Flotasyon

[aksakal]

1.Flotasyon ve Önemi: Flotasyon; çok ince tane büyüklügünde ayrilmasi mümkün olan bir cevher zenginlestirme yöntemidir. Bu yöntemden önce serbestlesme tane boylari çok küçük olan, ya da diger yöntemler ile ayrilamayacak kadar kompleks yapida olan ve bu nedenlerden dolayi da kiymetsiz görülen bir çok cevherin zenginlestirilmesini saglayarak sektöre hareket getirmistir. Günümüzde bakir, çinko, kursun, gümüs gibi metallerin dünya üretiminin büyük bir kismi flotasyon yöntemi kullanilarak yapilmaktadir.
Mineral endüstrisinin en önemli bulusu 5000 yil önce bulunan ergitme (smelting) ise ikinci bulusu flotasyondur. Flotasyon sayesinde birden fazla metalin birbirinden ayrilarak kazanilmasi saglanmistir. Her geçen gün artan istek ile aranan molibden metali, bakir yataklarindan, seçimli flotasyon ile kazanilir. Nikel, kobalt, renyum gibi bir çok metaller kendi yataklanmalari olmadigi için kazanilamazken flotasyonun bulunusundan sonra bu metaller kursun-çinko yataklarindan kazanilmaya baslanmistir.
Metaller disinda, fosfat mineralleri, feldspatlar, barit gibi pek çok endüstriyel mineral flotasyon ile zenginlestirilmektedir.
Flotasyon, madencilik disinda kimya , kagit, fotografçilik alanlarinda da kullanilmaktadir. Kullanilan fotograf banyo suyundaki gümüs zerreleri, kuyumcu çöplüklerindeki altin tozlari bu yolla kazanilmaktadir.
1935 yilinda isletilebilir bir bakir yataginin tenörü en az %2-5 arasinda olmaliydi. Oysa flotasyonun icadindan sonra % 0.5 Cu tenörlü yataklar ve artiklar isletmeye alinmislardir. Yüzyilin baslarinda kursun-çinko-bakir içeren ancak her üçü de düsük tenörlü oldugu için isletilemez yataklar nedeniyle Avrupa’da fiatlar artmis, sikintilar bas göstermistir. Flotasyondan sonra ise bu tür yataklardan hem kursun, hem çinko ve hem de bakir ile altin elde edilmeye baslanmistir.
2.Flotasyonun Tarihçesi: Flotasyonda ilk çalismalar yag-su ara-yüzeyinde katilarin toplanmasi dogrultusunda oldu. Vakumlu gaz kabarciklarinin kullanilmasi 1904 yilinda oldu. 1914 yilinda ajitasyon (karistirma) ilavesi yapildi. 10 kg/ton oraninda kullanilan yag orani, teknolojik gelismeler ile asagilara çekildi. Toplayici deyimi ilk kez 1920’lerde kullanildi.
Her seye ragmen mekanizmasi tam olarak çözülemeyen flotasyon yöntemi ile ilgili arastirmalar devam etmektedir.
