1. Orta-düşük tenörlü diyatomit için ıslak zenginleştirme yöntemi olup, aşağıdaki işlemleri içermektedir: yıkama ve hamur haline getirme, karıştırma ve ayırma ile akışlı ve statik koşullar altında çapraz çökeltme; bu yöntemin ayırt edici özelliği şudur:

a. Karıştırma ve ayırma işlemi sırasında, sodyum metasilikat veya sodyum heksametafosfat, sodyum hidroksit, sodyum karbonat ve bitkisel alkali eklenir; burada oran şöyledir: 20% konsantrasyonunda sodyum metasilikat (veya 5% konsantrasyonunda sodyum heksametafosfat) : 2% sodyum hidroksit : 5% sodyum karbonat : 5% bitkisel alkali = 3‑5 : 0,3‑0,8 : 0,3‑0,8 : 1‑1,5;

b. İşlem ayrıca negatif basınçlı püskürtmeyle ayırma ve ultrasonik salınımla ayırma aşamalarını da içerir.

2. 1. iddiaya göre yöntem; burada, negatif basınçlı püskürtme ayrıştırma işlemi, çamurun 250-450 kg/dk akış hızında bir negatif basınçlı püskürtme makinesine beslenmesini ve çamurun 0,5-0,8 negatif basınç altında karıştırılmasını içerir.

3. 1. iddiaya göre yöntem; burada ultrasonik salınımla ayırma işlemi, bulamacın bir ultrasonik salınımla ayırma cihazına beslenmesini ve bulamacın, bir mikro salınım frekansı altında 250–450 kg/dk akış hızında cihaz içinden akmasına izin verilmesini içerir.

4. İddia 1’e göre zenginleştirme yönteminde kullanılan bir negatif basınçlı püskürtme makinesi olup, bir gövde, gövde içinde yer alan bir karıştırıcı ve gövdeye bağlı bir vakum pompasından oluşmasıyla karakterize edilir.

5. 4. iddiaya göre negatif basınçlı kumlama makinesi; burada gövde, bir çamur çıkışı ve bir çamur girişi ile donatılmıştır, çıkış gövdenin ortasında, giriş ise gövdenin tabanında yer almaktadır; gövdenin üst kısmı bir bağlantı borusu ve bir su depolama tankı vasıtasıyla vakum pompasına bağlanmıştır ve karıştırıcı bir motora bağlıdır.

6. 1. iddiaya göre zenginleştirme yönteminde kullanılan bir ultrasonik salınım cihazı olup, trapez kesitli bir boru, borunun içinde yer alan salınım çubukları ve salınım çubuklarına bağlı bir ultrasonik jeneratör içermesi ile karakterize edilir.

Orta-Düşük Kaliteli Diatomit için Islak Zenginleştirme Yöntemi

Buluşun Alanı

Mevcut buluş, bir zenginleştirme yöntemiyle ilgilidir; özellikle, orta-düşük dereceli diyatomitin kalitesini artırmak ve saflaştırmak suretiyle rafine diyatomit üretmeye yönelik, tamamen fiziksel bir ıslak zenginleştirme yöntemiyle ilgilidir.

Buluşun Arka Planı

Günümüzde, diyatomit kaynakları üretim ve rezervler açısından sınırlıdır; özellikle de geliştirmeye uygun ekonomik kalitede olanlar daha da sınırlıdır. Bu nedenle, orta-düşük kaliteli diyatomit kaynaklarını geliştirmek ve değerlendirmek için kullanılan teknolojiler giderek daha avantajlı hale gelmekte olup, özellikle de orta-düşük kaliteli diyatomitlerden rafine diyatomit elde etmeye yönelik zenginleştirme teknolojilerine daha acil bir ihtiyaç duyulmaktadır. Mevcut zenginleştirme yöntemleri arasında manyetik ayırma, yerçekimi ayırma, flotasyon vb. yer almaktadır, ancak bunlar diyatomit zenginleştirmesinde kullanıldığında etkili olmamaktadır. Çin patent başvurusu (Başvuru No. 94108311), düşük ve orta dereceli diyatomit cevherinin zenginleştirilmesine yönelik bir yöntem açıklamaktadır; bu yöntemde, diyatom gövdelerine yapışmış ince çamur kirliliklerini dağıtmak için dört mekanik ovma ve titreşimli yıkama aşaması kullanılır, çamur karışımına dispersan eklenir, daha sonra da konsantre elde etmek için sığ hendek ve sığ havuz kum giderme ile derin havuz çökeltme gibi yerçekimi ayırma yöntemlerini kullanır. Ancak bu yöntem, orta-düşük dereceli diyatomitten rafine diyatomiti hala tam olarak ayıramamaktadır; geri kazanım oranı düşüktür, sürekli çalıştırılamaz, karmaşık ve zahmetlidir, uyarlanabilirliği zayıftır ve uygulanması zordur; bu nedenle yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Buluşun Özeti

