Cevher Zenginleştirme
maden
Cevher Zenginleştirme
CEVHER ZENGİNLEŞTİRME NEDİR?
(Pof.Dr. Fikri KAHRAMAN)
• Bir cevherdeki çeşitli mineralleri, cevher hazırlama
işlemlerini uygulayarak, endüstrinin gereksinimine en
uygun hammadde haline getirmek ve ekonomik değer
taşıyanları, ekonomik değer taşımayanlardan ayırmak
için yapılan işlemlerin tümüne cevher zenginleştirme
denir.
• İngilizce karşılıkları: ore dressing, mineral processing,
concentration, enrichment…vs.
• Yer bilimleri(jeoloji,maden yatakları,mineraloji ,
petrografi, ..vs), fizik, fiziko-kimya, kimya(metalurjik
kimya) ve prosesler tekniği, doğrudan dayandığı bilim
dallarıdır.
CEVHER ZENGİNLEŞTİRMENİN TARİHİ
GELİŞİMİ
• İnsanlar tarafından ilk uygulanan cevher hazırlama
işlemi, elle ayıklama dır.
• Elle ayıklamadan sonra uygulanan diğer bir yöntem
yıkama dır.
• Daha sonra minerallerin ayrı ayrı elde edilmesi için,
cevherin boyutunun küçültülmesi ve minerallerin serbest
hale getirilmesi gerektiği anlaşıldı.
• Bu yargı, kırma adı verilen boyut küçültme işlemini
ortaya çıkardı. İlk kırma işlemleri balyoz ile
gerçekleştirildi. Çok büyük cevher parçaları ise önce
ısıtılıp sonra su dökülerek, ani soğuma sonucu ortaya
çıkan çatlama ve patlamalardan yararlanılarak kırılmıştır.
• Yıkama yönteminden sonraki adım ise özgül ağırlık
farkına göre ayırma yöntemi geliştirilmiştir.
• Kırma işlemleri için; insan, hayvan veya su gücü ile
çalıştırılan tokmaklı kırıcılar öğütme için de un
değirmenleri gibi çalışan ve biri sabit diğeri dönen iki taş
silindir arasında öğütme yapan değirmenler kullanılmıştır
• Yine bu dönemde, jig denilen zenginleştirme aygıtının
basit bir şekli ilk kez kullanılmıştır.
• En büyük gelişme 19.yy sonları ile 20.yy başlarında
ortaya çıkmıştır. Kırma işlemleri için konkasör adı verilen
mekanik kırıcılar, öğütme işlemleri için de aktarılan
ortamla çalışan değirmenler kullanılmaya başlanmıştır.
• Kırma ve öğütme tekniğindeki gelişmeler, kırılmış,
öğütülmüş cevherin boyuta göre sınıflandırılmasını
zorunlu kılmış ve hareketsiz eleklerden başlayarak
sarsıntılı, titreşimli elekler, küçük boyutlu malzeme içinde
klasifikatör adı verilen makineler geliştirilmiştir.
• Bu arada wilfley
tarafından geliştirilen sarsıntılı masa
kullanılmaya başlanmıştır.
• 20. yy başlarından itibaren mineralleri birbirinden
ayırmak için özgül ağırlık farkından başka özelliklerden
de yararlanılmaya başlanmış. Manyetik ayırma ve
elektro-statik ayırma yöntemleri geliştirilmiştir.
• 1890 lardan başlayarak kullanılan, altın ve gümüş
kazanmaya yönelik siyanürizasyon ve amalgamasyon,
kimyasal ayırma yöntemlerinin ilk uygulamasıdır.
• Cevher zenginleştirmenin en önemli yöntemlerinden olan
köpük flotasyonu 1910 lardan sonra geliştirilmiştir. Bu
yöntem sayesinde küçük boyutlu cevherlerden yüksek
tenör ve verimli konsantre üretimi gerçekleştirilmiştir.