3.Peki Nedir Flotasyon? : Herseyden önce bir cevher zenginlestirme yöntemidir. Her zenginlestirme yöntemi gibi amaci degerli mineral tanesini degersiz olandan ayirmaktir. Her yöntemin bu amaç dogrultusunda uyguladigi bir kural vardir; degerli olan ve olmayan arasinda belirgin bir fark bulmak ve bu farktan yararlanarak (Türkçe tam karsiligi sömürerek) ayirmayi saglamaktir. Flotasyon sömürmek için kiymetli ile kiymetsiz arasindaki önemli ama zor bir farktan yararlanir; suyu sevmek ve sevmemek iste bütün mesele bu!
Bir su ortamina birakilan tanelerden kiymetliler suyu sevmeyerek disari çikmak isteyecekler, kiymetsizler suyu sevecek içinde kalmak isteyecekler (ya da tam tersi) tüm yapilmasi gereken bu. Bunu basarmak için oldukça pahali olan kimyasallar kullanmak ve tane boyunun çok küçük olmasi gerekir ki tüm bunlar flotasyonu pahali bir zenginlestirme yöntemi yaparlar. Flotasyon, diger zenginlestirme yöntemleri ekonomik olarak ve verimli olarak ise yaramiyor ise uygulanir.Flotasyon disindaki yöntemler uygulanabiliyor ise cevher kazanma randimani ve kapasite incelenmelidir, flotasyon isleminde randiman yüksektir. Ayrica ürünün çok inceolmasini istemeyen demir ve kömür sektöründe bu durum da degerlendirilmelidir, zira flotasyon ürünleri ince tane boyutundadir.
4.Flotasyonun Ekonomisi: Flotasyon, cevher hazirlamada, eski metotlarin yerini büyük ölçüde almistir. Özellikle kursun, çinko, bakir cevherlerinde hemen hemen tamamen flotasyon yöntemi uygulanmaktadir. Kömür, demir ve kromda da kismen flotasyon uygulanir. Barit, florit, fosfat, feldspat gibi pek çok endüstriyel mineral için de flotasyon uygulanmaktadir.
Flotasyon diger yöntemlere oarnla daha randimanli, pahali kimi zaman düsük tenörlüdür. Hidrometalurjik islemler ise daha randimanli ve fakat pahalidir. Böylece flotasyon yöntemi; ucuz ama randimani düsük zenginlestirme yöntemleri ile pahali ama yüksek randimanli hidrometalurjik yöntemler arasinda genis bir uygulama alanina sahip olur.
4.1.Konsantrenin Satisi: Madencilik ve özellikle zenginlestirme faaliyetlerini icra eden kisilerin metal ve endüstriyel hammaddeler piyasasindaki hareketleri ve özel sartlarini bilmesi gerekir. Bazi cevhrler için özel bir alt tenör siniri vardir, bazi cevherler için sekonder mineral içerigine göre fiat artar ya da azalir. Metal ve mineral fiat listeleri yayinjlardan temin edilebilir, bu listelerde genellikle kullanilan bazi özel terimler asagida açiklanacaktir:
CIF: Fiata yabanci limana kadar yükleme, tasima, bosaltma, navlun ve sigorta ücretleri dahil demektir. (Navlun:deniz ya da nehir yoluyla tasinan maldan alinan özel vergi)
FOB: Gemi bordasina teslim fiati (Sonrasi aliciya ait)