Bu buluşun amacı, yüksek geri kazanım oranına, iyi zenginleştirme etkisine sahip, kirlilik yaratmayan ve sürekli zenginleştirme yapabilen, tamamen fiziksel bir ıslak zenginleştirme yöntemi sunmaktır.

Mevcut buluşun bir başka amacı da, negatif basınçlı kumlama makinesi ve bu yöntemde özel olarak kullanılan bir ultrasonik salınım cihazı sağlamaktır.

Mevcut buluşun teknik çözümü, aşağıdaki işlemleri içermektedir: yıkama ve hamur haline getirme, karıştırma ve ayırma, akışlı ve statik koşullar altında çapraz çökeltme; bu çözümün ayırt edici özelliği şudur:

a. Karıştırma ve ayırma işlemi sırasında, sodyum metasilikat veya sodyum heksametafosfat, sodyum hidroksit, sodyum karbonat ve bitkisel alkali eklenir; burada oran şöyledir: 20% konsantrasyonunda sodyum metasilikat (veya 5% konsantrasyonunda sodyum heksametafosfat) : 2% sodyum hidroksit : 5% sodyum karbonat : 5% bitkisel alkali = 3‑5 : 0,3‑0,8 : 0,3‑0,8 : 1‑1,5;

b. İşlem ayrıca negatif basınçlı püskürtmeyle ayırma ve ultrasonik salınımla ayırma aşamalarını da içerir.

Negatif basınçlı püskürtme ayırma işlemi, çamurun 250–450 kg/dk akış hızında bir negatif basınçlı püskürtme makinesine beslenmesini ve çamurun 0,5–0,8 negatif basınç altında karıştırılıp döndürülmesini içerir; ultrasonik salınımla ayırma işlemi, çamurun bir ultrasonik salınımla ayırma cihazına beslenmesini ve çamurun mikro salınım frekansı altında 250-450 kg/dk akış hızında cihazdan geçmesine izin verilmesini içerir.

Mevcut buluşa ait negatif basınçlı kumlama makinesi, bir gövde, gövde içinde yer alan bir karıştırıcı ve gövdeye bağlı bir vakum pompasından oluşur; burada gövde, bir çamur çıkışı ve bir çamur girişi ile donatılmıştır, Çıkış, gövdenin ortasında; giriş ise gövdenin tabanında yer almaktadır. Gövdenin üst kısmı, bir bağlantı borusu ve bir su depolama tankı vasıtasıyla vakum pompasına bağlanmıştır ve karıştırıcı bir motora bağlıdır. Çamur, negatif basınçlı püskürtme makinesine girdiğinde, vakum pompasının etkisiyle makinenin içinde 0,5–0,8'lik bir negatif basınç oluşur; motor, karıştırıcıyı döndürerek çamurun negatif basınç altında karıştırılmasını ve dönmesini sağlar; bu da iç püskürtme oluşturur ve böylece diyatom yüzeyindeki safsızlıkları diyatomlardan ayırır.

Mevcut buluşa ait ultrasonik salınım cihazı, trapez şekilli bir boru, borunun içine yerleştirilmiş salınım çubukları ve salınım çubuklarına bağlı bir ultrasonik jeneratörden oluşur. Çamur, trapez şeklindeki boruya girdikten sonra, mikro salınım frekansına sahip salınım çubuklarının etkisiyle pozitif ve negatif yüklü ince parçacıklar ayrılır ve böylece diyatomit, kilden daha da ayrıştırılır.