CEVHER ZENGİNLEŞTİRMEYİ GEREKTİREN
NEDENLER
Teknolojik nedenler
• Hammaddeyi tüketim yerinin teknolojik gereğine uygun
hale getirmek ve kullanmayı mümkün kılmak.
• Örnek; Cam endüstrisinin ana maddesi olan kuvars
kumunun,tane büyüklüğü 0,1-0,5 mm ve Fe2O3 içeriği
%0,05 in altında olması, optik camda %0,02 Fe2O3 den
az olması teknolojisinin gereğidir.
Ekonomik nedenler
• Bu konu iki yönden ele alınır.
• Birincisi,cevher üretildiği şekliyle ekonomik değere
sahiptir. Cevher hazırlama ile o cevherin ekonomik
değeri arttırılır..
• Örn. yüksek küllü kömür, orta tenörlü demir veya krom.
• İkincisi, cevher üretildiği haliyle ekonomik değildir.
Cevher hazırlama ile ekonomik değer kazanır
• Örn. Cevher içerisinde gr/ton mertebesinde bulunan
altın ve gümüş metallerinin değer kazanabilmesi için
cevher hazırlama gerekmektedir.
CEVHER ZENGİNLEŞTİRMENİN ÇALIŞMA ALANI
• Cevher hazırlama tesisini besleyecek cevherin
sağlanması
• Cevherdeki değerli minerallerin boyut küçültme ile
serbest hale getirilmesi
• Boyut küçültme ile yeterli mineral serbestleşmesi
sağlanan cevherin zenginleştirilmesi
• Zenginleştirme sonunda elde edilen ürünler üzerindeki
işlemler
CEVHER HAZIRLAMADA YARARLANILAN MİNERAL ÖZELLİKLERİ
FİZİKSEL ÖZELLİKLER
• Sertlik
• Gevreklik
• Yapı ve kırılış şekli
• Renk ve parlaklık
• Özgül ağırlık
• Manyetik duyarlılık
• Elektrik iletkenliği
• Flouresans ve fosforesans
• Radroaktivite
FİZİKO-KİMYASAL ÖZELLİKLER
• Yüzey ve ara yüzey özellikleri
KİMYASAL ÖZELLİKLER
• Isıl özellikler
• Farklı çözünürlük
ZENGİNLEŞTİRME YÖNTEMLERİ
• Boyut küçültme ve boyuta göre sınıflandırmayı izleyen
ve cevher içindeki değerli mineral veya mineral
gruplarını, değersizlerden ayırmayı amaçlayan,
işlemlerin tümüne zenginleştirme(konsantrasyon) adı
verilir.
• Bir cevheri oluşturan çeşitli minerallerin birbirinden
ayrılması, mineraller arasındaki fiziksel ve kimyasal
özellik farklarına dayanılarak geliştirilen zenginleştirme
yöntemleri ile mümkün olmaktadır.
• Başlıca zenginleştirme yöntemleri aşağıda verilmiştir.
ZENGİNLEŞTİRME YÖNTEMİNİN SEÇİMİ
Zenginleştirme yöntemini, cevherdeki değerli ve değersiz
tüm minerallerin cinsine, fiziksel, kimyasal, fizikokimyasal
özelliklerindeki farklılıklara ve boyut
dağılımlarına bağlı olarak seçilmektedir.
Temsili cevher nümunesi üzerinde, aşağıda belirtilen
incelemeler yapılmalıdır.
1) Cevherin İçerdiği Minerallerin tanımlanması: Optik
veya elektron mikroskobu, XRD, XRF, DTA ve
kimyasal analiz yöntemleri ile belirlenir.
2) Tanımlanan minerallerin özelliklerinin saptanması:
3) Zenginleştirmede yararlanılacak özellik farklılıklarının
belirlenmesi
4) Tane serbestleşme boyutunun saptanması
5) Uygun yöntem veya yöntemlerin belirlenmesi
TANE SERBESTLEŞMESİ
• Cevher hazırlamadaki boyut küçültme işlemlerinin
(kırma, öğütme) önemli nedenlerinden birisi TANE
SERBESTLEŞMESİNİN SAĞLANMASIDIR.
