(çates) kullanılan lavvar artıklarındaki kömürün kazanımında

Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
ÇATALAĞIZI TERMİK SANTRALİNDE (ÇATES) KULLANILAN LAVVAR
ARTIKLARINDAKİ KÖMÜRÜN KAZANIMINDA OPTİMUM FLOTASYON
1
KOŞULLARININ ARAŞTIRILMASI
Investigation Of Optimum Flotation Conditions For Coal Recovery Of The Tailings
Of Coal Preparation Plant Using For Catalagizi Thermal Power Plant (Cates))
Hüseyin VAPUR
Maden Mühendisliği Anabilim Dalı
Halit YILMAZEL
Maden Mühendisliği Anabilim Dalı
ÖZET
Bu çalışmada, ÇATES (Çatalağzı Termik Santrali)’ne beslenen lavuar
artıklarının optimum flotasyon şartlarında zenginleştirilmesi araştırılmıştır.
Flotasyon hücresi (1 litre) ile yapılan bu deneysel çalışmalarda katı oranı,
toplayıcı, köpürtücü oranı ve
devir sayısı deneysel parametreler olarak
ölçülmüştür.. Optimum şartlarda 6.5- 7 pH arası alınmıştır. Katı oranı %10-30 arası,
toplayıcı 300-3375 gr/ton Köpürtücü 30-337,5 gr/ton Devir sayısı 1300 ile 1500
arası seçilmiştir. Yapılan çalışma sonunda optimum flotasyon şartlarında%96,91
oranında verime ulaşılmıştır. Elde edilen veriler Yates yöntemi kullanılarak
düzenlenmiştir. Sonuç olarak ÇATES ‘te kullanılan kömürün flotasyonla kok kömür
derecesinde kalorifik değere ulaştığı görülmüştür. Ayrıca optimizasyon deneyleri
yapılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Artık, Koklaşabilir Kömür, Flotasyon, ÇATES, Yates Yöntemi
ABSTRACT
In this study, the optimum flotation conditions to enrich the tailings of coal
preparation plant (lavuar) feeding Cates (Çatalağzı Thermal Power Plant) were
investigated. In this experimental work using the flotation cell (1 liter) solid rate,
collector dosage, frother dosage and agitation speed are measured as the
experimental parameters. Optimum pH conditions were used for 6.5-7.0. Solid
weight ratio between 10-30%, collector 300-3375 g / ton, frother dosage: 30-337,5
g / ton of RPM between 1300 and 1500 were selected. At the end of study,
combustible recovery of optimum flotation conditions was reached 96.91%. The
obtained Data were arranged using Yates method. As a result, using Yates method
the calorific value of final concentrate was reached calorific value of coke with
flotation. In addition optimization experiments were done.
Keywords: Tailing, coking coal, flotation, ÇATES, Yates Method
*Yüksek Lisans Tezi-MSc. Thesis
- 118 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
Giriş
Dünya’daki petrol ve doğal gaz kaynaklarının kömüre göre daha az olduğu
bilinen bir gerçektir. Yakın gelecekte petrol ve doğal gaz aşırı kullanım sonucunda
artan talebi karşılayamayacak duruma geleceklerdir. Şu anki üretim değerlerine
göre doğal gazın 47, petrolün ise 30 yıl yeteceği tahmin edilmektedir. Oysa Dünya
kömür rezervleri petrol ve doğal gazın oldukça üzerinde olup yaklaşık 250 yıl gibi
bir ömre sahiptir (Sirkeci, 2000).Türkiye’de kalkınmakta olan ve nüfusu hızla artan
bir ülke olması nedeniyle, bir yandan birincil enerji tüketimi, diğer yandan da büyük
bir hızla elektrik tüketimi artmaktadır. 1980- 1998 yılları arasında birincil enerji
kaynaklan üretimi yıllık ortalama %2,8 oranında artmıştır. Bu dönem içerisinde her
iki kaynağın üretimi dört kat artmıştır.. Dünyada kullanılan enerji kaynakları olarak:
kömür, petrol, doğalgaz gibi fosil kaynaklar ve bunların yanı sıra su kaynakları,
nükleer enerji kaynakları, odun, biyogaz, güneş, termal, gibi yenilenebilir enerji
kaynakları sayılabilir (Boylu ve Ateşok, 1999). Kömür; çoğunlukla karbon, hidrojen
ve oksijenden oluşan az miktarda kükürt ve nitrojen içeren, kimyasal ve fiziksel
olarak farklı yapıya sahip maden ve kayaçtır. Bileşiminde %60 ile 73 oranında
karbon bulunan kahverengi veya siyah fosil kömür: tozu kahverengidir. Linyitin
oluşum süreci taşkömürününkine benzer; linyit, bataklıklardaki bitki kalıntılarının
bozuşması, sonra da yavaş yavaş alüvyon çökeltileriyle örtülmesi sonucu oluşur.
