Teknik Alan: Mevcut buluş, bir zenginleştirme yöntemiyle, özellikle de bir beril cevheri zenginleştirme yöntemiyle ilgilidir.

Arka Plan Sanatı: Beril, çoğunlukla pegmatit yataklarında bulunan bir silikat mineralidir ve esas olarak nadir metal berilyum ile bileşiklerinin üretiminde kullanılır. Berilyum ve bileşikleri, ulusal ekonominin birçok sektörü için önemli hammaddelerdir. Örneğin, berilyum-bakır alaşımları yüksek sertlik, yüksek mukavemet ve iyi ısı iletkenliği gibi avantajlara sahiptir ve elektronik, elektrik ve otomotiv endüstrileri için önemli malzemelerdir; berilyum oksit, iyi ısı iletkenliği ve düşük elektrik iletkenliğine sahiptir; bu özellikleri sayesinde mikroişlemciler, radar ve transistör cihazlarının üretiminde kullanılan radyatörler ve elektrik yalıtkanları için uygundur; metalik berilyum, yüksek erime noktası, düşük yoğunluk, yüksek özgül mukavemet, oda sıcaklığında oksidasyona karşı direnç, düşük genleşme katsayısı, iyi boyutsal kararlılık gibi avantajlara sahiptir; ve havacılık endüstrisinde yapısal malzeme olarak, nükleer reaktörlerde koruma malzemesi olarak ve nötron kaynaklarının hazırlanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır; bu nedenle önemli bir “uzay metali” haline gelmiştir. Mevcut beril zenginleştirme yöntemleri çoğunlukla asit veya alkali işlemleridir ve ayrıştırma için çoğunlukla güçlü asitler veya güçlü alkaliler kullanılır; hatta zenginleştirme işlemi sırasında ısıtma, suyla yıkama ve susuzlaştırma gerektirir; ayrıca manyetik minerallerin ve kolayca yüzen minerallerin önceden ayrılması da gereklidir. Bu yöntemler sadece karmaşık süreçlere, uzun proses akış şemalarına, büyük ekipman yatırımlarına, yüksek enerji tüketimine ve düşük ekonomik faydalara sahip olmakla kalmaz; ayrıca, güçlü asitler veya güçlü alkaliler ekipmanda önemli korozyona neden olarak ekipmanın hizmet ömrünü doğrudan etkiler ve işletme maliyetlerini artırır. Daha da önemlisi, güçlü asitler veya güçlü alkali maddeler aynı zamanda büyük çevre kirliliğine de yol açmaktadır. Buna ek olarak, maden kaynaklarının giderek azaldığı günümüz toplumunda, düşük tenörlü zayıf cevherlerin veya atıkların nasıl tam ve etkili bir şekilde değerlendirileceği konusu da önemli bir araştırma konusudur. Bu nedenle, endüstriyel üretim ve ekolojik ortamın gerekliliklerini karşılamak için mevcut teknolojinin iyileştirilmesi gerekmektedir.

Buluşun Özeti: Bu buluşun amacı, mevcut teknikteki eksiklikleri gidermek ve basit bir işleme süreci, kısa bir akış şeması, çevre kirliliği yaratmama, düşük işletme maliyetleri ve yüksek verim özelliklerine sahip, ayrıca düşük berilyum içerikli cevherlerden veya atık madenlerden berilyum konsantresi üretebilen bir yöntem sunmaktır.

Mevcut buluş, yukarıdaki amacı aşağıdaki teknik çözümler yoluyla gerçekleştirir: atık maden cevheri veya düşük tenörlü cevherlerin yerçekimi ile yoğunlaştırılması ve florit flotasyonunu içerir; bu buluşun ayırt edici özelliği, cevhere aşağıdaki bileşenlerin eklenmesidir:

Sodyum karbonat 300–800 g/t, toplayıcı 400–1300 g/t,

sodyum silikat 200–1200 g/t, sodyum hidroksit 50–300 g/t, alüminyum sülfat 250–1000 g/t, demir tuzu 100–600 g/t, köpük oluşturucu 10–30 g/t ve katyonik toplayıcı 50–200 g/t. Florit flotasyonundan sonra, berilyum oksit konsantresi elde etmek için beril ters flotasyonu gerçekleştirilir.

