Cevher Hazırlama II Manyetik Ayırma-7 Prof. Dr. Mehmet TANRIVERDİ Doç. Dr. Tayfun ÇİÇEK Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü İzmir - 2014 Besleme Çeşitli kuvvetlerin birarada etkisi Taneler arası kuvvetler Manyetik olmayan Ara ürün Farklı Manyetik duyarlılıktaki (susceptibility) mineral tanelerinin uygun bir manyetik alan içerisinde başta manyetik kuvvet olmak üzere sürtünme, yerçekimi, merkezkaç gibi çeşitli kuvvetlerin birleşik etkilerine dayanılarak birbirlerinden ayrılması yoluyla yapılan Manyetik zenginleştirmeye manyetik ürün ayırma ile zenginleştirme denilmektedir. Manyetik Alan ve Tanelerin Etkilenmesi Katılarda yapay ve doğal olmak üzere iki tür mıknatıslık bulunur. Doğal mıknatıslık katı cismin doğal mineralojik yapısına bağlı kalıcı bir özelliktir(ferromanyetizim) Yapay mıknatıslık katı cismin mineral yapısını değiştirmeden manyetik alan içinde geçici olarak kazanılabilen bir özelliktir (diamanyetizim,paramanyetizim) Kuvvet alanlarının yönünün Doğal veya yapay mıknatısların çevresinde oluşan ve kuvvet çizgileri ile karakterize edilen kuvvet alanlarına manyetik alan denir. S N Manyetik alan oluşumu N S N S Sivri uçlu (kutuplu) mıknatıs ucundaki manyetik kuvvet alanı, sivri olmayan kutuptaki manyetik alana göre oldukça yoğundur Diamanyetizim(Zayıf mıknatıslık): Manyetik duyarlılıkları düşük olan bu cisimler manyetik alan içerisinde itilirler. Diamanyetik malzemeler manyetik alanda zengizleştirilemezler. Paramanyetizim(Kuvvetli mıknatıslık): Manyetik duyarlılıkları yüksek olan bu cisimler manyetik alan içerisinde çekilirler. Bunlar daha ziyade Yüksek Alan şiddetli ayırıcılarda ayrılırlar. (İlmenit, rutil, wolframit, siderit, kromit, hematit, manganez) Ferromanyetizim(Çok kuvvetli mıknatıslık): Manyetik duyarlılıkları çok yüksek olan cisimlerdir. Bunlar daha ziyade düşük alan şiddetli manyetik ayırıcılarda ayrılırlar. (demir, manyetit, lösit vs) 500 gauss 10-100 ferromanyetik 5-10 orta derece manyetik 5000 gauss 10000 gauss 1-5 zayıf manyetik 0-1 çok zayıf 18000-20000 gauss 20000 üstü Katı tanelerin manyetik alan özelliklerinin belirlenmesi zenginleştirme açısından önemli rol oynar Manyetik alan Manyetik alan şiddeti Elektromanyetik alan Etki ile mıknatıslanma Manyetik duyarlılık (susceptibility) Manyetik geçirgenlik(permabilite) Manyetik alan: Manyetik özelliği olan doğal ve yapay(elektromıknatıs) mıknatısların çevresinde bulunan alana denir. Manyetik bir alan meydana getiren iki mıknatısın her bir kutbun birbirine uyguladıkları kuvvet Coulomb bağıntısı ile hesaplanmaktadır. Buna göre F= iki kutup arasında oluşan kuvvet m 1 ve m2 = kutupların manyetik şiddetleri d = iki kutup arasındaki uzaklık = ortamın manyetik geçirgenliği (permabilitesi) ise manyetik kuvvet F m1.m2 .d2 Manyetik alan şiddeti Belli bir manyetik alandaki kuvvet çizgilerinin yoğunluğuna denir. H m d2 m = kutupların manyetik şiddetleri d = iki kutup arasındaki uzaklık Manyetik alan şiddetinin birimi “Örsted” (CGS sistemine göre) “ A/m “ (MKS metrik sistem) dir Birim manyetik kutba 1 din’lik kuvvet uygulayan alan şiddetidir. 