[aksakal]

4.2.FlotasyonTesislerinde Kontrol ve Hesaplamalar: Tesis kontrolü ve ekonomik faktörlerin belirlenmesi için tesis ile ve çalismalar ile ilgili belirleyici tanim ve formüller kullanilir. Bu bir yolla degil birkaç yol ile yapilir. Bu hesaplama ve kontrol yollari asagida verilmistir:
4.2.1.Tablo Olusturma: Tesise giren ve çikanlarin tenör ve miktarlarini kontrol etmeye yarayan tablolar olusturulup kaçak ve düsük randiman gibi olumsuzluklar siki takibe alinirlar. Örnegin bir bakir cevheri flotasyon tesisinin denge takip tablosu asagidaki gibi olabilir;
(1)   (2)   (3)   (4)   (5)   
Ürün   Miktar (ton)   Analiz (%Cu)   Miktar (ton) (2*3)   Randiman (2*3/ (2*3)   
Konsantre   80   16,9   13,58   97   
Artik   420   0,1   0,42   3   
Cevher   500   2,8   14,0   100   
Bir tesise giren cevherin tonaji kolaylikla ölçülür, herhangi bir anda alinacak numune ile tenörü de bulunur. Zor olan artigin agirliginin tespitidir (su ile karistigi için). Böyle tablolar ile zor olan degerler de formüllerden bulunup tesbit ve kontrol edilirler.
4.2.2.Konsantrasyon Orani: Bir flotasyon tesisine giren cevher miktari F, tenörü f; konsantre ürün miktari C, ürün tenörü c ve artik miktari T, artik tenörü t olsun.
Bu durumda;
F=C+T ve F*f=C*c+T*t olur.
T yerine birinci denklemden F-C yazarsak;
F*f=C*c+(F-C)*t ve F*(f-t)=C*(c-t) bulunur.
C/F=(f-t)/(c-t) oranina K dersek K=konsantrasyon oranidir.
Flotasyon tesisine giren cevherin ne oranda konsantre oldugunu, ne oranda artiga gittigini bize söyleyen bir orandir. Bu orana yield da denir.
4.2.3.Metal Randimani: Flotasyon islemi sonucunda elde edilen konsantre içerisindeki metal miktarinin beslemediki miktara oranina randiman (recovery) denir.
R=100*(C*c/F*f) ile bulunur. C/F yerine K yazarsak (bir önceki tanimlamalardan) R=!00*K*(c/f) olur.
4.2.4.Metal Kaybi: Artiktaki metal miktarinin beslemedeki metal miktarina oranidir. Randimani yüze tamamlayan deger de denebilir.
J=100*(T*t/F*f) ya da J=100-R
4.2.5.Selectivite (Seçimlilik) Derecesi: Bir flotasyon sisteminde a ve b gibi iki mineral, ayri ürünler halinde alindigini düsünelim. A konsantresindeki a mineralinin randimani Ra; B konsantresindeki b mineralinin randimani Rb ve a konsantresindeki b minerali kaybi Jb, B konsantresindeki a minerali kaybi Ja olsun. BU durumda a nin b ye göre göreceli randimani Ra/Rb ve b nin a ya göre göreceli kaybi Jb/Ja dir. Ikis mineralin göreceli randimanlari ve kayiplarinin geometrik ortalamasina selektivite derecesi adi verilir. Buna göre SD (selektivite derecesi);
SD=(Ra/Rb*Jb/Ja)1/2
Ja=100-Ra
Rb=100-Jb bu durmda; SD=(Ra*Jb/(100-Ra)*(100-Jb))1/2
Bazen SD’yi tenörlerden hesaplamak daha kolaydir. A ve b minerallerinin flotasyon sonundaki tenörleri M ve N olsun. Artiktaki sonuçlar da m ve n olsun. Bu durumda
SD=(M*n/m*N)1/2
Bir örnek verelim; bir magnezyum flotasyonunda konsantrede %74 MgO ve %2serpantin;artikta ise %9 MgO ve %69 serpantin var ise SD=(74*69/2*9)1/2=16,8 bulunur. Magnezyum/serpantin flotasyonunda ayirma orani (seçimlilik derecesi) 16,8 dir. Ayirma olmasaydi sonuç 1 olurdu (Neden?). Pratikte 4-40 arasinda degerler elde edilmektedir.
4.2.6.Ekonomik Randiman: Bir cevherin kusursuz zenginlestirilirse elde edilecek gelirine karsilik gerçek gelirinin yüzde miktarina ekonomik randiman denir. Kusursuz ayirma tarifleri metalurjik tariflerden elde edilir.
Tüm bunlarin yani sira söylenmesi gereken bir nokta da sudur:bir cevhere uygulanan zenginlestirme islemleri sirasinda tenör ve randiman arasinda birbirini dogrudan etkileyen bir iliski vardir. Birisi artarken digeri düser (Hangisi ve ne zaman?).
4.3.Flotasyon Tesisi Masraflari: Bir fllotasyon islemi sonucu en yüksek gelirin saglanmasi; tenörün yüksek olmasi ve çalisma randimaninin yüksek olmasi kadar ilk yatirim masraflarinin da düsük olmasina baglidir.
Genel olarak tesis masraflari dogrudan ve dolayli masraflar olarak iki grupta toplanabilir;
Dolayli Masraflar Dolayli Masraflar
Isçilik Sosyal giderler (emniyet,tatil,vs)
Enerji Vergi, sigorta
Tamir&malzeme Genel giderler (arastirma, tasit,idari)

[aksakal]

