Triboelektrostatik ayırıcı tasarım parametrelerinin mineral ayırmada etkilerinin incelenmesi

Bu tez kapsamında bir triboelektrik ayrım düzeneği tasarımı ve bu düzeneğe ilişkin parametrelerin triboelektrostatik ayrım performansı üzerindeki etkisinin incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Tanelerin elektrik yüklerine göre ayrılmaları cevher hazırlamada kullanılan oldukça eski bir ayırma yöntemidir. Fakat dejavantajları sebebiyle yaygın bir yöntem değildir. Bu yöntemde taneler iletkenliklerine göre bir elektrik alanında belirli bir yük kazanırlar ve kazandıkları yüklenmeye göre iki farklı yüke sahip elektrot arasından geçerken, elektriksel çekim kuvvetlerinin etkisi ile çekilerek veya itilerek ayrılırlar. Triboelektrik iki farklı malzemenin birbirine sürtünmesi ile oluşan elektrik yükünün adıdır. İki tanenin birbirine ya da başka bir malzemeye sürtünmesi sonucu taneler, iletkenlikleri veya yüzey özelliklerine bağlı olarak negatif ya da pozitif yük kazanırlar. Bu yüklü taneler bir elektrik alanı içinde yüklerine (artı ya da eksi) göre farklı yönlerde hareket edebilirler. Böylece farklı iki yüke sahip iki tanenin birbirinden ayrılması mümkün olur. Literatürde yaygın olarak tanelerin sürtünme ile iyonize olmasına rastlanmaktadır. Ayrımın yapılacağı yüksek potansiyele sahip elektrik alanı için gerekli elektrik yükünün de triboelektriklenme ile elde edilebilirliğinin araştırılması ve değişik parametreler denenerek mineral ayrımına olan etkilerinin incelenmesi bu tezin temel hedefi ve özgün değeridir. Bu amaçla, bir triboelektrik ayrım düzeneği tasarımı yapılmış olup, ekipmana ait değişkenlerin bu düzeneğin ayrım performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu düzenekte tanelerin triboelektriklenme ile yüzeylerinin yüklenmesi ve tanelerin ayrımı için gereken potansiyel statik yük de sürtünme ile sağlanmıştır. Konvansiyonel elektrostatik ayırıcıların ayrım yapabilmesi için gerekli yüksek gerilimli alternatif akımı doğru akıma çeviren büyük ve güçlü trafolar vardır. Bu amaçla yüksek sarımlara sahip doğru akım trafoları kullanılmaktadır. Bu trafolar önemli ölçüdeki güç tüketimleri, çalışma esnasında ortaya çıkan ısının soğutulması gereksinimi ve tehlikeli çalışma ortamı oluşturması, yüksek gerilim trafolarının başlıca sorunlarındandır. Bu tezde ayrım için gerekli yüksek potansiyeli sürtünmeyle sağlayacak bir düzenek kurulması amaçlanmıştır. Böylece yüklü tanelerin ayrılması için gerekli yüksek potansiyelin daha az enerji ve daha düşük işletim sorunları ile üretilebilirliği araştırılmıştır. Sistemin, bilinen yöntemlerden en büyük farkı kendi gerilimini üretmesidir. Ayrıca üretilen statik yük sürekli yüksek akım oluşturmadığından görece daha güvenli bir çalışma ortamına izin vermektedir. Hacettepe Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü'nde kurulmuş olan bu düzeneğin en önemli avantajı 35 kV'a kadar olan statik yükü sürtünme ile üretiyor olmasıdır. Bu ayrım yöntemi kuru bir ayırma yöntem olup, su ve kimyasal kullanımına ihtiyaç duymaması sayesinde madencilikte kullanılan yöntemler arasında çevre dostu yöntemlerden birisidir. Düzeneğin ana yapısı bilgisayar ortamında tasarlanmıştır. Sürtünme ile statik elektrik üretimine ortam sağlayacak malzemeler triboelektrik seri listesinden seçilmiştir. Seçilen uygun malzemeler ile kurulum yapılmıştır. Sürtünme ile oluşan elektrik, iletkenler vasıtası ile farklı yapı ve şekildeki ayrım elektrotlarına iletilmektedir. Taneler ise ayrım öncesinde farklı bir düzenek içinde karıştırılarak yine triboelektriklenme ile elektrik yükü kazandırılmış ve statik olarak yüklenmiş olan elektrotlar arasına bir titreşimli besleyici ile beslenmiştir Bu çalışma kapsamında amaç gerekli statik yükün sürtünme ile oluşturulması olduğundan cevher etkilerini ortadan kaldırmak için sentetik olarak hazırlanmış olabildiğince serbest kuvars ve manyetit mineralleri kullanılmıştır. Bu sentetik numuneler ile ayrım parametreleri incelenmiş ve ayrım performansına olan etkileri belirlenmiştir. Yapay numunelerin dışında doğal cevherler, tesis atıkları ve geri dönüşümde kullanılabilecek malzemeler ile ayrıca testler yapılmıştır.