Kolon Flotasyonu

Teorik Bilgiler:

Bu  makinelerin temel farkı, hava kabarcıkları ve partiküllerin ters akımda olması veya pülp ile yıkama suyunun ters akmasıdır. Kolon flotasyonu hücresi 44 ft yüksekliğinde, düşey bir kolondur. Hava kolonun altından, su üstten ve kondisyonlaşmış pülp ortadan kolona beslenir. Kolonun en üstü köpükteki konsantre ile kaplanır ve üst akım olarak alınırken artık kolonun altından alınır. Kolon makinelerinin bu dizaynı Kanada  Ltd’nin Colom Folatiton Comp. tarafından üretilmiştir.

Şematik görünüşü şekil-1’de verilen kolon flotasyonun, klasik flotasyondan ayıran en büyük özelliği şeklinin yanı sıra mekanik karıştırmanın olmaması ve kabarcık üretim sistemi ile yıkama suyunun olmasıdır. Kolon flotasyonun klasik selüllerden %20 daha azdır. Geniş kolon selülleri için taşıma kapasitesi sınırlanması (konsantre üretim hızı /kesik alanı ) köpük fazında yatay kütle transferiyle ilişkilidir. Çapı 1.5mm’nin üzerindeki selüllerde kapasite (gr/cm/dk)teorik olarak hesaplanandan %30 daha azdır.

Kolon flotasyonunun ilk patenti 1960’lı yıllarda boutin ve Tremblay tarafından alınmıştır. İlk deneysel çalışmalar ise Wheeter ve Bouth tarafından yapılmıştır. Onların icadında uzun bir kolon ve pülp ortadan hava alttan yıkama suyu üstten besleniyor. Konsantre kolonu üstünden, artık ise alttan alınıyor. İki ters akıntı meydana geliyor. Birincisi aşağı düşen taneler, yüksek hava kabarcıkları (verim bölümü) ve ikincisi yüksek hava kabarcıkları ve yukarıdan aşağı beslenen yıkama suyu. Bu ters yönlü akımlar kolonun yapısını tanımlamaktadır.

USSR’de geliştirilen kolonlara önderlik etti. Bunların çoğu verim aşaması üzerinde dururken Leeds kolonu bir gelişmiş yıkama makinesidir. Kanada’daki Column Flotation şirketi 20 yıldır kolon makinelerini test ediyor, geliştiriyor ve satıyor. Müşterilerin direnmesinin uzun zaman almasına rağmen kolonlar günümüzde çok ilgi toplamakta.

Dünya madencilik sektöründe, yüksek tenörlü iri boyutta zengin cevherlerin hızla tükenmesi madencilik faaliyetlerindeki yeni ve yüksek kapasiteli üretim yöntemlerinin ve buna bağlı zenginleştirme tesislerinin gelişimi ile daha ince boyutta zenginleşen daha düşük tenörlü cevherler ekonomik hale gelmiştir. Hatta eskiden çalışılmış madenlerin artıkları bile günümüzde geniş ölçüde değerlendirile bilme olanağına kavuşmuştur. Küçük boyutlu tanelerin zenginleştirilmesinde kullanılan en önemli yöntem flotasyondur. Flotasyonun yanı sıra yeni geliştirilen, özgül ağırlık farkına dayalı yöntemler ve manyetik ayırma yöntemleri de kullanılmaktadır.

Zenginleştirme işlemi sırasında tane boyutunun küçülmesi ile tanenin yüzey alanında büyüme, kütlesinde ise küçülme meydana gelir. Küçük boyutlu tanelerin yüzey ve elektro-kimyasal özellikleri, aynı malzemenin daha iri boyutlu tanelerine oranla farklılıklar göstermektedir. Küçük boyutlu tanelerin özgül enerjisi, artan kenar, köşe ve kristalografik düzensizliklerden dolayı daha fazladır. Dolayısıyla artan özgül enerji flotasyonu etkilemektedir. Küçük boyutlu tanelerin yüzey alanındaki büyümeye paralel olarak, çözünme artmakta ve çözeltiye geçen çeşitli iyonlar sebebiyle, toplayıcı-mineral adsorpsiyonu etkilenmektedir. Kabarcık üretimi kolonun alt kısmındaki dağıtıcı arasından hava geçirmek suretiyle yapılabildiği gibi kolon dışında ayrı bir ünite halinde pülp-hava kontağı veya su-hava kontağı sağlanarak ta yapılabilmektedir.