Mevcut buluşun spesifik işlem aşamaları şunlardır:

1. Atıkların yerçekimi yoluyla konsantrasyonu geleneksel teknikler kullanılarak gerçekleştirilir ve bu işlem sonucunda bir tungsten konsantresi elde edilir;
2. Kalan atık maden cevherine, florit flotasyonu için aşağıdaki bileşenler eklenir:
   • Sodyum karbonat: 300–800 g/t,
   • Sodyum silikat: 200–1200 g/t,
   • Alüminyum sülfat: 250–1000 g/t,
   • Toplayıcı: 300–1000 g/t,
   • pH değeri 7,5–9,5 aralığına ayarlanır. Ayrıştırılan safsızlıklar daha sonra geleneksel tekniklerle işlenerek bir florit konsantresi elde edilir;
3. Kalan atık maden cevherine, floritin ayrıştırılması amacıyla aşağıdaki bileşenler eklenir:
   • Toplayıcı: 100–300 g/t,
   • Köpürtücü: 20–30 g/t,
     Ayırılan safsızlıklar, florit konsantresini geri kazanmak üzere florit flotasyon devresine gönderilir;
4. Kalan atık maden cevherine, beril kaba arıtma (beril ters flotasyonu) için aşağıdaki bileşenler eklenir:
   • Sodyum hidroksit: 50–300 g/t,
   • Demir tuzu: 100–600 g/t,
   • Katyonik toplayıcı: 50–200 g/t,
   • Köpürtücü: 10–20 g/t,
   • pH değeri 7,5–9 aralığına ayarlanır. Ayrıştırılan safsızlıkların bir aşamalı temizleme işleminden sonra, köpük halindeki safsızlıklar atık olarak bertaraf edilir ve temizleyici konsantresi beril kaba işleme aşamasına geri gönderilir;
5. Kalan atık maden cevherine, beril temizliği (beril ters flotasyonu) amacıyla aşağıdaki bileşenler eklenir:
   • Katyonik toplayıcı: 20–60 g/t,
   • Köpürtücü: 5–10 g/t,
     Bir berilyum oksit konsantresi elde edilir ve arındırma atıkları beril kaba işleme aşamasına geri gönderilir.

Mevcut buluşun işlem yönteminde, toplayıcı oksitlenmiş parafin sabunu veya oleik asittir. Köpük oluşturucu ise çam yağıdır. Demir tuzu ise ferrik klorür, ferrik sülfat veya ferrosülfattır. Katyonik toplayıcı, 10–18 karbon atomuna sahip bir birincil amin, ikincil amin veya eter diaminidir.

Mevcut teknikle karşılaştırıldığında, işbu buluş aşağıdaki avantajlara ve yararlara sahiptir:

1. Bu işlemde susuzlaştırma, ısıtma, cevher yıkama ya da manyetik minerallerin ve kolayca yüzen minerallerin ayrıştırılması gerekmez. Nispeten yüksek tenörlü bir berilyum oksit konsantresi, yalnızca bir kaba arıtma aşaması, bir temizleme aşaması ve bir arındırma aşaması ile elde edilebilir. İşlem basittir, akış şeması kısadır ve ekipman yatırımı düşüktür.
2. Tek geçişte berilyum oksit konsantresini elde etmek için tüm süreçte yalnızca az miktarda alkali, tuzlar, toplayıcılar ve köpürtücüler eklenmesi yeterlidir. Zayıf alkali reaktifler ekipmanı aşındırmaz. Arıtma işleminden sonra deşarj edilen atık su, ulusal standartları fazlasıyla karşılar ve üretim sırasında hiçbir toksik veya zararlı gaz oluşmaz; dolayısıyla çevre kirliliğine yol açmaz.
3. Tek bir üretim hattı, tungsten, berilyum ve florit konsantrelerini aynı anda üretebilir; bu hat, yüksek ekipman kullanım oranı, yüksek ürün kalitesi ve –80%'lik toplam geri kazanım oranı ile önemli ekonomik faydalar sağlar.

