Zenginleştirme SüreciTaşma Tipi Küre Değirmeni Hematit için

6.4.1 Hematitin Yıkanabilirliği

Hematitin ayrıştırma yöntemleri arasında manyetik ayrıştırma, flotasyon, yerçekimi ayrıştırma vb. yer almaktadır. Bu yöntemler birleştirilerek farklı ayrıştırma süreçleri oluşturulabilir.

(1) Yıkamada yerçekimi etkisiyle temizlenebilirlik. Hematitin yoğunluğu genellikle 5,0 g/cm³’ün üzerindedir. Yaygın boşta minerallerin yoğunluğu 3-3,2 g/cm³ olduğunda, yerçekimi konsantrasyon kriteri 1,82-2’dir ve yerçekimi konsantrasyonu nispeten kolaydır. Ancak yoğunluğu 4 g/cm³ olan diğer demir minerallerinde, aynı gang minerallerine göre yerçekimi konsantrasyon kriteri 1,36-1,6'dır; bu da yerçekimi konsantrasyonunun nispeten zor olduğu anlamına gelir. Yerçekimi konsantrasyonu, serbest parçacık boyutu 0,5 mm'den büyük olan iri taneli cevherler için kolaydır; ancak serbest parçacık boyutu 0,15 mm ile 0,04 mm arasında olan orta veya ince taneli cevherler için işleme kapasitesi ve ayırma verimliliği önemli ölçüde azalabilir. Yerçekimi konsantrasyonu, serbest parçacık boyutu 0,03 mm'den küçük olan ince dağınık demir cevherini işlemek için çok zordur.

(2) Manyetik olarak yıkanabilirlik. Hematit zayıf manyetizmaya sahipken, psödohematit güçlü manyetizmaya sahiptir. Psödohematit, yaklaşık 6000-80000e değerindeki orta manyetik bir ayırıcıda ayrıştırılabilir. Hematitin ise 120000e değerindeki yüksek manyetik bir ayırıcıda ayrıştırılması gerekir. Spekularit ise bu ikisinin arasında yer alır ve 8.000-100.000 e'lik bir manyetik alan şiddetine ihtiyaç duyar. Limonit ve siderit ise 150.000 e'den fazla yüksek manyetik alan şiddetine ihtiyaç duyar. Gang mineralleri içinde granat ve biyotit gibi zayıf manyetik silikat mineralleri bulunuyorsa, bunları 120.000 e'nin üzerindeki yüksek manyetik alan şiddetinde demir minerallerinden ayırmak zordur.

(3) Yüzdürme özelliği. Yüzdürülebilirlik, hematit, spekularit, siderit ve limonit sırasıyla azalmaktadır. Cevherde demir dışı sülfür cevheri bulunuyorsa, sülfür cevherini demir cevherinden ayırmak için genellikle flotasyon yöntemi kullanılır. Cevher kalsit, dolomit, magnezit, florit, apatit ve diğer kolayca yüzen kalsiyum ve magnezyum mineralleri içerdiğinde, bunları demir minerallerinden ayırmak için genellikle flotasyon yöntemi kullanılır; ancak yağ asidi toplayıcının seçiciliği zayıf olduğundan ve demir minerallerini de toplayabildiğinden, bu işlem öncekinden daha zordur. Buna ek olarak, hamur içindeki çok sayıda metal iyonu tarafından demir minerallerinin aktivasyonu ve çamurun varlığı, seçiciliği daha da kötüleştirir.

6.4.2 Hematitin Zenginleştirme Süreci

6.4.2.1 Kavurma ve Manyetik Ayırma Süreci

Kavurma ve manyetik ayırma, eskiden hematitin zenginleştirilmesinde etkili yöntemlerden biriydi ancak çevresel sorunlara yol açıyordu. Şaft fırınında indirgeme kavurması, olgunlaşmış bir tekniktir ve uzun süredir üretimde kullanılmaktadır. Bu yöntem, 20-75 mm boyutlarındaki topak cevherin işlenmesinde kullanılmıştır. Döner fırın ise 0-20 mm boyutlarındaki cevherin manyetizasyon kavurması için kullanılmıştır, ancak bu yöntemde üretim deneyimi daha azdır. Toz cevher genellikle yüksek yoğunluklu ayırma, yerçekimi konsantrasyonu, flotasyon ve diğer yöntemlerin birleşimiyle zenginleştirilir.