masraflari
Ayrica bir flotasyon tesisinin giderleri tek cevher-kompleks cevher ayirmasina göre,düsük tenör-yüksek tenör çalismasina göre, sert cevher-kirilgan cevher çalismasina göre degisiklikler gösterir.
Büyük tesisler daha randimanlidir. Küçük tesislerin bakimi arizasi çok olur. Genel masraflarin ton basina maliyeti kapasitesi büyük olan tesite daha azdir.
4.3.1.Isçilik Masraflari: Toplam tesis masraflarinin % 20-50’sini olusturur. Flotasyon tesisine gerekli isçi sayisinin tespitinde asagidaki faktörler rol oynar:
Tesis basit-karmasik
Manuel-otomatik kontrollü
Isletme politikasi
4.3.2.Enerji Giderleri: En büyük enerji gideri toplam enerji giderinin yarisi orani ile ögütmede harcanir. Flotasyon devresinde isse % 30 u harcanmaktadir.
Etkin Faktörler:
Cevherin sertligi
Tane boyutu (istenen ve beslenen)
Flotasyon makine tipi
4.3.3.Malzeme Gideri: En büyük malzeme gideri; flotasyon reaktifleri ile ögütme devrelerindeki bilye ve astar giderleridir. Baziu büyük tesisler kendi bilye ve astarlarini kendileri dökerler. Ülkemizdeki önemli astar ve ögütme devresi sarf malzemesi üreticisi FKK dir (tel:0 312 425 86 87).
4.3.4.Sermaye Yatirmi: Genelde madencilik ve flotasyon testisi yatirimlari cevher yataginin ömrü ile sinirlidir. Bu ömür sona erdikten sonra tasinabilir makine ve araçlar tasinirken binalar ve yapilar kullanilamaz hale gelirler. Madencilik faaliyetleri, kimi zaman bina normal ekonomik ömrü dolmadan sona erer. Bu nedenle bu tür islerde ayri bir ekonomik formül uygulanmaktadir. “Hoskold Formülü” adi verilen bu formülasyonda esit miktarda yillik ödeme ve birlesik faiz esasina dayanarak çalisilmaktadir.
Vp=A/(r/(Rn-1)+r’) veya A=Vp(r/(Rn-1)+r’)
Burada;
Vp= Sermaye veya tesisin fiyati
A= Yapilacak yillik ödeme
r= Sermaye ödenmesinde kabul edilecek emniyetli faiz orani
R= Bir liranin faizi ile birlikte kiymeti
r’= Sdermaye4 sahibinin bekledigi spekülatif faiz orani
ÖRNEK: Bir flotasyon tesisi, ocaktan bir günde gelen 200 ton tüvenan cevherini zenginlestirmekte ve yilda yaklasik 300 gün çalismaktadir. Bu tesis için 400 000 000 000 TL yatirim yapilmistir ve ocak rezervi yaklasik 390 000 tondur. Paranin emniyetli faizi % 3 ve beklenen kar orani % 10 dur. Her bir ton cevherin amortisman kiymeti ne kadardir? (Üretilen cevher maliyeti üzerine ne kadar amortisman eklenmelidir ki çalisma sonunda terk edilmesi muhtemel bina ve tasinmazlarin yatirim gideri de karsilansin?)
Vp=400 milyar; r’= % 10=0,10; R=1+0,03=1,03; n=390 000/(300*200)=6,5; r=0,03
A=1 610 815 TL/ton bulunur.
5.Flotasyonda Muhtelif Fazlar: Flotasyon islemi içinde olup bitenleri anlamaya çalismadan hemen önce faz konusuna deginmekte yarar vardir. Flotasyon hücrelerinde olusan islemler, fazlar arasi etkilesim ve ara yüzeylerde meydana gelen kimyasal ve fiziksel islemlerdir. Bu nedenle öncelikle fazlar konusu ele alinacaktir.
(Burada iyonik bag, metalik bag, kovalent bag, periyodik sistem ve metaller gibi alt basliklar ve içerikleri atlanmistir. Ögrencinin bu konulari bildigi varsayilmistir ve sorumludur.)
5.1.Gaz Fazi: Flotasyonda parçalarin köpüge alinip toplanmasi sirasionda önemlidir çogunlukla hava kullanilir. Bazen oksidasyon tesiri (etkisi) önemli ise su buhari, azot, H2S, kullanilabilir (neden?).
5.2.Sivi Faz: Flotasyonda sivi faz genelde seyreltik bir su çözeltisidir. Suda ise oksijen ve hidrojen atomlari vardir bunun flotasyonu etkileyen en önemli yani hidrojen iyonu konsantrasyonudur. Hidrojen iyonu elektron içermez ve pratikte bu mümkün olmadigi için hidrate iyonu (aH2O.H)+seklinde ve hidroksil (bH2O.OH)- iyonu olarak bulunur.
Iyonlarin bu sekilde su molekillerini tasimalari flotasyonu açiklayan özelliklerindendir. Bu iyon, mineral yüzeyine yapisinca onun islanmasina neden olur.
pH Kavrami: Ortamin hidrojen iyonu konsantrasyonunun (mol/lt) kologaritmasina söz konusu ortamin pH degeri denir ve
pH=-log[H+] ile ifade edilir. Degeri ise 1-14 arasindadir (Neden?).