• Cevher hazırlama işlemleri “tane serbestleşmesi” ve
“ayırma” adımlarından oluşmaktadır.
• Değerli minerallerin değersizlerden veya değerli
minerallerin birinin diğerinden yüksek verim ve tenör ile
ayrılabilmesi için yeterli ölçüde tane serbestleşmenin
sağlanması gerekir.
• Kırılmış ve öğütülmüş cevher parçalarına tane adı
verilmekte olup, tek bir mineral içeren taneler serbest
tane, iki veya daha fazla mineral içeren tanelere ise
birleşik (bağlı) tane denilmektedir.
• Bir mineralin serbest kalma derecesi;
• Cevherin boyutunun küçültülmesi sonucunda elde
edilen belli bir minerale ait serbest tane miktarının, o
mineralin cevher içindeki toplam miktarına oranının %
olarak ifadesidir.
• Yani; SA=Serbest A min.mik. / Top.A min.mik.*100
Boyut Küçültme ile Tanelerin Serbestleşmesi
• Boyut küçültme ile cevher yapısına bağlı olarak, kısmen
mineral faz boyutu küçülmesi kısmen mineral faz
sınırlarından kopma nedeniyle serbestleşme
olmaktadır.
• Faz Boyutu Küçülmesi ile Serbestleşme
• İki mineralli bir cevher modelinde, minerallerin eşit veya
farklı miktarda bulunduğu durumları ayrı ayrı incelemek
gerekir.
• Minerallerin eşit miktarda bulunması halinde
• Küp şeklindeki cevher modeli, eşit kenarlı ve eşit sayıda
A ve B minerali küplerinden oluşmaktadır.
• İki mineralin eşit miktarda bulunduğu cevher modeli
• Boyut küçültme sonucu meydana gelen küpler birim
olarak alınırsa model cevher 256 sı A mineraline, 256
sı B mineraline ait olmak üzere 512 birim küpten oluşur.
• Şekildeki kırılış biçimine göre, her mineral küpünden 1
adet serbest küp meydana geldiğinden, A ve B
minerallerine ait 32 şer adet birim küp serbest olarak
elde edilmektedir. Buradan ;
• A mineralinin serbestleş. derecesi: 32/256*100=%12.5
• B “ “ “ : 32/256*100=%12,5
olarak bulunur.
• Eşit miktarda ve eşit faz boyutunda iki mineral içerdiği
düşünülen cevher modeli üzerinde yapılan bu
incelemede, yalnızca faz içi kırılmalar söz konucu
olduğunda, faz boyutunun yarısına kadar boyut
küçültme durumunda bile yeterli bir serbestleşme
sağlanamıyor.
• Minerallerin farklı miktarda bulunması halinde
• B mineralinin az, A mineralinin fazla miktarda olduğu bir
modelde;
• Cevher modeli 8*8*8=512 birim küp’ ten oluşsun
B minerali 2*2*8=32 “ ise.
A “ 512-32=480 birim küptür.
8*8=64 birim küp A ve B minerallerini içermektedir.
Serbest A minerali küp sayısı: 512-64=448 dir.
• Buna göre, SA=448/480*100=%93.3 bulunur.
x: cevher içindeki mineral faz boyutu
y: boyut küçültme ile elde edilen tane boyutu alınırsa,
n=A/B (miktar olarak) ve k= x/y alındığında;
SB = [(k-1) / k]3 ve SA = (nk2-3k-2) / nk2 bulunur.
• Mineral Faz Sınırlarından Ayrılma ile Serbestleşme
• Boyut küçültme ile, mineral yapılarına bağlı olarak, faz
sınırlarından kopma halinde, tane serbestleşmesi artar.