Ülkemizde 1991de 5 milyor ton ve 2000’li yıllarda ise 7,5 milyon ton taş kömürü
üretimi hedeflenmiş olup ithalat mecburiyeti vardır. Taş kömürü tüketiminin %12–
13 miktarı ısıtmaya kullanılmaktadır (Kemal ve Arslan, 1999). Kömürün havasız bir
ortamda ısıtılması sonucu uçucu maddelerin bünyesinden atılarak geriye kalan
gözenekli ve sert yapıdaki karbon yüzdesi yüksek olan kısmına ok adı verilir.
o
o
Sıcaklık 900 C’ nin üstünde ise yüksek sıcaklık, 700 C civarında ise orta sıcaklık
o
ve 550 C civarında ise düşük sıcaklık koklaşması denir (Kemal ve Arslan, 1999).
Sert ve parlaktır. En eski Kömür çeşididir. Karbon yönünden zengindir. Meydana
geliş târihi 300 milyon yıl geriye dayanan antrasitteki karbon yüzdesi 90-95’i bulur
(Kemal, 1991; DPT, 2001; Kural, 1991).
Günümüzde kömürlerin kullanım alanı oldukça geniş bir alanı
kapsamaktadır. Bu kadar fazla kullanım alanı bulunabilen kömürlerin gerek yakma
sırasında gerekse yanma atıkları olarak birçok problemler yarattığı bilinen bir
gerçektir. Flotasyon işlemleri ile bu bileşimlerin olumsuz etkilerinin giderilmesi
mümkün olabilecektir, Kül atma işlemleri ile yakma öncesi kükürt içeren özellikle
piritik ve sülfat kökenli kükürtlerin azaltılması yakma işlemi sonucu oluşan baca
gazındaki S02 miktarının azaltılması sağlayacaktır. (DPT, 2001).
Konvansiyonel kömür hazırlama yöntemleri ile temizlenen düşük kaliteli
kömürlerin içerdikleri yanan kükürt oranı azaltılabilmektedir. Bu kükürtlerin daha
kömür yakılmadan tutulabilmesi ile çevre kirliliği önlenebilmekte ve bu sayede
işletmelerin ayrıca bir baca gazı tesisine ihtiyaçları olmayacaktır. Kömür temizleme
yöntemleri yanar kükürdü azaltılan kömürlerin aynı zamanda ısıl değerleri
yükselmektedir. Isıl değerin yükselmesi ile aynı enerjiyi almak daha az kömürün
yakılması mümkün olmaktadır(Kural, 1991). Yüksek kül, nem ve uçucu madde
içeren genç linyitler yakıldıkları zaman yakma ortamına kirlenme ve korozyon gibi
- 119 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
olumsuz etkiler yaratmaktadır. Kül atma işlemleri ile kazan içi kirlenme ve buna
bağlı olarak ısı transferinden oluşan enerji kayıpları azalacak, dolayısı ile ekonomik
kazanım sağlanacaktır. Bu sorunlar nedeni ile tıkanıklıklar yaşanmakta ve bu
ünitelerin belirli bir süre devre dışı kaldıkları için her yıl belirli miktarlarda enerji
kaybına neden olmaktadır. Olaya ülke ekonomisi açısından bakıldığında, kömür
gibi fosil enerji kaynakları yenilenmeyen enerji katmaklarıdır. (Kural, 1991).
Flotasyon farklı yüzey özelliklerine sahip minerallerden bir kısmını sulu bir
bulamaç içerisinde yüzdürmek, diğerlerini çöktürme yoluyla yapılan bir ayırma ve
zenginleştirme işlemidir. Şekil 1’de görüldüğü gibi ayırma kabarcığa yapışan
tanelerin (hidroforların) köpükle birlikte su yüzeyine çıkması, yapışamayan
tanelerin (hidrofiller) ise yerçekimi kuvvetinin etkisi ile çökmesi prensibine dayanır.
Şekil 1. Flotasyonda Köpük, Reaktif Ve Mineral Etkileşimi (Yaman ve ark., 1998).