[aksakal]

Suyun pH’ini suda eriyen tuzlar ve havadaki karbondioksitin çözünmesi gibi bir çok etken degistirir. Su içinde bulunan metal iyonlari belli bir pH degerinin üzerinde H+ ve OH- iyonlari ile temasa geçerek metal-hidroksitleri olustururlar.
5.3.Kati Fazi: Kati fazin flotasyona etkisi katinin yüzey kimyasi ile ilgilidir. Yüzey özellikleri ise katinin molekül yapisi ile ilgilidir. Atomlari arasinda elmas ve buz gibi kovalent bag olan moleküller moleküler kristalleri meydana getirirler. Atomlari arasinda kaya tuzu gibi iyonik bag bulunduran kristaller iyonik kristalleri meydana getirirler. Kovalent baglanti bir dogrultuda (boyut) ise zincir, iki dogrultuda ise tabaka, üç dogrultuda (boyutta ise kafes sistemi adini alir. Metalik kristallenme ise basit ve mükemmeldir. Bir elektron bulutu içinde yüzerler. Genelde kübik kristal oldugundan atomlar birbirine yakindir ve yapi saglamdir. Flotasyona konu olan malzemeler genelde yari metal olup her üç tip bag ve kristal yapi da da gözlenirler.
6.Flotasyonda Yüzey Kimyasi: Bir kati maddenin bir diger kati maddeden ayrilmasi islemine dayanan flotasyonda kati, sivi ve gaz olmak üzere üç faz oldugundan daha önce de söz etmistik. Flotasyon sisteminin anlasilabilmesi için bu üç fazin ara yüzeylerinin fiziksel ve kimyasal olarak incelenmesi gerekir. Birkaç istisna disinda inorganik katilarin (madencilige konu olan tüvenan cevherlerinden bahsediyoruz) yüzeyleri suda islanirlar. Bu kati yüzeyleri ile hidrate iyonlari arasinda bag kurulmasi ile olusur.
Bir su ortamina birakilan kirilmis (kirilip ufalanmis, kafes sistemi kirilip boyutu küçültülmüs, elektron dagilimi dengesizlestirilmis) ve bu nedenle elektrokimyasal yapisi degismis taneler su içine girer girmez bu dengesiz durumlarini düzenleme yönünde çaba sarf ederler. Su-kati arayüzeyi boyunca denge durumuna kadar su içine iyon geçisi sürer ve su doygunluga erisince bu geçis durur. Bu geçis sonucunda kati yüzeyinin elektriksel potansiyeli degisir. Bu sekilde tane yüzey elektrik yükünü degistiren iyonlara potansiyel tayin edici iyonlar denir.
Kati madde kirilip su içine atildiginda yukarida açiklanan sekilde su içindeki iyonlar ile arasinda bir etkilesim baslar (Suda hiç baska iyon olmasa bile suyu olusturan hidrate iyonlar ile iliski baslar). Bunun sonucunda yüzey ile su arasinda bir elektriksel alan olusur. Yüzey ile zit yüklü iyonlar yüzey etrafinda yogunlasir ve yüzeyden uzaklastikça bu yogunluk ve bu yogunlasmanin neden oldugu potansiyel fark azalir. Belli bir mesafeden sonra potansiyel farki normal seyrine döner dengelenir. Toplanan bu iyonlara dengeleyici iyonlar denir. Kati tane üzerinde olusan elektrik yüklü tabaka ile onun karsisinda olusan su içindeki iyonlar sayesinde olusan zit isaretli tabakaya iki ayri kondansatör tabakasi gibi düsünülerek elektriksel çift tabaka bu tabaka sayesinde olusan potansiyele de zeta potansiyeli adi verilir. Mineral yüzeyinden uzaklastikça potansiyelin farki azalir ve bir noktadan sonra degeri sifira esit olur. Bu noktaya ara yüzey potansiyelinin sifir noktasi, ya da sarjin sifir noktasi (zero point of charge = zpc) denir.