• Buna neden olan yapısal özellikler şunlardır:
• Cevherin oluşumu ile ilgili özellikler;
-Mineral tanelerinin zayıf çimento mad. ile bağlanması,
kömür, fosfat,ve demir cevherlerinde bu durum vardır.
• Cevherin içerdiği minerallerin özellikleri;
-Minerallerin, farklı sertlik, gevreklik, dilinim gibi
özellikleri, ufalama sırasında birinin diğerine göre daha
fazla incelmesi sonucu daha fazla serbest kalması,piritkalkozin
ve galen-kuvarsın ayrılmalarında bu durum
vardır.
• O halde boyut küçültme sonucunda, hem faz
sınırlarından kopma hem faz boyutu küçülmesi ortak
etkisiyle serbestleşme gerçekleşmektedir.
SERBESTLEŞME BOYUTUNUN SAPTANMASI
• Tane serbestleşmesinin sağlanmasının zenginleştirme
işlemlerinin başarısı açısından son derece önemlidir.
• Zenginleştirme öncesinde serbestleşme boyutunun
saptanması verimli bir zenginleştirme yapılabilmesi ve
zenginleştirme yönteminin seçimine ışık tutması
bakımından zorunlu olmaktadır.
• Zenginleştirme yöntemi başlıca iki deneysel yöntemle
saptanmaktadır.
• 1. Zenginleştirme yöntemi (pratik yöntem)
• Zenginleştirilecek cevherden alınan temsili numuneler,
değişik boyutlara indirilerek,her numune ile
zenginleştirme deneyleri yapılır, sonuçlar değerlendirilir
ve en iyi sonucu veren deneydeki cevher boyutu
serbestleşme boyutu olarak kabul edilir.
• 2. Tane sayımı yöntemi (teorik yöntem)
• Farklı boyuttaki cevher numunelerinin tane sayımı ile
serbestleşme dereceleri bulunur ve en uygun
serbestleşme derecesini veren boyut saptanır.
• Tane sayım yöntemi, istatistik temele dayanır, doğru
sonuç için, ISO standartlarına göre, her gurupta en az
625 tanenin sayılması gerekir.
• Sayım işlemi, çıplak gözle, optik mikroskop, X ışınları
mikro analiz yöntemi gibi yöntemlerle yapılabilmektedir.
• Serbest ve bağlı taneler sayılır.
• Bağlı taneler 20’de oran olarak tahmin edilir.
• Mikroskopla yapılan sayımda,iz düşüm nedeniyle bağlı
tanelerin sayısı %40 az görülebilir.Onun için bulunan
sonuç bağlılık faktörü (1.4) ile çarpılır.
SG = Serbest G tane sayısı / Toplam G tane sayısı*100
• Sayım sonuçlarından yaralanarak,cevher mineral ve
buna bağlı olarak element tenörleri de kabaca
hesaplanabilir. Örnek; Galen: G için miktar hesabı;
• Toplam G miktarı=Toplam G tane sayısı*G’nin özg.ağ.
(bağlı tane sayıları hesabında bağlı. faktörü kullanılmaz)
Her mineral için aynı şekilde miktar hesabı yapılır.
• Mineral Tenörü:
%G = Toplam G miktarı / Cev.içindeki büt.min.top.mik.*100
• Element Tenörü:
% Pb=Galen Tenörü*Galen içindeki Pb % oranı*100
CEVHER ZENGİNLEŞTİRME
YÖNTEMLERİ
• Cevher zenginleştirmede, Fiziksel özellik
farklılıklarına dayalı dört temel zenginleştirme
yöntemi yöntem vardır. Bunlar;
1. Boyuta göre sınıflandırma ve ayıklama (triyaj) ile
zenginleştirme
2. Özgül ağırlık farkı (gravite) ile zenginleştirme
3. Manyetik ayırma ile zenginleştirme
4. Elektrostatik ayırma ile zenginleştirme
