FLOTASYON YÖNTEMLERİ VE FLOTASYON MAKİNELERİOrtak flotasyon özellikleri olan ve birbirine benzer minerallerin aynı zamanda flote olarak yalnız bir konsantre halinde toplanmasına “kollektif flotasyon”denir. Benzer flotasyon özellikleri olan minerallerin birbirinden ayrılması için yapılan flotasyona ise “selektif flotasyon” denir.
Köpük, film ve yağ flotasyonu olmak üzere üç tip flotasyon yöntemi bulunmaktadır. Günümüzde en çok kullanılan köpük flotasyonudur.
Yağ flotasyonu; su ile yağ karıştırılarak su yüzeyinde bir yağ tabakası meydana getirilerek bazı minerallerin yağ tabakasına karışma özelliğinden yararlanılarak sağlanan bir ayırma biçimidir. Köpük flotasyonu; ince öğütülmüş bir cevherin su ile karışması ile meydana gelen pulpa hava kabarcıkları (köpükler) verilerek, bazı mineral tanelerinin hava kabarcıklarına yapışması, diğer mineral tanelerinin ise hava kabarcığına yapışma özelliği göstermeyip su içerisinde oldukları gibi kalırlar. Pulpun içerisinde yukarıya doğru çıkan hava kabarcıkları kendilerine yapışan mineralleri de yukarıya çıkarırlar. Yukarıya çıkan hava kabarcıkları bir köpük tabakası oluşturarak flotasyon konsantresi elde edilir. Az olan mineral taneleri yüzdürülüyor ise düz flotasyon, çok olan mineral taneleri yüzdürülüyorsa ters flotasyon yapılmış olur.
Günümüzde de flotasyonla ilgili araştırma ve etütler devam etmektedir. Flotasyonun en çok kullanıldığı alan, metal sülfürü minerallerinin konsantrasyonudur. Organik ve inorganik kimyasal reaktiflerin kullanılmasıyla, flotasyonda büyük gelişmeler elde edilmiş ve bu konsantrasyon yöntemi sülfür cevherlerde olduğu gibi, oksit ve metal olmayan cevherlerinde önemli bir kısmına uygulanabilecek hale getirilmiştir.
Flotasyon makineleri; flotasyon prosesinin gerçekleştirildiği aletlere flotasyon makineleri denir. Bunlar, flotasyon hücreleri ve kolonlarıdır. Cevherin ön işlemi ile bazı mineraller yüzülebilir hale getirildikten sonra, ayırma flotasyon makinelerinin hidrodinamik ve mekanik koşulları ile sağlanır. Flotasyon makineleri seri halde birbirini takip eden hücrelerden (cellül) oluşur.
Flotasyon makinelerinin aşağıdaki görevleri sağlaması istenir.
1. Katıların çökmesine mani olacak şekilde pülpü taşımalı ve hava ile karıştırmalıdır.
2. Minerallerle kaplanan köpük alındıktan sonra işe yaramayan artık kolaylıkla cihazdan çıkarılmalıdır.
3. Pülpün girişi ile çıkışı arasında kısa devre yapması önlenmelidir.
4. Uygun büyüklükte, pülpte çok iyi dağılmış hava kabarcıkları ile uygun miktarda bir köpük sütunu meydana getirmelidir.
5. Mineralle kaplı köpük için sakin bir zon bulunmalıdır
6. Köpük ve çöken kısım ayrı kanallardan alına bilmelidir.
7. Pülp seviyesi ve köpük sütunu yüksekliği kontrol edilebilmelidir.
8. Bir arızadan sonra makinenin yeniden harekete geçirilmesi kolay olmalıdır.çöken pülpün mekanik kısımları ve çıkış açıklıklarını tıkayarak çalışmayı geciktirmesi önlenmelidir.
9. Çok büyük kabarcıklara müsaade etmeyecek şekilde hava girişi sağlanmalıdır.
10. Tesis alanı, enerji, pülp sevkıyatı bakımından ekonomik olmalıdır.
11. Bakımı kolay olmalı, reaktif, pülp ve tahta parçalarının tıkayacağı biçimsiz köşeler, aralıklar olmamalıdır.
12. Cevherdeki iri tanelerin çökerek toplanması ve tıkanmalara sebep olması önlenmelidir.
13. Cihaz içinde pülpü istendiği şekilde devrettirecek ayarlamalar yapılabilmelidir.
Çalışma sistemlerine göre flotasyon makinelerini iki grupta toplanabilir. Bunlar; Mekanik karıştırmalı makineler ve pnömatik karıştırmalı (hava karıştırmalı) makineler. Mekanik karıştırmalı makinelere örnek flotasyon hücreleridir. Burada pülp içindeki katı tanelerin süspansiyon halinde tutulması ve hava karışımı kendi ekseni etrafında dönen bir pervene ile pülp içinde mükemmel karışımı sağlar. Dönen pervane etrafında sabit bir koruyucu şapka bulunur. Bu sabit şapka hava vakumunu sağlamak ve makine durduğunda katı tanelerin çökmesi sırasında pervanenin sıkışmasını önlemektedir. Flotasyon hücrelerinin her biri, önceki hücreden çıkan artığı alarak flotasyon işlemine tabi tutar. Pnömatik makineler, mekanik karıştırması olmayan, hava ve gravite yardımıyla pülp içindeki katı tanelerin karışımını sağlayan makinelerdir. Örnek olarak flotasyon kolanları, Jameson kolonu ve Davcra hücresidir. Kullanılan belli başlı mekanik flotasyon makinelerinde en önemli fark pervane tasarımında olmaktadır. Çeşitli pervane tipleri yassı ve bıçaklı pervane(Denver), sincap kafesi rotor, karma ve özel tasarım şeklindedir.