Kirilip suya atilan mineral tanesinin yüzey yükünün eksi ya da arti olmasi mineral tanesinin kafes sitemi, kimyasal yapisi ile ilgili oldugu kadar içine atildigi suyun pH degeri ile de yakindan ilgilidir. Mineral tanesinden suya geçen yükler pH degerine bagli olarak degisirler ve mineral tanesi farkli isaretle yüklenebilir. Özellikle oksit minerallerinin flotasyonunda yüzey elektrik yükü bir pH degerinde sifir olur ve bu degerin altinda ve üstünde isaret degistirir. BU durumun bilinmesi durtumunda mineral yüzeyine baglanmasi amaçlanan reaktifin seçimi kolaylasir (reaktifler ve mineral tane yüzeyine neden baglandiklari ilerideki derslerde açiklanacaktir) ve degistirilmesi kolay olan pH degeri ile yüzey yükü isaretinin kontrol imkani saglanir. Katilarin yüzey yükünü sifir yapan (zpg) pH degerleri için tablolar vardir, bu tablolar sayesinde hangi katinin hangi pH degerinde yüzey yükünün ne isarette oldugu bilinebilir. Örnegin manyetit için zpg degeri pH 6,7 degerine kadar (+) bu degerin üzerinde pH degerlerinde (-) deger alir. Tam pH=6,7 de sarj yani yüzey elektrik alani sifirdir.
Killerin yüzeyleri ile su arasinda potansiyel belirleyen iyonlar yoktur. Kil yüzeyleri daima(-) isaretlidir. Kili olusturan özel tabakalar kirilinca suya Na+ ve K+ verirler, bu nedenle yüzeyleri hep (-) isaretlidir.
Sülfürlü minerallere gelince; iyon durumunu belirleyen H+ ve OH- iyonlarinin yani sira HS- ve H2S mevcuttur. Ortama bastirici olarak Na2S ilave edilince HS- konsantrasyonu artar ve (+) olan sülfür yüzeyi (-) deger kazanir, böylece aktif grubu (-) olan toplayici iyonlarini iter ve toplanmasi istenmeyen sülfürler bastirilmis olur (toplanma ve bastirilma konulari ileride ayrintili olarak islenecektir.).
Çözeltideki iyon konsantrasyonu artarsa, dengeleyici iyonlar çogalacagindan potansiyel farki daha çabuk ve kisa mesafede dengelenecektir. Bu da elektriksel çift tabaka kalinliginin azalacagi anlamina gelir. zpc mesafeleri A olarak verilir.
6.1.Zeta Potansiyelinin Ölçülmesi: Elektrik yüklü bir yüzey ile bunu çevreleyen çözeltinin birbirine nazaran hareketini inceleyen çesitli elektrokinetik olaylar vardir. Bu hareketten yararlanarak minerallerin zeta potansiyelleri belirlenir.
. Zeta potansiyeli tesbiti için iki yol vardir Temel mantik sudur; mineral tanelerinin içinde bulundugu çözeltiye elektrik akimi verilince taneler bir yöne belli bir hizda hareket ederler. Bu hiz ölçülürse bir fikir alinir.
6.1.1.Makro Elektrofonetik Yöntem:

[aksakal]

Saf su ile mineral tanelerinden olusan süspansiyon arasindaki ara yüzey, elektrik akimi geçirilince belli bir hizda elektrik yüküne bagli olarak hareket eder. Gerilim, tane boyu ve süspansiyon miktari, hareket hizi ve yönü kullanilarak süspansiyonu olusturan mineral tipi için zeta potansiyeli belirlenir.
 
6.1.2.Mikro Elektrofonetik Yöntem:
Akim geçen tüpteki mineral taneleri bir yönde hareket ederler ve gözlem noktasindan hizlari tespit edilerek zeta potansiyelleri tayin edilir. Bunlara benzer bir yöntem de akma potansiyel yöntemidir. Ayni yöntem kullanilarak zeta potansiyeli tespit edilir.
Zetra potansiyeli mineral taneleri için kesin ayirt edici bir parametre olarak kullanilamamaktadir, bunun nedeni zeta potansiyelinin kontrol edilmesi çok güç (ortam sicakligi, çözelti yogunlugu, viskositesi, suyun özellikleri, vb.) çok parametreye bagli olarak farkli degerlerde ölçülmesidir. Örnegin kuvars için hassas deneyler yapilmis ve –44 milivolt ile –146 milivolt arasinda degerler elde edilmistir.
Flotasyonda zeta potansiyeli toplayicilarin kullanilmasinda önemlidir. Toplayici seçimi mineral tanesinin zeta potansiyelinin isareti ve yaklasik mutlak degeri bilinerek yapilir. Toplayicilara bu nedenle yüzey aktif reaktifler de denir.
6.2.Yüzey Gerilimi: Yüzey gerilimini birim yüzeyde meydana gelen gerilme kuvveti olarak tanimlayabiliriz. Bir cismi olusturan atomlar birbirini çekerler. En distaki atomlari disa dogru çekecek bir baska atom olmadigi için onlar içeriye dogru çekilirler ve böylece birbirleri arasindaki çekim kuvvetini en aza ve dengeye indirmeye çalisirlar (Dogadaki enerjinin korunumu kurali geregi en düsük enerji seviyesine, en az kuvvetin oldugu duruma, yani denge durumuna gelme çabasi nedeniyle). Atomlarin ya da her hangi bir taneler kümesinin kendi aralarindaki çekim kuvvetini en aza indirecekleri sekil küredir. Bu nedenle de uzay boslugundaki astronotlarin bosluktaki mekikler içinde ortama biraktiklari bir bardak su havada bir süre salindiktan sonra küre halini alir. Dünya da bu durum gözlenmez çünkü su molekülleri arasindaki çekim kuvvetini yenen, ondan daha güçlü bir kuvvet bu durumu engeller; yer çekimi kuvveti. Yer çekimi kuvvetini yenecek kadar güçlü taneler arasi kuvvete ya da yüzey gerilimi kuvvetine sahip bir sivimiz var ama; civa. Civa küreler halinde durur, sebebi yüzey gerilimidir. Iste sivilarin yerçekimsiz ortamda daha iyi gözledigimiz bu içe dogru kapanma eyilimleri sonucunda dis yüzeylerinde sanki bir deri tabakasi varmis gibi görünürler. Içerideki taneler ile disaridaki taneler arasinda bir gerilim meydana gelir. Dis ortam ile siniri belirleyen bu deri görünümlü yüzeyde olusan yüzey gerilimidir. Aslinda katilarda da var olan bu gerilim katilari olusturan taneler arasi güçlü baglari yenecek güçte olmadigi için katilarda gözlenemez. Yüzey gerilimi iki ortam arasindaki ara yüzeyde olur. Tek bir ortam var ise yüzey geriliminden söz edilemez zira orda ara yüzey yoktur.
Iki faz arasindaki bu ara yüzeydeki yüzey artisi ya da azalisi ile yapilan isl olarak da tanimlayabilecegimiz yüzey gerilimi (kuvvet*yol)/alan degisimi olarak ifade edilir.
 
Bu nedenle y gerilimi F/m birimine sahiptir. Bu durumda birimi kuvvet/yol=N/m ya da dyne/cm olarak bulunur. Sivilarin yüzey gerilimi 1 dyne/cm ile 1000 dyne/cm arasinda degisir.
Iki yüzey arasinda A alanina sahip bir ara yüzeye R kuvveti ile gerilim uygulandiginda boy delta x kadar artis gösterir. Bu yer degistirmeye neden olan kuvvetin yaptigi is yüzey gerilimi ile ilintilidir.
Is=kuvvet * yol (yer degistirme)
Is=R *  x= *( x*L)
(R yerine yüzey geriliminin ( ) olusturdugu alan olan  x*L cinsinden  *( x*L) yazariz.) Bu durumda ;
 =R/2*L olur. 2 ise iki adet yüzey oldugu için gelir. (arkasi ve önü iki yüzey alani var)
6.3.Çözeltilerin Yüzey Gerilimi: Genel olarak birbiri içinde eriyen organik maddelerin yüzey gerilimleri, bunlarin yüzdeleri ile orantili degildir. Tüm erimis tuzlarin yüzey gerilimleri suyun yüzey geriliminden yüksektir. Suyun yüzey gerilimin azalmasi, yüzey gerilimini azaltici organik maddeler kullanildiginda bunlarin miktarlari ile orantili azalmamakta ancak yüzey geriliminin artmasi y g artirici inorganik tuzlarin miktarlari ile orantili olmaktadir.
6.4.Gibbs Adsorpsiyon Denklemi:
Maddelerin ara yüzeylerde buluna istekleri göz önünde bulundurularak ara yüzey aktif madde ve olmayan madde olarak siniflandirilmislaridir. Bu iliskiler degerlendirilerek bir esitlige ulasilmistir.
Bu konuya daha sonra tekrar dönülecektir.