Mevcut buluşun spesifik işlem aşamaları şunlardır:

1. Yıkama ve hamur haline getirme: Ham cevheri dakikada 250–450 kg hızında bir yıkama makinesine (yerli üretim) besleyin, ağırlıkça –42% konsantrasyonuna ulaşacak şekilde su ekleyin (buradaki tüm yüzdeler ağırlık bazındadır), ham cevheri bir hamur haline getirin ve ham cevherde bulunan kumu, diyatom yüzeyindeki safsızlıklar üzerinde bir ovma etkisi yaratmak için kullanarak macun kıvamında bir bulamaç oluşturun;
2. Karıştırmalı ayırma: Macun kıvamındaki çamuru dakikada 250–450 kg hızında bir karıştırma makinesine besleyin, suyla seyreltip konsantrasyonu 10–18% seviyesine getirin, ve aynı anda kuru ham cevher bazında 10–20% miktarında önceden hazırlanmış ağır manyetik suyu ekleyin. Karıştırma sırasında, bulamaktaki farklı parçacık boyutlarına sahip malzemelerin oluşturduğu farklı akış hızları nedeniyle iç sürtünme oluşur; aynı zamanda, ağır manyetik suyun etkisiyle, alkali metal iyonları pozitif yük taşır ve yüksek gerilimli statik elektrik üretir; bu da ham bulamaktaki Al₂O₃ ve Fe₂O₃ gibi ince safsızlıkların adsorbe edilip süspansiyon haline gelmesine neden olurken, SiO₂ ve kuvars kumundan oluşan diyatomit nötr kalır ve serbestçe çöker; böylece safsızlıklar diyatomlardan ayrılır;
3. Negatif basınçlı püskürtme ayrıştırma: Yukarıdaki diyatomit karışımını, 0,5–0,8 negatif basınç altında, 250–450 kg/dk akış hızında negatif basınçlı püskürtme makinesine besleyerek karıştırma ve ayrıştırma işlemi gerçekleştirilir. Çamurdaki ince parçacıklar, negatif basınç altında iç püskürtme oluşturur; böylece diyatom yüzeyindeki safsızlıklar ve kolloidal safsızlıklar diyatomlardan tekrar ayrılır;
4. Ultrasonik salınımla ayırma: Yukarıdaki diyatomit bulamacını, 250–450 kg/dk akış hızında ultrasonik salınım cihazının trapez şeklindeki borusuna besleyin. Mikro salınım frekansına sahip salınım çubuklarının etkisiyle, -2 yüklü safsızlık parçacıkları hareket halindeyken, +2 yüklü parçacıklar statik durumdadır; bu sayede bulamaktaki kil, diyatomlardan daha da ayrılır;
5. Akışlı çökeltme ayırma: Yukarıdaki diyatomit çamurunu bir çökeltme kanalı havuzuna aktarın. Havuzdaki bölme duvarları ayarlanarak çamurun sırayla akması veya durması sağlanır ve çamur otomatik olarak ilerler. Minerallerin farklı parçacık boyutlarına veya özgül ağırlıklarına göre, iri parçacıklar ve kuvars kumu havuzun farklı bölümlerinde çöker. Diyatomit çamuru daha sonra başka bir çökeltme havuzuna akar ve sonunda rafine diyatomit çökerirken, safsızlıklar ve kil sıvı ile birlikte dışarı akar, ayırma işleminden sonra tahliye edilir ve çamur suyu sirkülasyon suyu olarak geri döndürülür.

Avantajlar ve Etkileri

Bu işlemde ağır manyetik su kullanılması ve negatif basınçlı püskürtme makinesi ile ultrasonik salınım cihazının devreye sokulması sayesinde, diyatomların diğer minerallerden, safsızlıklardan, kilden vb. ayrılması daha kapsamlı bir şekilde gerçekleştirilir. Dinamik ve statik çapraz sedimantasyonla birleştirildiğinde, diyatomlar diğer minerallerden, safsızlıklardan, kilden vb. tamamen ayrılır. Bu nedenle, zenginleştirme oranı yüksektir ve rafine diyatomit ürünü ‑98% diyatom içeriğine sahiptir. İşlem süreklidir; bu nedenle verim yüksektir, işleme kapasitesi büyüktür, hiçbir kirletici madde deşarj edilmez, su geri dönüştürülebilir, maliyet düşüktür ve çevre koruma açısından avantajlıdır. Ayrıca, bu buluşun yatırım maliyeti düşüktür ve hızlı geri dönüş sağlar; bu nedenle pratik uygulaması etkilidir ve uyarlanabilir.