1 [A/cm] = 102 [A/m] = 1,25 [Öe] Elektro manyetik alan Elektrik akımının bir iletken içinden geçerken meydana getirdiği manyetik alandır. NI H N= Makaranın sarım sayısı = Makara uzunluğu [m] I = Akım şiddeti [A] İçinden Akım Geçen N sarımlı Bir Makara ve Manyetik Alanı Etki ile mıknatıslanma Bir manyetik alana konulan malzeme kendi fiziksel ve kimyasal özellikleri ve manyetik alan şiddetine göre etki ile mıknatıslanır. Etki ile mıknatıslanma sonucu indüksiyon alanı (Manyetik akı) (B) oluşur B=H+M B: indüksiyon alan şiddeti (manyetik akı yoğunluğu) (gauss veya tesla) M: Cismin iç mıknatıslanma şiddeti (A/m) (CGS sisteminde Öersted) H: Dışarıdan uygulanan manyetik alan şiddeti (A/m) Yerküresinin manyetik alanı, 0.2 G =2.10-4 Tesla lık bir manyeti akı yoğunluğuna sahiptir [1T =10000 Gauss] Manyetik akı nın birimi MKS sisteminde “Weber” [Wb] Volt saniye [Vs] veya CGS sisteminde Maxwell olarak ifade edilir 1 Maxwell = [M] = 1.[G.cm2] = 10-4 [G.m2] = 10-8 [Wb] = 10-8 [V. s] Manyetik akı yoğunluğu veya manyetik indüksiyon olarak isimlendirilen (B) nin birimi “Tesla” [T] veya [Wb/m2] dir 𝐺= 10−8 𝑉. 𝑠 𝑽. 𝒔 𝑾𝒃 −𝟒 −𝟒 −𝟒 = 𝟏𝟎 = 𝟏𝟎 𝑻 = 𝟏𝟎 𝑐𝑚2 𝒎𝟐 𝒎𝟐 Permabilite, Susseptibilite, Manyetikleşme Arasındaki İlişki Bir manyetik alan içerisine bir katı madde girerse, o alandaki manyetik akım ve buna bağlı olarak manyetik alan şiddeti ( H ) “[A/m]” değişir. Bu da bir manyetik alan içerisine giren her katı malzemenin, kendine özgü bir “manyetik geçirgenliği” yani bir “permabilitesi” bulunduğunu gösterir. Bu durumda bir malzemenin manyetik permabilitesi () şöyle tarif edilir 𝜇= 𝐵𝑚 (𝑀𝑎𝑙𝑧𝑒𝑚𝑒 𝑒𝑡𝑘𝑖𝑙𝑖 𝑚𝑎𝑛𝑦𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑎𝑘𝚤 𝑦𝑜ğ𝑢𝑛𝑙𝑢ğ𝑢) 𝐵0 (𝑀𝑎𝑙𝑧𝑒𝑚𝑒 𝑒𝑡𝑘𝑖𝑠𝑖𝑧 𝑚𝑎𝑛𝑦𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑎𝑘𝚤 𝑦𝑜ğ𝑢𝑛𝑙𝑢ğ𝑢) Malzemenin manyetik alanda bulunmasıyla manyetik akı yoğunluğunda meydana gelen değişikliğe ise manyetikleştirme (I) denilmektedir 𝐼 = 𝐵𝑚 − 𝐵0 Manyetikleştirmenin, başlangıç manyetik akı yoğunluğuna oranına da “manyetik susseptibilite” denir “ Permabilite” ve “susseptibilite” birim hacimdeki değerler olarak kabul edilir. Birim kütledeki manyetik susseptibiliteye ise özgül susseptibilite ( Hö ) denir. 𝐻1 𝜇 − 1 𝐻ö = = 𝛿 𝛿 olarak ifade edilir (𝛿 = yoğunluk [gr/cm3] ) 𝐵𝑚 (𝑀𝑎𝑙𝑧𝑒𝑚𝑒 𝑒𝑡𝑘𝑖𝑙𝑖 𝑚𝑎𝑛𝑦𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑎𝑘𝚤 𝑦𝑜ğ𝑢𝑛𝑙𝑢ğ𝑢) 𝜇(𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑒) = 𝐵0 (𝑀𝑎𝑙𝑧𝑒𝑚𝑒 𝑒𝑡𝑘𝑖𝑠𝑖𝑧 𝑚𝑎𝑛𝑦𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑎𝑘𝚤 𝑦𝑜ğ𝑢𝑛𝑙𝑢ğ𝑢) Magnetic Properties Conversion Table Özellik CGS unit S/I Unit(MKS) Dönüşüm Manyetik akı (Magnetic Flux) Line (or Maxwell) Weber 1 Weber = 106 Lines Akı Yoğunluğu (Flux Density (B) Gauss Tesla 1 Tesla = 104 Gauss Manyetomotor kuvvet Magnetomotive force Gilbert Ampere-turn 1 Gilbert = 0.796 ampere-turn Manyetik Alan Şiddeti Magnetizing Force Field (H) Oersted Ampereturn/meter 1 Oersted = 79.577 ampere-turn/meter Permabilite (Manyetik geçirgenlik) Permeability Gauss/Oerst Weber/med ampere-turns Katıların manyetik akı yoğunlukları dolayısıyla manyetikleşmeleri, içinde bulundukları ortamın manyetik alan şiddetine bağlı olarak farklı şekilde değişmektedir. Diamanyetik malzemelerin negatif manyetikleşmeleri, alan şiddetiyle doğru orantılı