[aksakal]

(*)Herhangi bir madde için ara yüzeye yaklastikça konsantrasyonu azaliyorsa yüzeyde negatif yogunluk elde edilir. Inorganik tuzlar böyledir çünkü hidrate olup suyu tercih ederler, ara yüzeylerde bulunmak istemezler.
(*)Yüzeyde konsantrasyon çogaliyorsa adsorpsiyon yogunlugu yüzeyde pozitiftir. Bunlara yüzey aktif maddeler denir. Organik maddeler ve organik iyonlar bu özelliktedir. Organik iyondaki hidrokarbon uç, havayi tercih ettigi için hava-su ara yüzeyinde konsantrasyon artar. Çözeltiye bu tür bir madde atilinca çözelti yüzey gerilimi, organik madde yüzey gerilimine kadar düser (yani sanki sulu çözelti degil de organik maddenin kendisi o kadar düser ). Etil alkol ilavesi yüzey gerilimini düsürür.
(*)Köpürtücüler (daha sonra görecegiz) yüzey aktif maddelerdir. Hava-su ara yüzeyinde bulunurlar. Polar uç, su fazinda kuyruklari havada bulunmak ister.
Yüzey Gerilimini Ifadenin Bir Diger Yolu:
 
Kilcal borudaki kabarcik dengede oldugu anda yüzeyindeki gerilme ve yerçekimi kuvvetleri arasinda asagidaki denge olmalidir (yüzey gerilmesini çevre ile çarparak kuvvete dönüstürdügüme dikkat edin)
 2 r- r2hg sivi+- r2hg gas=0
(yüzey gerilimi asagi yönlü (neden?), gaz basinci da öyle, sivi kaldirma kuvveti ise yukari yönde.) Bu esitlik asagidakine dönüsür;
 2 r= r2gh( sivi- gas) buradaki gh( sivi- gas) ifadesi basinç farki  P dir.
 P= gh( sivi- gas) ve buradan  2 r= r2)  P olur, buradan
 =Pr/2 bulunur.
Birim dogrulamasi yapalim; Kuvvet/metre=(kuvvet/alan)*metre
Not: (Birimler kullanilarak çikardigimiz esitlikleri kontrol edebiliriz. Örnegin: isi hacime bölerseniz, basinç bulunur. Enerjinin hiza göre türevi momentumdur. Momentum-hiz grafigi verilen bir kütlenin enerjisi verilen egrinin integralidir (neden?).
 
Sivi-Kat-Gaz ara yüzeyinde iliskiler:
Ileriki konularda açiklanacak yollar ile flotasyon içinde taneler hava kabarcigina yapisarak ortamdan alinirlar. Bu sirada sivi-kati ve gaz fazlari arasinda bir takim iliskiler gelisir. Bu durumu yüzey gerilimi konusunda ögrendiklerimizin isigi altinda inceleyelim.
Denge durumunda hava kabarcigini tane yüzeyinden koparmaya çalisan kuvvetler (yatay kuvvetler);
 HK- SH.Cos - KS=0 olmalidir. Buna Young Esitligi denir. Buradan Cos çekilirse;
Cos =( KS- HK)/ SH bulunur. Teta açisinin 90 ve 0 derece olmasi durumunda bu esitligi degerlendirin.
 KH- SK <=  HS
ise mineral kabarciga yapisik kalip yüzer.
 KH- SK >  HS
ise mineral bastirilir.
Toplayici olmadan yüzebilen bu durumu saglayan birkaç mineral vardir grafit, kükürt ve molibdenit. Digerlerinin yüzdürülmeleri için toplayici gerekir. Toplayicilar daha sonra ayrintisi ile anlatilacagi gibi ara yüzeylere yerlesip gerilimi degistirerek yukaridaki açiyi degistirip tanenin köpüge yapismasini saglarlar. Toplayici etkisi ile yukaridaki açi büyür (neden?).
Bir mineralin havayi sever (köpüge yapisir, islanmaz) ya da suyu sever (islanir, köpügü iter) olsugu çok basit bir o kadar da önemli bir deney ile yapilir;
Yüzey islanma deneyi:
 
Islanma-islanmama durumu ya da köpüge gelme gelmeme derecesi ölçülecek mineral tanesinden bir örnek alinip yüzeyi kesilip parlatilir. Su içerisinde iken üzerine kilcal boru ile hava kabarcigi

[aksakal]

tamamı 17 syf. ve resimli olmak üzere indirmek isteyen arkadaşlar için ayrıca rarladım burdan indirin:

http://rapidshare.com/files/222250775/FLOTAS_1.rar.html

[alper7490]

dostum flotasyon ile ilgili herseyi yazmışssın sanırım güzel paylaşımın için saol:)

[ahmetcelik]

güzel paylaşım sağolasın... 1 seneyi aşkın bi zaman önce yayınladığından link ölmüş. yenileme imkanı olan arkadaşlar var mı acaba?

[ozguryolcu]

link ölmüş ancak güzel paylaşimlar için + REP aksakal