Kavurma işleminde, maden ocağından çıkarılan cevher, kavurma devresini tamamlamak üzere manyetik kasnak kullanılarak boyutlandırılır ve kavrulur. Kavurma ve manyetik ayırma işleminin başlıca dezavantajları arasında yüksek enerji tüketimi, yüksek üretim maliyeti ve kavurma sonrası ortaya çıkan yüksek koersif kuvvet yer alır; bu durum, partikül sürüklenmesine yol açarak konsantrasyon indeksini düşürebilir. Bu nedenle, bu tür işlemler, yüksek yoğunluklu manyetik ayırma ve ters flotasyon gibi diğer kombine işlemlerle yer değiştirilmektedir.

6.4.2.2 Flotasyon İşlemleri

Flotasyon, düşük boyut sınırı, yüksek ayırma hızı ve kolay kontrol gibi avantajları nedeniyle giderek daha fazla ilgi görmektedir. Manyetit kuvarsit, hematit kuvarsit ve takonitin konsantre edilmesi için kullanılmaktadır. Demir cevheri için dört tür flotasyon işlemi bulunmaktadır: anyonik pozitif flotasyon, katyonik ters flotasyon, anyonik ters flotasyon ve seçici flokülasyon flotasyonu; bunlardan pozitif flotasyon, esas olarak hematit flotasyonunda kullanılmaktadır.

İçinde anyonik pozitif flotasyon, soya fasulyesi yağı yağ asidi veya bunun sülfatlanmış sabunu, oksitlenmiş parafin sabunu ve ham katran yağı toplayıcı olarak kullanılabilir; bu sırada hamur, Na₂CO₃ ile zayıf alkali (pH 9-9,5) olacak şekilde ayarlanır veya sülfürik asit ile ayarlanan zayıf asitli hamurda (pH 6-6,5) sodyum petrol sülfonat toplayıcı olarak kullanılabilir. Anyonik pozitif flotasyonun dezavantajları şunlardır: cevher türü ve mineral bileşimindeki değişikliklere zayıf uyum nedeniyle teknik indekste sık sık değişiklikler, sürekli öğütme sonucu ortaya çıkan -10 μm'lik ince parçacık içeriğinin artması nedeniyle flotasyon çalışma koşullarının kötüleşmesi, iri taneli serbest demir cevheri parçacıkları ve zengin kilitli parçacıklar için düşük geri kazanım.

İçinde anyonik ters flotasyon, kuvars Ca²⁺, Mg²⁺ ve demir iyonları tarafından kolayca aktive edilirken, pH değeri 10’dan yüksek olduğunda demir mineralleri nişasta, sülfonlanmış lignin ve dekstrin ile etkili bir şekilde bastırılabilir. Ortam düzenleyicisi olarak sodyum hidroksit veya sodyum karbonat ile karıştırılmış bir çözelti kullanılabilir. Anyonik ters flotasyonun dezavantajları arasında yüksek sıcaklık gereksinimleri ve nişastanın neden olduğu zorlu filtrasyon yer alır.

İçinde katyonik ters flotasyon, demir minerallerinde en iyi çökme etkisini elde etmek için genellikle alkali hamur gereklidir. Aynı zamanda, silikat minerallerinin yüzeyi negatif yüklüdür ve amin toplayıcılarla kolayca etkileşime girer. Katyonik ters flotasyonun dezavantajları arasında köpüğün yüksek viskozitesi, işlenmesinin zorluğu ve çamurlara karşı duyarlılığı sayılabilir.