Bu nedenle, mevcut buluş, pegmatit yataklarından berilin flotasyonunda yeni bir atılım sunmakta, bu tür yatakların pratik üretimi ve uygulamasındaki birçok sorunu kökten çözmekte ve değerli maden kaynaklarının tam ve etkili bir şekilde kullanılmasını sağlamaktadır.

Şekil 1, mevcut buluşun proses akış şemasıdır.

Mevcut buluş, aşağıda örnek uygulamalar referans alınarak daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Örnek 1

Çin’in Yunnan Eyaleti, Zhongdian İlçesi’ndeki Hutiaoxia Tungsten Madeni’nden çıkan atık maden çökeltileri hammadde olarak seçildi. Atıkların kimyasal bileşimi şöyledir: WO₃ > 0,73%, BeO > 1,3%, CaF₂ > 42,4%, Al₂O₃ 2,4%, CaO 4,6%, kuvars içeren gang 43,42%, mika 2%, kalsit 8,2%, organik madde 3,5%, pirit 15% ve eser miktarda diğer mineraller. Prosesin spesifik aşamaları şunlardır:

1. Atıkların yerçekimi yoluyla konsantrasyonu geleneksel teknikler kullanılarak gerçekleştirildi ve bu işlem sonucunda bir tungsten konsantresi elde edildi.
2. Kalan atık maden cevherine, florit flotasyonu için aşağıdaki bileşenler ilave edildi:
   • Sodyum karbonat: 400 g/t,
   • Sodyum silikat: 500 g/t,
   • Alüminyum sülfat: 300 g/t,
   • Oksitlenmiş parafin sabunu: 600 g/t,
     pH değeri 7,5–9,5 aralığına ayarlandı. Ayrıştırılan safsızlıklar daha sonra geleneksel teknikler kullanılarak işlendi ve böylece bir florit konsantresi elde edildi.
3. Kalan atık maden cevherine, floritin ayrıştırılması amacıyla aşağıdaki bileşenler ilave edildi:
   • Oksitlenmiş parafin sabunu: 200 g/t,
   • Çam yağı: 30 g/t,
     Ayırılan safsızlıklar, florit konsantresini geri kazanmak amacıyla florit flotasyon devresine gönderildi.
4. Kalan atık maden cevherine, beril kaba arıtma (beril ters flotasyonu) işlemi için aşağıdaki bileşenler eklendi:
   • Sodyum hidroksit: 100 g/t,
   • Ferrik klorür: 500 g/t,
   • Oktadesil amin: 160 g/t,
   • Çam yağı: 20 g/t,
     pH değeri 7,5–9 aralığına ayarlandı. Ayrılan safsızlıkların bir aşamalı temizleme işleminden sonra, köpükteki safsızlıklar atık olarak bertaraf edildi ve temizleyici konsantresi beril kaba işleme aşamasına geri gönderildi.
5. Kalan atık maden cevherine, beril temizliği (beril ters flotasyonu) amacıyla aşağıdaki bileşenler ilave edildi:
   • Oktadesil amin: 60 g/t,
   • Çam yağı: 10 g/t,
     Bir berilyum oksit konsantresi elde edildi ve arındırma atıkları beril kaba işleme aşamasına geri gönderildi.

4. ve 5. adımlarda kullanılan oktadesil amin, 18 karbon atomu içeren bir birincil amindi.

Elde edilen berilyum oksit konsantresi, tungsten konsantresi ve florit konsantresinin tenörleri ve geri kazanım oranları şu şekildeydi:

Aşağıdaki tablo, Örnek 2, 3 ve 4’teki her bir adım için reaktif dozajlarını göstermektedir. İşlem adımları ve yöntemler, Örnek 1’dekiyle aynıydı. Örnek 2, toplam 500 ton tungsten atığının işlendiği ve aşağıdaki değerlerin elde edildiği bir ölçek büyütme testinde kullanılan reaktif dozajlarını göstermektedir:

Örnek 2, 3 ve 4 için reaktif dozajları (g/t):