Endüstride kullanılan flotasyon kolonları 9-15m yüksekliğinde ve 0,5-0,3m çapındadır. Bazı tesislerde kolon çapı 2,5-3m civarında olabilmektedir. Kolon flotasyonuna pülp beslemesi kolon yüksekliğinin tabandan itibaren 2/3’ü kadar yükseklikten yapılmaktadır. Pülp, besleme noktasından aşağı doğru hareket ederken alt kısımdan gelen kabarcık yukarı doğru hareket etmektedir. Kabarcık ve tanelerin ilk karşılaştığı ve hidrofobik tanelerin kabarcığa yapıştığı bu zona “toplama zonu” denilmektedir. Pülp besleme noktasının üstünde kalan ve yıkama suyu verilmek suretiyle daha selektif bir konsantrenin elde edildiği zona ise “temizleme zonu” denilmektedir.

Kolon Flotasyonunun Klasik Flotasyona Göre Avantajları:

1.      Klasik flotasyon hücrelerindeki mekanik karıştırmanın neden olduğu ve ince taneli cevherlerin selektif olarak zenginleştirilmesinde dezavantaj olan türbülans akımın olması

2.      Enerji tüketiminin daha az olması

3.      Dikey kullanım nedeniyle daha küçük yerleşim alanına ihtiyaç duyması

4.      Otomatik kontrol olanağı bulunması

5.      Yüksek verimle kaliteli konsantre üretimine uygun olması

Kolon Flotasyonunda Etkili Olan Parametreler:

Kolon flotasyonu ile iyi bir ayırmanın yapılabilmesi için, kontrol edilmesi gereken parametreler bulunmaktadır. Bu parametrelerin cevher özelliklerine göre düzenlenmesi gerekir.

1.      Gaz (Hava) miktarı

2.      Yıkama suyu miktarı

3.      Hava kabarcığı üretecinin tipi

4.      Hava kabarcığının çapı

5.      Hava kabarcığının yükselme hızı

6.      Pülpte katı oranı

7.      Besleme hızı

8.      Kolon yüksekliğinin kolon çapına oranı

Kolon flotasyonu selülleri ticari öğütme işlemlerinde daha çok kabul edilmeye başlamıştır. Kolon flotasyonu molibdenin özellikle son temizleme aşamasında yan ürün olarak kazanılmasında yaygın bir şekilde kullanılan metot olmuştur. Bu yöntem temizleme basamaklarının sayısını azaltmış, konsantre tenörünü yükseltmiş ve işletme maliyetini azaltmıştır. Ayrıca kurşun ve çinko temizleme devresi için de avantajlı olduğu görülmektedir. 2,5m çaplı kolon flotasyonu hücresi batı Avustralya’da Harbeur Lights Mine’nin 100 ton/saat kapasiteli tesisinde tek aşamada sülfit konsantresi üretiminde kullanılmıştır.

Sıkça sorulan bir soru, kolon yüksekliğinin neden 12m civarında olduğudur. Yapılan araştırmalarda kolon yüksekliğinin çapa oranının (H/D) performansı etkilediği görülmüştür. Özellikle yüksek verimler H/D oranının yükselmesiyle elde edilebileceği (sabit hacim ve akış hızında) anlaşılmıştır. Tesis ölçekli kolonlarda (10-15m yüksekliğinde) besleme hızı 600Lt./Dakikada konsantre tenörü düşerken yüksek verimlere ulaşılmıştır.

Florit ve manganez cevherlerinin zenginleştirilmesinde 4 tane zonun varlığı kabul edilmiştir. Bunlar;

1.    Köpük zonu

2.    Pülp-köpük ara yüzey zonu

3.    Pülp-faz temizleme zonu

4.    Toplama zonu

Günümüzde çeşitli isimler altında değişik tip kolonlar mevcuttur. Bunlar;

-         Leeds Kolonu

-         Packed Kolonu

-         Kanada Kolonu

-         Flotaire Kolonu

-         Hydrocom Kolonu