Odası, Ankara, 571 – 588, (1973).
• [14] Yalçın, H., ve Gündoğdu, M. N., “Emet gölsel neojen baseninin kil mineralojisi”, 2.Ulusal Kil Sempozyumu, Ankara. 155-170, (1985).
• [15] Çolak, M., “The Emet and Kırka borate mines (Turkey) 1: mineralogy and chemsitry of the clays, 2: ceramic applications of their tailing products”, Unpubl. (PhD Thesis), University of Fribourg, Switzerland, 213, (1995).
• [16] Çolak, M., “Hisarcık-Emet kolemanit ocağı killeri”, 8. Ulusal Kil Sempozyumu, Dumlupınar Üniversitesi Kütahya, 25-36, (1997).
• [17] Uçar, A., ve Yargan, M., “Emet Espey bor tesisi ince gölet atıklarından flotasyonla arsenik minerallerinin uzaklaştırılabilirliğinin araştırılması”, Türkiye 21. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Sergisi. Antalya, 487-492, (2009).
• [18] Yamık, A., Uçar, A., Şahbaz, O., ve Demir, U., “Emet Espey konsantratörü -25 mm bor atıklarının hidrosiklon ile zenginleştirilmesi”, II. Uluslararası Bor Sempozyumu, Eskişehir, (2004).
• [19] Bentli, İ., Bursalı, L., Ediz, N., ve Tatar, İ., “Emet - Hisarcık şlam atıklarının zenginleştirilmesi ve etiketlenmesi”, II. Uluslararası Bor Sempozyumu, Eskişehir, 87-90, (2004).
• [20] Sönmez, E., and Koca, H., “Cleaning of fine coals by Multi-Gravity Separator”, E. Nakoman (Ed), European Coal Geology, Proceeding of 3th European Coal Conference, İzmir-Turkey, 481-489, (1997).
• [21] Chan, B. S. K., Mozley, R. H., ve Childs, G. J. C., çev., Yüce, A. E. “Multi gravite ayırıcı”. Madencilik, 33 (1): 33-41, (1994).
• [22] Traore, A., Conil, P., Houot, R., and Save, M., “An evaluation of the Mozley MGS for fine particle gravity separation”, Minerals Engineering, 8(7), 767–778, (1995).
• [23] Wills B. A., and Napier-Munn, T. J., “Wills’ Mineral Processing Technology”, Elsevier Science & Technology Books, (2006).
• [24] Chan, S. K., Mozley, R. H., and Childs, G. J. C., “The Multi-Gravity Seperator (MGS) – A Mine Scale Machine”. Richard Mozley Limited, Redruth, Cornwall, UK, 20., (1991).
• [25] Parekh, B. K., and Abdel-Khalekh, M. A. A., “Using Falcon concentrator, as a new technology, for removal of environmental pollutants of Egyptian coal”. Journal of Ore Dressing 7, 20-28, (2002).
• [26] McAlister, S., “Case studies in the use of the Falcon gravity concentrator”, 24th Annual Canadian Mineral Processors Conference, Ottawa, ON, Canada. 22, (1992).
• [27] Ancia, P., Frenay, J., and Dandois, P., “Comparison of Knelson and Falcon centrifugal separators”. In Innovation in Physical Separation Technologies, Falmouth, UK: IMM, 53–62, (1997).
• [28] McAlister, S., and Amstrong, K. C., “Development of the Falcon concentrators”. Presentation at the SME Annual Meeting. Orlando, Florida, (1998).
• [29] [29] Sepro Mineral Systems Corporation https://www.seprosystems.com/wp-content/uploads/2024/07/Falcon-SB-Concentrator.pdf, (2024).
• [30] JCPDS, “Mineral powder diffraction file databook, joint committee on powder diffraction standards”, Swarthmore, Pennsylvania, 781, (1993).
• [31] Ediz, N., Bentli, I., Ceylan, T., ve Tatar, I., “Kestelek Bor İşletmesi -3 mm klasifikatör çökeni ürünün farklı pervaneli dağıtıcılarda zenginleştirilmesi”, II.Uluslararası Bor Sempozyumu, Eskişehir, 93-97, (2004).
• [32] Battal Şal Ö. ve Çubuk M. K., “Ulaştırma projeleri fizibilite etütlerinde bulanık çok kriterli bir değerlendirme modeli”, Politeknik Dergisi, 25(3): 1191-1199, (2022).