Seçici flokülasyon flotasyon işlemi (Şekil 6.4)’te, demir minerallerinin floklaşmasını sağlamak için flokülant olarak manyok nişastası, mısır nişastası, sodyum humat ve hidrolize poliakrilamid kullanılır; ardından, dağılmış ve askıda kalan gang çamuru uzaklaştırıldıktan sonra ters flotasyon işlemi gerçekleştirilir. Dispersan olarak sodyum hidroksit, su camı, sodyum heksametafosfat vb. kullanılabilir. Toplayıcılar anyonik veya katyonik olabilir.

6.4.2.3 Yüksek ve Düşük Yoğunluklu Manyetik Ayırma İşlemlerinin Birleştirilmesi

Şekil 6.5’te gösterildiği gibi, yüksek ve düşük yoğunluklu manyetik ayırma işlemlerinin birleştirildiği yöntem, geleneksel olarak manyetit ve hematitin karışık cevheri için kullanılır. Ancak, son derece ince dağılmış manyetit ile kirlenmiş gangların durumunda, hematit ile silikat gang arasındaki manyetik fark o kadar küçüktür ki, belirli bir alan şiddeti altında birbirleriyle karışabilirler ve bu da demir içeren silikatın demir konsantresine yanlış yerleştirilmesine neden olur. Vasıf derecesini daha da iyileştirmek için, yüksek yoğunluklu manyetik ayırma konsantresi başka yöntemlerle işlenmelidir. Ayrıca, güçlü manyetik atıklarda ince taneli demir minerallerinin (0,03 mm'den küçük) kaybı da büyüktür, bu nedenle geri kazanım oranı düşüktür.

6.4.2.4 Yüksek Yoğunluklu Manyetik Ayırma ve Flotasyonun Birleştirilmesi

Hematitin konsantre kalitesini artırmak amacıyla, yüksek yoğunluklu manyetik ayırma işleminin yerine yüksek yoğunluklu manyetik ayırma ile flotasyonun birleştirilmesi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu işlemde, cevherdeki kuvars ve kolayca çamurlaşan klorit gibi boşta mineraller, kaba öğütme aşamasında yüksek yoğunluklu manyetik ayırma yoluyla ayrıştırılır. Ardından, manyetik ayırma ile elde edilen kaba konsantre daha da ince öğütüldükten sonra, kaliteli konsantre elde etmek için flotasyon işlemi uygulanır.

6.4.2.5 Yerçekimi Konsantrasyonu, Manyetik Ayırma ve Flotasyonun Birleştirilmesi

Manyetit ve hematitin bir arada bulunduğu cevherler için yerçekimi konsantrasyonu, manyetik ayırma ve flotasyonun birleştirildiği bir işlem kullanılır; bu işlemde yerçekimi konsantrasyonu ve manyetik ayırma öncelikle manyetiti geri kazanmak için, flotasyon ise daha sonra hematiti geri kazanmak için kullanılır. Bu işlemde aşamalı öğütme yöntemi benimsenir ve iri ve ince malzemeler ayrı ayrı zenginleştirilir. İşlem, yerçekimi konsantrasyonu, manyetik ayırma ve anyonik ters flotasyon sırasıyla veya manyetik ayırma, yerçekimi konsantrasyonu ve anyonik ters flotasyon sırasıyla gerçekleştirilebilir. Yerçekimi ayırma yöntemi, esas olarak iri taneli (2-20 mm) ve orta taneli hematitin ayrılması için kullanılır. Kütle halindeki (>20 mm) ve iri taneli cevherler genellikle ağır ortam veya jigleme yöntemleriyle işlenir. Orta ve ince taneli cevherler ise spiral konsantratör, sallama masası veya santrifüj konsantratör gibi film konsantrasyon yöntemleriyle işlenir.

6.4.2.6 Hematit Cevherinin Ön Konsantrasyonu

Hematit bazen jigleme, ağır ortamlı titreşimli oluk veya elektromanyetik indüklenmiş silindir yöntemleriyle ön konsantre edilir. Parçacık boyutu, kesme yoğunluğu 2,7-3 g/cm³ olan ağır ortam ayrıştırması için 10-75 mm, alan yoğunluğu 1,5-1,7 T'nin üzerinde olan yüksek yoğunluklu manyetik ayrıştırma için ise -12 mm'dir.