Akademik Veri Yönetim Sistemi
Güler T.(Yürütücü), Şahbudak K., Akdemir Ü., Çetinkaya Gürer S.
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2005 - 2009
Sülfürlü mineraller yarı-iletken özelliğe sahip
olduklarından dolayı potansiyeli kontrol ederek yüzey bileşimini belirlemek
mümkündür. Fakat önceki dönemlerde yapılan çalışmalar bu minerallerin yakın
potansiyel değerlerinde hidrofobik özellik gösterdiklerini ve elektrokimyasal
kontrollü flotasyon çalışmalarında seçimlilik sorunu olduğunu ortaya koymuştur.
Bu seçimlilik sorununu çözmek amacıyla karmaşık sülfürlü cevherlerin
flotasyonunda metal iyonları ve organik polimerlerin etkisi yıllarca
araştırılmıştır: Metal iyonlarının belirli koşullar altında seçimliliği önemli
ölçüde etkilediği belirlenmiştir. Organik polimerler, yapılarına ve kullanıldıkları
ortamda bulunan mineral özelliklerine bağlı olarak mineral yüzeyi oksidasyon
ürünü olan metal-hidroksitlerle etkileşimi sonucu yüzeye soğruldukları, farklı
pH değerlerinde farklı metal hidroksitler oluştuğundan dolayı organik
polimerlerin mineral yüzeyine soğurumunun seçimli olarak gerçekleşebileceği
ortaya konulmuştur. Ortaya konulan bu bulgu, elektrokimyasal yollarla
potansiyeli kontrol ederek organik reaktiflerin mineral yüzeyine seçimli
soğurumunun mümkün olabileceğini göstermektedir. Bu nedenle proje kapsamında
pirit yüzeyine organik reaktif soğurumuna toplayıcı ve metal iyonların etkisi
potansiyostatik olarak kontrol edilen elektrokimyasal koşullarda incelenmiştir.
Proje kapsamında, pirit yüzeyine tiyol toplayıcı,
metal iyonu ve organik bastırıcı reaktiflerin soğurumu dönüşümlü voltametri
(CV), kesikli flotasyon ve FTIR spektroskopi yöntemleri ile farklı
elektrokimyasal koşullarda ve değişik pH (pH 4.67, 9.2 ve 11) değerlerinde
araştırılmıştır. Toplayıcı reaktif olarak, ksantat türü toplayıcılar kadar
kuvvetli ve ditiyofosfat türü toplayıcılar kadar, özellikle Fe-sülfürlere karşı
seçici olan Na-diisobutil ditiyofosfin tercih edilmiştir. Metal iyonu olarak
pirit için canlandırıcı özelliği olan Cu+2 ve bastırıcı özelliği olan
Pb+2 ve Fe+2 tercih edilmiştir. Organik reaktif olarak
kubraho, dekstrin ve albumin incelenmiştir.
Yapılan elektrokimyasal ve spektroskopik testlerden pirit
oksidasyonu sonucu orta yükseltgen potansiyellerde ferrus (Fe+2)
iyonu ve elementer kükürt açığa çıktığı tahmin edilmiştir. CV deneyleri oluşan
ferrik bileşiklerinin tam olarak tersinir olmadığını ortaya koymuştur. Orta yükseltgen
potansiyellerde Fe+2 iyonu duraylı olmadığından, mineral yüzeyinde
Fe(III)-oksihidroksitler oluşmaktadır. Bununla birlikte belirtilen potansiyel
değerlerinde nispeten kararlı olan hidrofobik karakterli Sº pirit verimini artırmıştır.
Potansiyel artırıldığında ise sülfat oluşumu sonucu verim düşmüştür. Flotasyon
pH değerinin artışı sonucu verimde gözlenen dramatik düşüş yüzey hidrofobik
bileşenlerin etkinliğinin, ferrik oksihidroksitlerin kararlı bir şekilde
mineral yüzeyini kaplamasından kaynaklanmaktadır. DTPI ilavesi ile pirit
yüzeyinde DTPI radikali ve dimeri oluşumu sonucu verimde gerçekleşen
iyileşmenin düşük düzeyde kalması fosfin türü toplayıcının pirite karşı seçici
olduğunu ve yüzeyde oluşan hidrofilik oksihidroksitlerin, toplayıcı
bileşiklerine oranla yüzeyde daha etkin olduğunu ve hidrofobik bileşenlerin soğurumunu
sınırlandırdığını göstermektedir.