Materyal Metod
Çatalağzı Termik Santrali’den alınan numune için sırasıyla kırma,öğütme,
eleme, flotasyon, filtrasyon, kurutma, kül deneyi ve evrim hesaplaması yapılmıştır.
İnce boyutta serbestleşen Zonguldak-Çatalağzı lavvar artığı köpük flotasyonu ile
zenginleşebilirliğini araştırmak amacıyla kömür numuneleri öğütülerek, flotasyon
deneylerine tabi tutulmuştur. Son yıllarda geliştirilen yağ flotasyonu, kömür
taneciklerinin yüzeyine yağ zerrecikleri adsorblanarak yüzme yeteneğinin
arttırılması esasına dayanmaktadır. Deneylerde yağ işlevi yapacak madde olarak
mazot ve gazyağı kullanılmıştır. Köpürtücü olarak ise MIBC(Metil İzobütil Corbinol)
ve çamyağı (çam ağacı reçinesinin buhar distilasyonu yöntemi kullanılarak
damıtılmasıyla elde edilir) kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan kömür tane boyutu
değiştirilerek yaklaşık 0,150 mm tane boyutu altında kömür numunesi kullanılmıştır
Deneysel bulgularda elde edilen kül değerleri kullanılarak % yanabilir madde
(%YMV) ve %kül içeriğine göre (%KV) verim değerleri aşağıdaki 4. ve 5. formüller
kullanılarak hesaplanmıştır.
- 120 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
% YMV=
%KV=
C (100  c)
 100
F (100  f )
(1)
Cc
 100
F f
(2)
Burada;
%YMV: Yanabilir madde kazanım
%KV: Kül Kazanımı
C: Yüzen madde ağırlığı (gr)
F: Besleme malı ağırlığı (gr)
c: konsantre %kül içeriği
f: besleme malı %kül içeriği
Araştırma Bulguları
Optimum Öğütme Süresinin Belirlenmesi
Yapılan kırma deneyi ile -0,4 mm boyutuna indirilen kömür numunesinin
besleme malı olarak uygun tane boyutuna indirilmiştir. Besleme malı d80 = 0,75 mm
olarak belirlenmiştir. Öğütme testleri neticesinde; 5 dakikalık öğütme ile d 80 = 0,21
mm; 7,5 dakikalık öğütme ile d80 = 0,17 mm 10 dakikalık öğütme neticesinde ise
d80 = 0,13 mm boyutuna ulaşmıştır. 10 dakikalık öğütme süresi ve belirlenen tane
boyutu flotasyon için yeterli bulunduğundan daha uzun süreli öğütme işlemi
yapılmamıştır. Boyut küçültme oranı: 0.75/0.13= ~ 6 olarak bulunmuştur.
Toplayıcı Cinsinin Seçimi
Kollektör seçmek için mazot ve gazyağı kullanarak dört adet (n 1, n2 = 4) aynı
şartlarda deney yapılmıştır. Hesaplanan konsantre verimleri kullanılarak istatistiksel
varyans analizi yapılmıştır.
Yapılan deneylerde tüm şartlar aynı alınmış yalnızca kolektör cinsi
değiştirilmiştir. Deneylerde 1 lt lik flotasyon selülü kullanılmıştır. Çalışılan deney
şartları aşağıdadır:
Katı oranı
: % 20
Köpürtücü (Çamyağı) : 100 gr / t
pH
: 6,5 – 7 ( H2SO4 kullanılmıştır)
Toplayıcı
: 1000 gr / t (Mazot – Çamyağı)
Kondüsyon süresi
: 5 dk
Flotasyon süresi
: 5 dk
Devir sayısı
: 1400 dv/dk
Numune miktarı
: 250 gr (d80: 0,13 mm)
- 121 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
Bu amaçla ortalamalar karşılaştırılarak varyans hesabı yapılmıştır.
Birleştirilmiş, ortak (pooled) standart sapma değeri (Sp) sırası ile mazot ve gazyağı
2
için bulunan varyans değerleri ( S1
S 2p 
ve S22 ) kullanılarak hesaplanmıştır
(n 1  1)  S12  (n 2  1)  S 22
n1  n 2  2
(3)
Burada, aşağıda belirtilen hipotezler kullanılarak değerlendirme yapılmaktadır.
H o :  12   22
H 1 :  12   22
2
S 2 olarak sırası ile toplumun tamamının varyansı (  2 ) ve seçilen
2
grubun varyansı ( S ) dir. Kritik t testi (student) içinde aşağıdaki formül
ve
kullanılmıştır (D.C. Montgomery ,1991).
