Bu çalışmada, Sivas-Koyulhisar yöresinden temin edilen Pb-Cu-Zn kompleks cevherinin gang bastırıcı olarak Gum Arabic kullanılarak selektif flotasyonla zenginleştirilmesinde optimum flotasyon koşulları belirlenmeye çalışılmıştır. Deneylerde kullanılan Koyulhisar Pb-Cu-Zn kompleks cevherinin %6.54 Pb, %1.45 Cu ve %7.47 Zn tenörlü olduğu kimyasal analiz ile tespit edilmiştir. Selektif flotasyonun ilk kademesinde Pb, ikinci kademesinde Cu ve üçüncü kademesinde ise Zn kaba konsantresi eldesinde en uygun flotasyon koşulları belirlenmiştir. Elde edilen kaba konsantreler daha sonra temizleme flotasyonlarına tabi tutulmuştur. Selektif flotasyonla kazanılan Pb, Cu ve Zn kaba konsantrelerinin tenör değerleri sırasıyla; %24.33 Pb, %15.10 Cu ve %41.43 Zn, konsantre verim değerleri ise sırasıyla %93.45, %78.52 ve %89.57’dir.

Pb kaba flotasyonu için; pH=8, 600 gr/ton Gum Arabic, 40 gr/ton NaCN, 600 gr/ton ZnSO₄, 120 gr/ton KAX, 90 gr/ton 2 Etil Hekzanol, köpük alma süresi 5 dakika, Cu kaba flotasyonu için; pH=8, 400 gr/ton Gum Arabic, 20 gr/ton NaCN, 800 gr/ton ZnSO₄, 100 gr/ton Na₂Cr₂O₇, 60 gr/ton KAX, 40 gr/ton 2 Etil Hekzanol, köpük alma süresi 5 dakika, Zn kaba flotasyonu için; pH=11, 400 gr/ton Gum Arabic, 60 gr/ton NaCN, 80 gr/ton Na₂Cr₂O₇, 250 gr/ton CuSO₄, 100 gr/ton KAX, 90 gr/ton 2 Etil Hekzanol, köpük alma süresi 5 dakika, olarak bulunmuştur. Kaba konsantrelerin temizleme flotasyonuna tabi tutulmasıyla elde edilen Pb, Cu ve Zn nihai konsantrelerinin tenörleri sırasıyla; %69.26 Pb, %29.52 Cu ve %58.14 Zn, konsantre verim değerleri ise %72.33, %66.16 ve %75.65’dir.

Gum Arabic, Selektif Flotasyon, Kaba Konsantre, Tenör, Verim

Gum Arabic, Selective Flotation, Rough Concentrate, Grade, Recovery

*Cumhuriyet Üniversitesi, Müh. Fak., Maden Müh. Böl., 58140 Sivas

Yüksek tenörlü Pb-Cu-Zn cevher yataklarının hızla azalması ve hammadde ihtiyacının artması nedeniyle düşük tenörlü kompleks cevherlerin değerlendirilmesi zorunlu olmuştur. Bu durum cevher hazırlama sürecinin gelişmesini ve özellikle de gravite yöntemleriyle zenginleştirilemeyen düşük tenörlü kompleks yapılı cevherlerin zenginleştirilmesine imkan sağlayan flotasyon yönteminin önemini artırmaktadır (Bayraktar vd, 1996).

Flotasyonla ilgili olarak yapılan çalışmaların çoğu sülfür mineralleriyle ilgili olup, flotasyon özellikleri geniş bir şekilde çalışılmıştır. Sülfür minerallerinin flotasyonunda yaygın biçimde çeşitli ticari isimlerde satılan ksantat tipi toplayıcılar, alkol tipi köpürtücüler, değişik inorganik ve organik türde düzenleyici reaktifler kullanılmaktadır (Atak, 1990; Leja, 1982; Arbiter, 1985; Wills, 1988).

Düşük tenörlü kompleks cevherlerin zenginleştirilebilmesi için yüksek selektiviteli flotasyon düzenleyicilerinin kullanılması gerekmektedir. Dikromatlar, siyanürler, sülfitler, hidrosülfitler ve hipokloritler gibi klasik inorganik düzenleyiciler bu ihtiyacı karşılamakta, fakat bunların kullanımı çevre kaygılarını arttırmaktadır. Sülfürlü cevherler için selektif düzenleyici özelliğe sahip, çevresel olarak kabul edilen polisakkaridler gibi doğal, bio-bozunabilir, non-toksik düzenleyicilerin önemi artmaktadır. Temel yapıları D-Glikoz olan Nişasta ve selüloz en önemli polisakkaridlerdir.. (Laskowski vd, 1993; Liu vd, 1989a;)