Çizimlerin Kısa Açıklaması

Şekil 1, mevcut buluşa ait negatif basınçlı kumlama makinesinin şematik yapısal görünümüdür;

Şekil 2, mevcut buluşa ait ultrasonik salınım cihazının şematik yapısal görünümüdür;

Şekil 3, mevcut buluşun işlem akış şemasıdır.

Şekil 1’de: 1, gövdeyi; 2, gövde içinde yer alan karıştırıcıyı; 3, karıştırıcıyı tahrik eden motoru; 4, bir ucu gövdenin üst kısmına, diğer ucu su depolama tankı 7’nin üst kısmına bağlı olan bir bağlantı borusunu; 5, bir ucu su depolama tankı 7'nin üst kısmına, diğer ucu vakum pompası 6'ya bağlı bir bağlantı borusudur; 8, gövdenin alt kısmındaki çamur girişidir; 9 ise gövdenin ortasındaki çamur çıkışıdır.

Şekil 2’de: 10, trapez şeklindeki boruyu; 11, trapez şeklindeki borunun içine yerleştirilmiş ultrasonik salınım çubuklarını; 12 ise salınım çubukları 11’e bağlı ultrasonik jeneratörü göstermektedir.

Örnek

Yunnan Eyaleti, Eryuan İlçesinden elde edilen Qifeng diyatomit cevherini ele alalım; ortalama kimyasal bileşimi şöyledir: SiO₂ ~68%, Al₂O₃ ~16%, Fe₂O₃ 5‑9%. Ham cevheri 80 kg/dk hızında yıkama makinesine besleyin (su içeriği 40%, kuru ham cevher 48 kg), konsantrasyonu 40%'ye getirmek için 40 kg/dk hızında su ekleyin, macun kıvamında bir bulamaç haline gelene kadar yıkayın, ardından karıştırma makinesine gönderin, 16% konsantrasyonuna seyreltmek için 180 kg/dk hızında su ekleyin, aynı anda 0,72 kg/dk hızında ağır manyetik su ekleyin (kuru ham cevher bazında 15%), burada ağır manyetik su aşağıdaki orana göre hazırlanır:

Sodyum metasilikat (20% konsantrasyonu) : sodyum hidroksit (2%) : sodyum karbonat (5%) : bitkisel alkali (5%) = 4 : 0,5 : 0,5 : 1.

Karıştırma işleminden sonra, malzeme, -0,5 atm iç basınçta 400 kg/dk akış hızıyla negatif basınçlı püskürtme makinesine beslenir. Makineye boşaltılan çamur, aynı 400 kg/dk akış hızıyla mikro salınım frekansına sahip ultrasonik salınım cihazına doğrudan girer. Son olarak, her biri farklı yüksekliklerde 16 adet ayarlanabilir bölme içeren 8 kanaldan oluşan akışlı çökeltme kanalı havuzuna girer. Çamur kanallardan aktıktan sonra, her kanal sırayla 1 dakika süreyle, akış hızı 0,83 m/dk olacak şekilde boşaltılır; bu işlem tamamlanana kadar devam eder. Farklı yüksekliklerdeki bölmeler sayesinde, farklı parçacık boyutlarına ve özgül ağırlıklara sahip mineraller her bölümde çökelir ve sonuçta diyatomit diğer minerallerden ve safsızlıklardan ayrılır. 3 günde işlenen bir partiye göre, toplam ham cevher (40% su) girişi 345 ton, elde edilen kuru rafine diyatomit 103 ton, geri kazanım oranı 50% (3:1), rafine diyatomit bileşimi: SiO₂ >80%, Al₂O₃ <9%, Fe₂O₃ <2,5%, yığın yoğunluğu <0,45.