olarak az da olsa artmaktadır. Normal paramanyetik malzemelerin pozitif manyetikleşmeleri içinde bulundukları manyetik alan şiddeti arttıkça doğru orantılı olarak artmaktadır. Ferromanyetik malzemelerin manyetikleşmelerinin manyetik alan şiddetine bağlı olarak artışı üstsel olarak değişmektedir Ferromanyetik bir malzeme manyetik alan içerisine girdiğinde yapay bir mıknatıs haline dönüşür. Bu olaya REMANENZ (kalıcı mıknatıslık) denir. Kalıcı mıknatıslığı gidermek için ters yönde bir alan şiddeti uygulamak gerekir buna da korozif alan şiddeti denir. Ferromanyetik malzemelerin manyetik alan şiddetine bağlı özellik değişimi histerezis olayı olarak adlandırılır. Histerezis olayında manyetik alan şiddeti ve yönünün sürekli değişimi, ferromanyetik çekirdeğin ısınmasına neden olur. Bu histerezis olayındaki ısınmalarla oluşan enerji kayıpları histerezis kayıpları olarak belirtilir. Histerezis alanı ne kadar yüksekse kayıplar da o oranda büyüktür . Ferromanyetik malzemelerin, yapay mıknatıs özelliği kazanmaları ve bu özelliğin kalıcı olması, yüksek alan şiddetli manyetik seperatörlerin yapımına olanak sağlamıştır. Böylece zayıf paramanyetik mineraller de diamanyetik minerallerden manyetik ayırma yöntemi ile ayıklanabilmektedir. Tane iriliği düştükçe tanenin susseptibilitesi azalır(Hö) bu nedenle çok ince taneler için çok güçlü manyatik alanlar gerekir. Çok ince tanedeki kalıcı manyetikliği kaldırmak için çok yüksek korozif kuvvetlere ihtiyaç vardır. Manyetik ayırıcılardaki zenginleştirmenin başarasını etkileyen faktörler a)Minerallerden kaynaklanan faktörler: a1- minerallerin serbestleşme tane boyutu a2- minerallerin permabilite farkları a3- minerallerin yoğunlukları a4- minerallerin ıslak ve kuru ocaktan gelmeleri b)Seperatöre bağlı faktörler: b1- manyetik alan şiddetinin uygunluğu b2- merkezkaç kuvvet (tambur devri) b3- merkezkaç moment b4- besleme hızı b5- besleme miktarı (kapasite) b6- cisimlerin kutuplara yakın ve düzenli geçip geçmemeleri b7- seperasyonun yaş veya kuru ortamda oluşu b8- yaş seperatörde katı/sıvı oranı Manyetik Ayırıcıların Gruplandırılması a1 yaş manyetik ayırıcılar b1 kuru manyetik ayırıcılar a2 yüksek alan şiddetli manyetik ayırıcılar b2 alçak alan şiddetli manyetik ayırıcılar a3 permanent mıknatıslı manyetik ayırıcılar b3 elektro mıknatıslı manyetik ayırıcılar a4 değişen kutuplu manyetik alanlı ayırıcılar b4 değişmeyen kutuplu manyetik alanlı ayırıcılar a5 doğru akıntılı manyetik ayırıcılar b5 ters akıntılı manyetik ayırıcılar c5 yarı ters akıntılı manyetik ayırıcılar a6 tamburlu manyetik ayırıcılar b6 bantlı manyetik ayırıcılar c6 diskli manyetik ayırıcılar 1.DÜŞÜK ALANDA MANYETİK AYIRMA İşlenecek cevher veya diğer hammaddeler içine karışmış demir, demir alaşımları gibi yabancı ferromanyetik malzemeleri ortamdan uzaklaştırmak, işleme olumsuz etkilemesini önlemek ( Koruyucular ). Cevher veya hammaddeler içerisindeki ferromanyetik malzemelerin manyetik özelliklerini veya manyetik mineral tenörlerini saptamak (Davys Tüpü ). Düşük Alanda Manyetik Ayırma Ağır ortam temizleme konsantratörleri :Ağır ortam konsantratörlerinin çalışmaları sırasında kirlenen ağır ortamdaki, ferromanyetik