Havanın makineye giriş biçimine göre flotasyon makineleri 4 tiptedir;
1. Ajitasyon Makineleri: Pervanenin dönmesi ile oluşan girdap havayı içeri çeker ve pülpü dağıtır.
2. Alttan Aerasyon Makineleri: Dönen bir pervanenin alt tarafında meydana gelen boşluğun etkisiyle emme oluşur ve hava içeri girer.
3. Kaskat Makineleri: Pülp şelale tarzında dökülerek hava ile karışır.
4. Pnömatik Makineler: Bir boru ile pülpü basınçlı hava verilir, bunların pervanesi yoktur.
Flotasyon makineleri veya flotasyon hücreleri başlıca şu kısımlardan meydana gelmiştir;
1. Pülpü makineye ve dışarıya veren kısım
2. Makineye hava vermeyi ve pülpta havanın dağılmasını sağlayan kısım
3. Pülpün köpükten ayrılıp dibe çökmesini sağlayan kısım
4. Köpüğü makineden çıkarıp bundan sonraki safhaya taşıyan kısım
Pülpün giriş ve çıkış, havanın giriş ve dağılış hızları ve pülp seviyesini ayarlama tertibatı
Flotasyon hücreleri; Mile bağlı pervanenin yüksek hızla dönmesi sonucu merkezkaç emmesi dolayısıyla vakum oluşur. Oluşan vakum ile dışarıdan hava emilir. Emilen hava pervane yardımı ile parçalanır ve hava kabarcıklarına dönüşür. Şapka altından beslenen pülp aynı şekilde pervane yardımı ile dağıtılır ve taneler süspansiyon halında tutulmaya çalışılır. Flotasyon hücreleri pülpün akışına göre, açık akışlı (yüksek kapasiteler için ve hava üflemeli) ve hücreden hücreye (kendiliğinden havalandırmalı) olmak üzere ikiye ayrılır. Köpük almaya göre ise üsten taşmalı ve sıyırıcılarla almalı şeklindedir. Aşağıda belirtilen flotasyon mekanizmasında flotasyon işlemi hücrede gerçekleşir (Şekil-1).
Şekil-1; Flotasyon hücresi içindeki flotasyon mekanizması
Flotasyon tankları, hava girişi ve karıştırma cihazını oluşturan uzun bir seri meydana getirir. Her hücre (cellül) arasında bir plaka kontrolu vardır.Çeşitli flotasyon makineleri içinde en çok kullanılanları;
1. Kendi kendine havalandırmalı, mekanik hücre ( Agitation ) (Denver Fagergren, Humbold Massco ve Knapp Btes hücreleri)
2. Hava üflemeli mekanik karıştırıcı hücre ( Sub-acrasyon)
3. Hava üflemeli, hava ile karıştırma yapan hücre ( pnömatik )
Flotasyon kolanları; flotasyon hücrelerinde yüzdürmesi sorun olan ince tanelerin flotasyonuna çözüm amacıyla geliştirilmiş flotasyon aletidir. İki zondan oluşur. Köpük zonu, pülp besleme noktasının hemen üzerinden başlar. Zenginleştirme zonu da besleme noktasının altında kalan ve hava kabarcık üreticisinin üzerinde bulunan bölgededir. Flotasyon kolanlarının üzerinden yıkama suyu verilerek konsantrenin tenörünü artırmak ve köpük zonunun seviyesi ayarlanmaktadır. Flotasyon kolanlarında homojen ve küçük çaplı hava kabarcıkları(1-2 mm) üreterek ince taneli minerallerin floasyonu için büyük avantaj sağlamaktadır. Kapasite ve randıman açısından hücrelerden üstündür fakat yüksek yapılı olmaları dezavantajdır. Kolanlar genel olarak klasik ve modifiye olarak ikiye ayrılır. Klasikler ince taneler için, modifiye kolanlar ise iri tanelerin flotasyonu için kullanılır.
Sonuç olarak, bir flotasyon makinası değişik tanklardan meydana gelir. Pulp bu tanklardan geçerken karıştırılır ve havalandırılır. Tankların içindeki bölmeler istenilen çevrimi sağlayarak sedimantasyona engel olacak ve bir dibe çökme sağlayacak şekilde yapılmıştır. Flotasyon makinelerindeki gelişmeler daha basit yapı, daha büşük fiyat, esneklik ve az tamir-bakım gereksinimi yönünde olmuş, daha büyük makinelere gidilerek tank-mekanizma birleşimi basitleştirilmiştir. Bazı tiplerde dış hava kaynağının kullanılması, su, pülp ve havanın jet kullanılarak sevki, ters akımlı pülp ve hava akımı gibi yeniliklerde uygulanmaya başlanmıştır.
Kaynaklar:1) Ergunalp F. , 1959 , Cevher hazırlama prensipleri
2) Önal G. , Ateşok G. , 1994 , Cevher hazırlama el kitabı Y.M.G.V istanbul
3) Atak S. , 1982 , Klotasyon ilkeleri ve uygulaması , İTÜ Maden Fakültesi, İstanbul