Toplayıcısız ortamda pirit yüzeyine bastırıcı organik
reaktiflerin soğurumu sonucu elektron transferi belirli oranda engellenerek
pasif yüzey oluşturulmuştur. CV testleri pirit-organik reaktif etkileşiminin
elektrokimyasal karakterli olmadığını göstermiştir. Her üç organik reaktifin de
benzer davranış ortaya koyması nedeniyle projenin diğer kısımlarında sadece
albumin incelenmiştir. Albumin soğurumuna toplayıcı ve metal iyonlarının
etkisini belirlemek amacıyla gerçekleştirilen elektrokimyasal testlerde de
benzer durum gözlenmiş, farklı koşullarda albumin soğurumunun elektrokimyasal
mekanizma ile gerçekleşmediği tespit edilmiştir.
Metal iyonları pirit yüzebilirliği üzerinde farklı
etki göstermiştir: Cu+2 pirit verimini artırırken, Pb+2
ve Fe+2 ilavesi durumunda yüzeyde oluşan ve CV ile FTIR spektroskopi
testleri ile tanımlanan hidrofilik karakterli oksihidroksitler verimi
düşürmüştür. Cu+2 aktivasyonu sonucu pirit yüzeyinin Cu-sülfür
minerali gibi davrandığı elde edilen deney verilerinden tahmin edilmiştir.
Cu-sülfür benzeri bu yapı özellikle orta-yükseltgen potansiyellerde hidrofobik
karakterli bileşikler oluşturarak toplayıcısız ortamda pirit verimini
artırmıştır. Mineral yüzeyinde oluşan bu yapı Fe-sülfürlere karşı seçici olan
DTPI’in yüzeyde soğurumunu artırarak pirit yüzebilirliğini olumlu yönde
etkilemiştir.
Fe+2 iyonu, toplayıcısız ve toplayıcılı
ortamda bastırıcı etki göstermiş ve verimi düşürmüştür. Orta yükseltgen
potansiyellerde Fe+2 iyonunun bastırıcı etkisi, yüzeyde oluşan
hidrofobik tiyol bileşiklerinden dolayı sınırlı düzeyde kalmıştır. Pb+2
ilavesi durumunda da benzer sonuç elde edilmekle birlikte toplayıcı ilavesi ile
indirgen potansiyellerde muhtemelen mineral yüzeyinde DTPIº oluşumu sonucu
hafif iyileşme gözlenmiştir. Bununla birlikte, sadece DTPI kullanılan
koşullarda daha yüksek verim değerlerinin elde edilmesi toplayıcılı ortamda da
Pb+2 iyonunu hidrofilik karakterli oksihidroksitler oluşturarak
DTPI’in hidrofobik etkisini, özellikle orta yükseltgen potansiyellerde
sınırladığını göstermektedir.
Albumin ile yapılan CV testleri, metal iyonlarının,
metal-albumin karmaşık bileşikleri oluşturarak elektron transfer hızını daha
fazla düşürdüğünü ve pasifliğe neden olduğunu ortaya koymuştur. Pasiflik ve
albumin soğurumu üzerine Fe+2 iyonunun etkisi sınırlı kalırken, Cu+2
ve Pb+2 iyonları daha fazla etkilemiştir. Buna karşın flotasyon testleri
daha farklı bir sonuç ortaya koymuştur. Albuminsiz ortamda metal iyonlarının
pirit flotasyonuna etkisi çok düşük düzeyde gerçekleşmiştir. DTPI ve albumine
ilave olarak flotasyon sistemine metal iyonu da eklendiğinde albuminin
bastırıcı etkisi, Pb+2 ve Fe+2 varlığında önemli oranda
gerçekleşmiştir. Cu+2 iyonu ilavesinde de pirit verimi önemli oranda
düşmüştür. Fakat sadece albumin ilavesi durumunda elde edilen verime oranla daha
fazla olmuştur. Bu durum orta-yükseltgen potansiyel değerlerinde hidrofobik
karakterli Cu-bileşiklerinin kararlı olmasından kaynaklanmaktadır. Sadece metal
iyonu veya sadece albumin ilavesi durumunda elde edilen verim değerlerinin
metal-albumin ilavesi ile elde edilen verim değerlerinden yüksek olması metal
iyonlarının albumin soğurumunu artırdığını göstermektedir. Flotasyon sonuçları
karşılaştırmalı olarak değerlendirildiğinde potansiyelin etkisinin sınırlı
düzeyde kalması ve verimdeki düşüşün incelenen potansiyel bölgesinin tamamında
yakın oranlarda gerçekleşmesi, albumin soğurumunun sadece metal hidroksitler
ile olmadığını daha farklı metal bileşiklerinin ve metal iyonlarının da albumin
soğurumunu etkilediğini göstermektedir.