Mikrodalga enerjisinin kolemanit cevherinin ufalanmasına ve flotasyonuna etkisi

Öz

Mikrodalga ısıtma sistemlerinde mikrodalgalar malzeme bünyesinde iç sürtünme meydana getirerek, bir termal gerilim ve iç basınç oluşturmaktadır. Bu durum malzeme özelliklerine bağlı olarak tane bünyesinde çatlaklar meydana getirebilmektedir. Bu etkisi sayesinde mikrodalgalardan çeşitli cevher hazırlama işlemlerinde faydalanılmaktadır.

Bu çalışmada önemli bor minerallerinden biri olan kolemanitin ufalanması ve flotasyonuna mikrodalga enerjisinin etkisi araştırılmıştır. Çalışma sonucunda mikrodalga enerjisinin iri tane boyutunda ufalanma üzerinde olumlu etkisi olurken, ince tane boyutlarında önemli bir etki gözlenmemiştir.

Çalışma kapsamında kullanılan kolemanit cevheri ham hali ile %32,21 B₂O₃ tenörüne sahiptir. Yapılan boyut küçültme işlemleri sonucunda numuneler flotasyon deneylerinde kullanmak üzere +0,250, -0,250+0,038 mm ve -0,038 mm tane boyutlarına ayrılmıştır. Bu numunelerin tenörleri sırası ile %44, %40 ve %21 B₂O₃’tür. +0,250 mm tane boyutundaki numunelerin B₂O₃ tenörü yüksek olduğu için flotasyon işlemine tabi tutulmamıştır. -0,250+0,38 mm tane boyutundaki numunelere yapılan flotasyon deneylerinde konvansiyonel flotasyonla %44,76 B₂O₃ tenörlü konsantre %55,05 verimle, mikrodalga enerji uygulanan numunelerin flotasyonunda ise %42,99 B₂O₃ tenörlü konsantre %59,69 verimle kazanılmıştır. -0,038 mm tane boyutundaki numunelere yapılan flotasyon deneylerinde ise konvansiyonel flotasyonda %37,91 B₂O₃ tenörlü konsantre %24,79 verimle, mikrodalga enerji uygulanmış numunelerin flotasyonu sonucunda ise %37,21 B₂O₃ tenörlü konsantre %31,17 verimle elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Mikrodalga,ufalama,flotasyon,kolemanit,bor mineralleri

Effect of microwave energy on the comminution and flotation of colemanite ore

Öz

Microwaves create internal friction in the material body and hence thermal stress and internal pressure. This situation can generate fractures according to the material features. Therefore, microwaves can be used in various mineral processing processes owing to this effect.

In this study, the effect of microwave energy on the comminution, and flotation of a colemanite ore, which is an important boron mineral, was investigated. As a result, a positive effect of microwave energy on the comminution of coarser particles was determined while no significant effect was observed on the comminution of finer particles.

The colemanite ore as supplied has 32.21% B₂O₃ grade. The samples were sieved to +0.250, -0.250+0.038 mm, and -0.038 mm particle size fractions separately before the flotation experiments. The grades of these samples were 44%, 40%, and 21% B₂O₃, respectively. The samples coarser than 0.25 mm particle size were not subjected to flotation because of their high grades. In the flotation experiments of the particles at -0,250+0,38 mm particle size, a concentrate with 44.76% B₂O₃ grade was recovered with 55.05% recovery by conventional flotation. On the other hand, a concentrate with 42.99% B₂O₃ grade was recovered with 59.69% recovery in the flotation of microwave treated samples. In addition, in the flotation of the particles at  -0,038 mm particle size, a concentrate with 37.91% B₂O₃ grade was recovered with 24.79% recovery by conventional flotation. On the other hand, a concentrate with 37.21% B₂O₃ grade was recovered with 31.17% recovery in the flotation of microwave treated samples.

Anahtar Kelimeler

• Microwave,comminution,flotation,colemanite,boron minerals

Kaynakça

1. [1] Vorster W., The effect of microwawe radiation on mineral proceessing, Doktora Tezi, The University of Birmingham Birmingham, 2001.
2. [2] Al-Harahsheh M., Kingman, S. W., Microwave-assisted leaching—a review, Hydrometallurgy, 73 (3-4), 189-203, 2004.
3. [3] Marland S., Han B., Merchant A., Rowson N., The effect of microwave radiation on coal grindability, Fuel, 79, 1283-1288, 2000.
4. [4] Uslu T., Atalay Ü., Arol A. İ., Effect of microwave heating on magnetic separation of pyrite, Colloids Surf. A, 225 (1-3), 161-167, 2003.
5. [5] Eskibalcı M. F., Cevher hazırlama ve zenginleştirmede mikrodalga enerjisinin kullanılabilirliğinin araştırılması, Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, İstanbul, 2007.
6. [6] Özbayoğlu G., Depci T., Ataman N., Effect of microwaver radiation on coal flotation, Energy Source Part A, 31 (6) 492-499, 2009.
7. [7] Sayın Z. E., Altın konsantresinden doğrudan liç eldesi, Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Maden Mühendisliği, İzmir, 2010.
8. [8] Tosun Y. İ., Microwave activated crushing and grinding of turkish coals and shale for cleaning and desulfurization, XVI Balkan Mineral Processing Congress, Belgrad, 2015.