ağır mineralleri ( manyetit, ferrosilis gibi ) geri kazanmak Manyetik filitreler : Buhar santrallerinin kazan ve tesisatlarında oksitlenme nedeniyle oluşup, tesisat suyunu kirleten ince taneli pasın, kondensat suyundan temizlenmek Konsantratörler, zenginleştiriciler : Ferromanyetik davranış gösteren ( manyetit, ilmenit gibi ) mineralleri, cevherdeki diğer paramanyetik veya diamanyetik minerallerden ayıklayıp zenginleştirerek kaliteli konsantreler üretmek Düşük Alanda Manyetik Ayırma Alçak alan manyetik zenginleştirmesi manyetit için yaygın olarak uygulanır. Alçak alanda manyetik zenginleştirmenin sulu ortamda ( yaş ) veya kuru ortamda yapılmasını etkileyen en önemli faktör, ferromanyetik malzemelerin tane iriliğidir. Ayrıca yaş zenginleştirmede daha kaliteli konsantrenin üretilebilmesi, serbestleşme işleminde ( öğütme ) fazla şlam oluşmaması, tüvenan cevherin neminin azlığı çokluğu, zenginleştirme için ucuz suyun temin edilip edilemeyeceği bu seçimi etkileyen faktörlerdir Düşük Alanda Manyetik Ayırma Cevherin serbestleşme tane iriliği 1 mm den büyükse, öğütmede fazla şlam oluşmuyorsa, cevher kuru olarak daha ucuz öğütülebiliyorsa, kuru zenginleştirmede istenilen kalitede konsantre üretilebiliyorsa kuru zenginleştirme tercih edilir. 1 mm den ince öğütülerek serbestleşen manyetit, ilmenit cevherleri, alçak alanda yaş zenginleştirilerek konsantre edilirler Düşük Alanda Manyetik Ayırma 10 mm den iri serbestleşen cevherler paralel kutuplu ayırıcılarda, 10 mm ile 0,1 mm arasında serbestleşen cevherler değişken kutuplu ayırıcılarda zenginleştirilirler. 0,1 mm den ince ufalanmış cevher ise genelde alçak alan şiddetli kuru manyetik ayırıcılarda zenginleştirilemezler. ince tanelerin kuru zenginleştirilmesinde ferromanyetik tanelerin manyetik flokülasyonu ile oluşan topaklar içerisindeki diamanyetik ve paramanyetik mineraller, değişken kutuplu ayırıcılarda bile manyetik ürün arasına hapsedilirler. Bu nedenle ancak, cevherin ince taneli kısmı fazla değilse veya zenginleştirme tesisinin kurulacağı yerde yeterli su yoksa kuru olarak zenginleştirilirler Yüksek Alanda Manyetik Ayırma 2.YÜKSEK ALANDA MANYETİK AYIRMA Düşük alanlı seperatör kadar yaygın olmasada yüksek alan şiddetli manyetik seperatörler, demir cevherinin zenginleştirilmesinde önemli yer tutarlar. Hematit, limonit, götit ve siderit gibi orta ve zayıf manyetik demir minerallerinin zenginleştirilmesinde başarı ile kullanılan seperatörlerdir. Ayrıca mangan cevherlerinin zenginleştirilmesinde, Ağır mineral konsantrelerinden, Cam kumundan ve seramik hammaddelerinden demir minerallerinin ayıklanmasında yüksek alan şiddetli manyetik zenginleştirmeden yaralanılır Manyetik Ayırıcılarda Alan Şiddetleri Koruyucular Alan şiddeti(B)=2000 gauss=0,2 tesla Düşük Alan Şiddetli Manyetik ayırıcılar B < 2000 gauss Orta Şiddetli Manyetik ayırıcılar 2000 < B < 8000 gauss Yüksek Alan Şiddetli Manyetik ayırıcılar 8000 gauss< B < 20 000 gauss Çok Yüksek Alan Şiddetli (Süper İletkenler) Manyetik A. 20 000 gauss< B < 50 000 gauss Manyetik Ayırıcılar Kuru Manyetik Ayırıcılar KORUYUCULAR Makaralı Sabit Mıknatıslı Kuru Manyetik Ayırıcılar KORUYUCULAR
© Copyright 2024 Paperzz