-Tuz tipi minerallerin flotasyonunda selektif düzenleyici olarak ,

-Doğal hidrofobik minerallerin bastırılmasında kullanılmaktadır. (Laskowski vd, 1991; Liu vd, 1989b; Liu vd, 1989c; Araujo vd, 1988)

Bu çalışmada bastırıcı olarak zenginleştirmeye etkisinin incelendiği Gum Arabic, Senegal ve Afrika bölgesindeki Akasya’lardan elde edilen akasya sakızının ticari adıdır. İnce tabaka, toz, granül veya köşeli parçalardan meydana gelen, beyaz veya yeşilimsi beyaz renklerde, kokusuz, erimiş zamk görünümünde, alkolde çözünmezken suda tamamen çözünerek viskoz bir çözelti oluşturan, molekül ağırlığı 250.000-300.000 arasında, merkez çekirdeği D-galaktos ve D-glikronik asit olan kompleks ve çok dallı bir karbonhidrat polimeridir (Rose vd, 1966).

Bu çalışmada Koyulhisar’dan temin edilen Pb-Cu-Zn cevheri kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan cevherin mineralojik analizi sonucunda, değerli mineraller olarak galen, sfalerit ve kalkopirit; gang mineralleri olarak da kuvars, kalsit, pirit ve hematit tespit edilmiştir (Gökçe vd, 1988).

Yapılan ön deneyler ve mikroskobik incelemeler sonucunda tane serbestleşmesinin 75 µm’nin altında sağlandığı tespit edilmiş ve cevherin %80’ i 75 µm’nin altına öğütülmüştür.

Zenginleştirme deneyleri 500 gramlık cevher numuneleriyle Şekil 1’de verilen akım şemasına göre önce Pb, Cu ve Zn kaba konsantrelerinin selektif flotasyonla kazanılmasında optimum zenginleştirme koşulları belirlenmiştir. Daha sonra, elde edilen kaba konsantrelerle, temizleme flotasyon deneyleri yapılmıştır.

Optimum pH’ı belirlemek için yapılan deneyler Çizelge 2. de verilen koşullarda yapılmış, bundan sonraki deneyler yapılırken, yapılan deneyden önce belirlenen optimum koşullar dikkate alınmıştır.

Deneylerde pH ayarlamak için Ca(OH)₂ ve Na₂CO₃, gang minerallerini bastırmak için Gum Arabic; sfaleriti bastırmak için ZnSO₄; pirit ve kalkopiriti bastırmak için NaCN; galeni bastırmak için Na₂Cr₂O₇; sfaleriti canlandırmak için CuSO₄; toplayıcı olarak KAX; köpürtücü olarak da 2 Etil Hekzanol kullanılmıştır.

Şekil 3’de görüldüğü gibi; Pb kaba flotasyonunda Gum Arabic miktarı arttıkça tenör artarak 600 gr/ton miktarında maksimum olmakta, ancak konsantre verimi 400 gr/ton Gum Arabic miktarından sonra azalmaktadır. Cu ve Zn kaba flotasyonunda Gum Arabic miktarı 400 gr/ton iken konsantre tenör ve verim değerleri maksimuma ulaşmaktadır. Bu nedenle optimum Gum Arabic miktarı; Pb kaba flotasyonunda 600 gr/ton, Cu ve Zn kaba flotasyonunda ise 400 gr/ton olarak tespit edilmiştir.

Pb ve Cu kaba flotasyonunda, sfalerit mineralini seçimli olarak bastırmak için ZnSO₄ kullanılmıştır. Pb kaba flotasyonunda, Şekil 5’den görüldüğü gibi 600 gr/ton ZnSO₄ miktarında konsantre tenör ve verim değeri maksimuma ulaşmaktadır. Cu kaba flotasyonunda ise artan ZnSO₄ miktarıyla genel olarak konsantre tenörü ve verimi artmakta, ancak 800 gr/ton miktarından sonra her iki değerde azalma görülmektedir. Bu nedenle optimum ZnSO₄ miktarı; Pb kaba flotasyonu için 600 gr/ton Cu kaba flotasyonu için 800 gr/ton olarak belirlenmiştir.

Cu ve Zn kaba flotasyonunda galen mineralini seçimli olarak bastırmak için Na₂Cr₂O₇ kullanılmıştır. Şekil 6’dan görüldüğü gibi maksimum konsantre tenör ve verim değerlerine, Cu kaba flotasyonunda 100 gr/ton ve Zn kaba flotasyonunda ise 80 gr/ton Na₂Cr₂O₇ miktarında ulaşılmaktadır. Bu nedenle optimum Na₂Cr₂O₇ miktarı; Cu ve Zn kaba flotasyonu için sırasıyla 100 ve 80 gr/ton olarak tespit edilmiştir.