9. [9] Güngören C., Ultrasonik ve mikrodalga enerjilerinin kolemanit flotasyonunda ön işlem olarak kullanılma olanaklarının araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi, Maden Mühendisliği, 2009.
10. [10] Güngören C., Özkan Ş. G., Hacıfazlıoğlu H., Mikrodalga kurutmanın linyit kömürünün öğütülebilirliğine etkisi, Bilimsel Madencilik Dergisi, 55 (4) 15-22, 2016.
11. [11] Özkan Ş. G., Eskibalcı M. F., Güngören C., Mikrodalga enerjisinin kolemanit ve uleksitin sudaki çözünürlüğüne etkisinin araştırılması, İstanbul Yerbilimleri Dergisi, 22 (1) 85-93, 2009.
12. [12] Chattopadhyay A. K., Gaona T., Bosley B., Microwave-assisted direct synthesis of boronated alkanolamine succinic anhydride esters as potential surfactants for various application, BORON 1 (1), 28 - 32, 2016.
13. [13] Buttress A. J., Katrib J., Jones D. A., Batchelor A. R., Craig D. A., Royal T. A., Dodds, C., et al., Minerals Engineering 109,169–183, 2017.
14. [14] Jiang T., Zhang Q., Liu Y., Xue X., Duan P., Influence of microwave irradiation on boron concentrate activationwith an emphasis on surface properties, Appl. Surf. Sci., 385, 88–98, 2016.
15. [15] Rattanadecho P., Makul N, Microwave-assisted drying: A review of the state-of-the-art, Dryıng Technol., 34 (1), 1–38, 2016.
16. [16] Eskibalcı M. F., Konvansiyonel ve mikrodalga ısıtma işleminin kuvarsitin öğütülebilirliğine etkisinin incelenmesi, EÜFEB Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7 (2) 169-190, 2014.
17. [17] Delibalta M. S., Toraman O. Y., The effect of microwave energy on grindability of a turkish high-ash coal, Energy Sci. and Technol., 3 (2) 46-49, 2012. [18] Toraman O. Y., The effect of high power microwave energy on the grindability of turkish cayirhan lignite, Energy Source Part A, 32 (19) 1794-1800, 2010.
18. [19] Toraman Ö. Y., Depçi T., Kömürde mikrodalga ile önişlem uygulamaları, Madencilik, 46 (3) 43-53, 2007.
19. [20] Samanlı S., Öney Ö., Geveze K., Mikrodalga kurutmanın kaolen numunesinin bilyalı değirmendeki özgül kırılma hızını artırıcı etkisi, Dokuz Eylül Üniversitesi-Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 19 (55) 267-278, 2017. [21] İpek H., Şahan H., Effect of heat treatment on breakage rate function of ulexite, Physicochem. Probl. Miner. Process. 49(2) 651−658, 2013.
20. [22] Can N. M., Bayraktar I., Effect of microwave treatment on the flotation and magnetic separation properties of pyrite, chalcopyrite, galena and sphalerite, Miner. and Metall. Process., 23 (3) 185-192, 2007.
21. [23] Batchelor A. R., Buttress A. J., Jones D. A., Katrib J., Way D., Chenje, T., Stoll, D., et al., Towards large scale microwave treatment of ores: Part 2 – Metallurgical testing, Miner., Eng., 111, 5–24, 2017.
22. [24] Kingman S. W., Vorster W., Rowson N. A., The influence of mineralogy on microwave assited grinding, Miner. Eng.,13 (3), 313-327, 2000.
23. [25] Guo S.., Chen G., Peng J., Chen J., Li D., Liu L., Microwave assisted grinding of ilmenite ore, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21 (9), 2122-2126, 2011.
24. [26] Zhu X., Tao Y., Sun Q., Effects of microwave pretreatment on the grinding characteristic of coal, Energ Source Part A, 38 (18), 2741-2748, 2016. [27] Xia W., Yang J., Liang C., Effect of microwave pretreatment on oxidized coal flotation, Powder Technol., 233, 186-189, 2013.
25. [28] Can M. F., Helvaci A., Yazıcı Z. O., Akpınar S., Özdemir Y., Microwave assisted calcination of colemanite powders, International Journal of Metallurgical & Materials Engineering, 2 (2) 2016.
26. [29] Kocakuşak S., Köroğlu J. H., Ekinci E., Tolun R., Production of anhydrous borax using microwave heating, Ind. Eng. Chem. Res., 34, 881-885,1995.
27. [30] Tombal T.D., Özkan Ş. G., Kurşun Ünver İ., Osmanlıoğlu A. E., Bor bileşiklerinin özellikleri, üretimi, kullanımı ve nükleer reaktör teknolojisinde önemi, BORON, 1 (2), 86 - 95, 2016.