Flotasyon
Flotasyon veya yüzdürme yöntemi, üretilecek cevherin su sevme (hidrofilik) ve su sevmeme (hidrofobik) özelliklerini kullanarak sıvı içerisinde kabarcık oluşturarak suda yüzmesi veya batması ile diğer malzemelerden ayrılmasını sağlayan bir zenginleştirme yöntemidir.
Genelde sülfürlü cevherlerin ayrıştırılmasında kullanılır. Dünyada flotasyon özellikle bakır, kurşun ve çinko cevherlerinin zenginleştirme yöntemlerinden biridir. Örnek: porfirik bakır cevherlerinde (hem oksitli hem sülfürlü) flotasyon ile sülfürlü ve oksitli olarak ayırmak mümkündür.
Yüzdürme işlemi sadece suyla yapılamadığından flotasyon için malzeme içine reaktifler eklenir. Bunlar sırası ile pH ayarlayıcı, bastırıcı, canlandırıcı, toplayıcı (kollektör), köpürtücüdür. Bu zenginleştirme yöntemi gravite ile yapılamayan zenginleştirme için uygulanır. Madencilik sektöründe önemli bir zenginleştirme yöntemidir.
Flotasyon ile zenginleştirmede verimli bir proses için, tane iriliğinin en fazla 45 mesh olması gerekmektedir. Flotasyonun uygulanabilmesi için aşağıdaki şartların aynı anda oluşması gerekmektedir:
- Cevherdeki minerallerden birisi havaya karşı yüzey gerilime sahip olmalıdır.
- Hidrofobik mineraller hava kabarcıklarıyla taşınabilmelidirler.
- Flotasyon sıvısı, yüzey gerilimini aktif yapan maddeler içermelidir.
Hidrofobi ve Hidrofili
Hidrofobi ve hidrofili tanımları, flotasyon için en önemli özelliklerdir. Flotasyonda kolay yüzen taneciklere hidrofobik (su sevmeyen) denir. Eğer mineral taneciği hidrofobik değilse ve yine de yüzdürülmek isteniyorsa, yüzey kimyasının reaktiflerle değiştirilmesi gerekir. Bu taneciklerinin yüzmesinin sebebi; yüzey kimyasının doğal özelliği sayesinde, hava kabarcıklarına kolayca tutunması ve yüzeye çıkmasıdır. Bu da, tanecik ile kabarcık arasındaki adhezyon kuvvetinden kaynaklanır. Hidrofilik özellikteki minerallerde ise, hava ile tanecik arasında adhezyon kuvveti çok düşük olduğundan veya hiç olmadığından, tanecik kabarcığa tutunamamakta ve sonuç olarak batmaktadır.
Flotasyon Reaktifleri
- Toplayıcılar (Kollektörler)
- Düzenleyiciler
- pH Düzenleyiciler
- Aktifleştiriciler
- Bastırıcılar
- Koruyucular
- Kuvvetlendiriciler
- Köpürtücüler
Toplayıcılar (Kollektörler)
Kollektörlerin esas görevi, minerali hidrofobik yapmaktır. İki grupta toplanabilirler:
- Anyon Aktif Grubu
- Katyon Aktif Grubu
Temel olarak; anyon aktif grubu sülfür flotasyonunda, katyon aktif grubu ise oksit flotasyonunda kullanılır.
Ksantat (Xanthates)
Ksantatlar genelde sülfürlü minerallerin flotasyonunda kullanılır. Ksantatlar asidik ortamda hidrolize olurlar ve bu nedenle alkali ortamda etkili olurlar. Ticari isimlerinden bazıları: KEX, NaEX, NaIPX, KAX.
Ditiofosfatlar (Dithiophosphates)
Ksantatların kullanıldığı cevher tiplerinde tercih edilir. Bu toplayıcı ksantatlarla beraber kullanılırsa, flotasyon veriminde artış sağlanabilir. Ksantatların aksine, asidik ortamda kullanılabilirler. Sıvı halde satılırlar.
Yağ Asitleri
Endüstriyel hammaddelerin (metalik olmayan) flotasyonunda tercih edilir.
Düzenleyiciler
pH Düzenleyiciler
Flotasyonun ortamının pH'ını değiştirmek amacıyla kullanılırlar. Minerallerin yüzdürülüp batırılmasında pH önemli bir değişken olduğundan, flotasyon işlemi boyunca kontrol edilmeli ve düzenlenmelidir. pH'ı düşürmek için genelde sülfürik asit(H2SO4), yükseltmede ise sodyum hidroksit tercih edilir.
Aktifleştiriciler
Bazı durumlarda, kollektörler mineral taneciklerinin yüzeyini değiştirmek için yeterli olmaz. Bu gibi durumlarda, mineral kazanım verimini arttırmak için aktifleştiriciler kullanılır.
Bastırıcılar (Pasifleştiricler)
Bu tür reaktifler, belli minerallerin yüzey kimyasını değiştirmek için kullanılır. En önemli pasifleştiricilerden biri siyanürdür.
Canlandırıcılar
Belirli bir süre için pasifleştirilmiş mineralleri yeniden kazanmada kullanılır. Aktifleştiricilere göre daha zayıftır.
Köpürtücüler
Flotasyonda temel olan köpük, sadece su ile elde edilememektedir. Köpük için köpürtücülerin kullanılması şarttır. Esas görevleri yüzey gerilimini azaltmaktır. Bu şekilde, oluşan kabarcıklar bozulmadan, istenilen tanecikleri yukarı taşıyacak ve birikecektir. En önemli köpürtücülerden birisi çam yağıdır.
Kolon Flotasyonu
Flotasyon teknolojisindeki en önemli gelişme, şüphesiz ki kolon flotasyonudur. Bu kolonların verimliliği, klasik flotasyondan hücresine göre çok daha yüksektir ve bu sebeple, endüstride kullanım alanı bulmuştur. Kolonlar temel olarak iki bölümden oluşmaktadırlar. Kabarcıklar üretilip kolonun altından beslenir. Malzeme ise, genelde kolonun yüksekliğinin 2/3'nden kolona beslenir. Malzeme ile taneciklerin karşılaştığı bölge, toplama bölgesidir. Kolonun altından gelen kabarcıklar orta bir bölgede bu taneciklerle buluşurlar. Bu noktada yüzey kimyası uygun olan tanecikler, kabarcıklarla yüzeye taşınırken, kabarcıklara tutunamayan tanecikler, kolonun altına çöker. İkinci bölge ise; kolonun üstünde, köpüğün biriktiği köpük bölgesidir. Köpük bölgesi sürekli olarak, ters akımlı olarak yıkanır. Bu şekilde, köpüklerle ile beraber yükselmiş gang mineralleri yıkanarak uzaklaştırılır.
Flotasyon kolonlarını, klasik flotasyon hücrelerinden ayıran en önemli özellikler:
- Köpük bölgesindeki yıkama suyu
- Mekanik karıştırmanın olmaması
- Kabarcık üretici bir sistemin varlığı
Avantajları ise şu şekildedir:
- Klasik flotasyon hücrelerine göre verimi daha yüksektir.
- Düşük yatırım maliyeti
- Düşük işletme maliyeti
- Basit tasarım sayesinde kararlı çalışma
- Tesiste az yer işgal etmesi
Dezavantajları:
- Yüksekliğinin tesislerde sorun çıkarması
- Kabarcık üreticinin bakımı
- Yıkama suyu maliyeti