Zn kaba flotasyonunda sfalerit mineralini canlandırmak için CuSO₄ kullanılmıştır. Şekil 7’den görüldüğü gibi, 250 gr/ton CuSO₄ miktarında konsantre verimi ve tenörü maksimuma ulaşmaktadır. Bu nedenle optimum CuSO₄ miktarı 250 gr/ton olarak belirlenmiştir.

Pb ve Zn kaba flotasyonunda Şekil 8’den görüldüğü gibi Pb kaba flotasyonunda 120 gr/ton KAX miktarında konsantre tenör ve verim değerleri maksimum değere ulaşmaktadır. Cu ve Zn kaba flotasyonunda KAX miktarı arttıkça konsantre verimi artmaya devam etmekte ancak Cu konsantre tenörü 60 gr/ton KAX miktarında, Zn konsantre tenörü 100 gr/ton KAX miktarında maksimum değerlerine ulaşmaktadır. Bu nedenle optimum KAX miktarı Pb kaba flotasyonunda 120 gr/ton, Cu kaba flotasyonunda 60 gr/ton ve Zn kaba flotasyonunda 100 gr/ton alınmıştır.

Köpürtücü olarak 2 Etil Hekzanol’un kullanıldığı deneylerde; genel bir eğilim olarak artan köpürtücü miktarıyla konsantre verimleri belirli bir noktaya kadar hızla artmakta, bu noktadan sonra artış azalmakta ve konsantre tenörü ise artan köpürtücü miktarıyla azalmaktadır. Şekil 9’un değerlendirilmesinden en uygun 2 Etil Hekzanol miktarı; Pb, Cu ve Zn kaba flotasyonu için sırasıyla 90, 40 ve 90 gr/ton olarak belirlenmiştir.

Şekil 10’dan görüldüğü gibi, köpük alma süresi arttıkça konsantre verimleri artmakta, ancak konsantre tenörleri azalmaktadır. Bu nedenle, istenilen konsantre tenör ve verim değerleri göz önüne alınarak optimum köpük alma süresi; Pb, Cu ve Zn kaba flotasyonunda 5 dakika olarak belirlenmiştir.

Ön deneylerle belirlenen Çizelge 4’te verilen optimum koşullarda; Pb, Cu ve Zn kaba konsantreleriyle temizleme flotasyon deneyleri yapılmış olup, Çizelge 5’teki zenginleştirme sonuçları elde edilmiştir.

Optimum serbestleşme tane boyutu, cevherin %80’i 75 µm olacak şekilde öğütülmesiyle sağlanmıştır.

Anyonik karakterli bir bastırıcı olan Gum Arabic molekülleri gang minerallerinin yüzeyine hidrojen bağı ile adsorplanarak, onları bastırmaktadır (Arbiter, 1985).

Pb kaba flotasyonu için; pH: 8, Gum Arabic: 600 gr/ton, NaCN: 40 gr/ton, ZnSO₄: 600 gr/ton, KAX: 120 gr/ton, 2 Etil Hekzanol: 90 gr/ton, köpük alma süresi: 5 dakika;

Cu kaba flotasyonu için; pH: 8, Gum Arabic: 400 gr/ton, NaCN: 20 gr/ton, ZnSO₄: 800 gr/ton, Na₂Cr₂O₇: 100 gr/ton, KAX: 60 gr/ton, 2 Etil Hekzanol: 40 gr/ton, köpük alma süresi: 5 dakika;

Zn kaba flotasyonu için; pH: 11, Gum Arabic: 400 gr/ton, NaCN: 60 gr/ton, Na₂Cr₂O₇: 80 gr/ton, CuSO₄: 250 gr/ton, KAX: 100 gr/ton, 2 Etil Hekzanol: 90 gr/ton, köpük alma süresi: 5 dakika olarak bulunmuştur.

Deneyler sonucunda Pb kaba konsantresi %24.33 Pb tenörü ve %93.45 Pb verimi, Cu kaba konsantresi %15.10 Cu tenörü ve %78.52 Cu verimi, Zn kaba konsantresi %41.43 Zn tenörü ve %89.57 Zn verimi ile kazanılmıştır.

Kaba konsantrelerin temizlenmesiyle Pb nihai konsantresi %69.26 Pb tenörü ve %72.33 Pb verimi, Cu nihai konsantresi %29.52 Cu tenörü %66.16 Cu verimi, Zn nihai konsantresi 58.14 Zn tenörü ve %75.65 Zn verimi ile üretilmiştir.

Deney sonuçlarına bağlı olarak önerilen akım şeması Şekil 11’ de verilmiştir.