Hesaplanan ortalama yanabilir verim ve varyans değerleri aşağıdadır.
Mazot
Gazyağı
x1  91.62
x2  91.59
2
1
S 22 = 8.9
S = 1.83
=0,10
için
istatistiksel
tablodan
çift
kuyruklu
test
için
f 0.90 (3,3, df )  5,39 olarak bulunur. Gözlenen deneysel istatistiksel değer ise
S12 / S 22 = 1.83/8.9= 0.20 olarak bulunmuştur. Burada 0.20 değeri 5.39 dan küçük
2
2
olduğu için H1 :  1   2 hipotezi reddedilemez bu nedenle hesaplanan bileşik
varyans genel toplumun varyansını tahmin etmekte kullanılabilir. Bu durumda
S2p 
Gözlenen
(4  1)  1.83  (4  1)  8.9
 5.38
442
tn1n 22 değeri:
x1  x2
t n1 n 2  2 
S
2
p
(4)
1 1

n1 n2
Burada, aşağıda belirtilen hipotezler kullanılarak değerlendirme yapılmıştır.
H o : 12   22
H 1 : 12   22
Gözlenen t n1n 2 2 değeri:
- 122 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
t n1n 22 
91.62  91.59
1 1
5.38

4 4
 0.020
t 4 42  t 6 için gözlenen değer 0.020 olarak bulunmuş ve istatistiksel
tablodan bulunan değer 1.44 olduğu için H1 : 1  2 hipotezi reddedilemez.
Temini kolay ve ucuz olduğu için mazot daha sonraki deneylerde kullanılmak
üzere kolektör olarak seçilmiştir.
2
2
Köpürtücü Cinsinin Seçimi
Optimum bir köpük derinliği elde etmek için Köpürtücü seçmek için çamyağı
(pine oil) ve MIBC kullanarak dört adet aynı şartlarda deney yapılmıştır. Yapılan
deneylerde tüm şartlar aynı alınmış yalnızca kolektör cinsi değiştirilmiştir.
Deneylerde 1 lt lik flotasyon selülü kullanılmıştır. Çalışılan deney şartları
aşağıdadır:
Katı oranı
Köpürtücü
pH
Toplayıcı
Kondüsyon süresi
Flotasyon süresi
Devir sayısı
Numune miktarı
: % 20
: 100 gr / t
: 6,5 – 7 ( H2SO4 kullanılmıştır)
: 1000 gr / t
: 5 dk
: 5 dk
: 1400 dv/dk
: 250 gr (d80: 0,13 mm)
Kollektör seçimindeki yöntemle Köpürtücü seçim verimi hesaplanmıştır.
Çamyağı ve MIBC ile yapılan konsantrelerin ortalama yanabilir verim değerlerinin
farklı olduğunu gözlenmiştir. MIBC ile yapılan ortalama kömür kazanım verimi
Çamyağı ile yapılan ortalama deneysel kazanım veriminden yüksek olduğu için
MIBC daha sonraki deneylerde kullanılmak üzere en iyi köpürtücü olarak seçilmiştir
n
(%94,14). 2 faktöriyel deney tasarımı birden fazla değişkenin aynı anda
n
yapılabilecek en az sayıda deneyin uygulanma şeklidir. 2 faktöriyel tasarımın
kullanılmasındaki diğer önemli bir neden Yates tekniği denilen kısa bir hesaplama
yönteminin bu tasarıma uygulanarak işlemlerin basitleştirilmesidir.
Yates Tekniği ile %30 Katı Oranı için Deneysel Düzenleme
Yates tekniğine göre incelenen değişken parametreler için seçilen aralıklar
%30 katı oranı için yapılmıştır ve aşağıdaki Çizelge 1’de verilmiştir. Burada amaç
yüksek katı oranında ve düşük reaktif kullanımı ile en ekonomik uygulanabilir
koşulların saptanmasıdır.
Diğer şartlar aşağıdadır;
pH
: 6.5-7.0 (sülfürik asit ile)
Kondüsyon süresi
: 5 dk
- 123 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
Flotasyon süresi
Numune miktarı
: 6 dk
: 428 gr (d80: 0,13 mm),
Çizelge 1 %30 katı oranı için Yates düzeneğinde seçilen sınır değerler.
Parametre
Düşük
Yüksek
Orta Nokta
A= Devir sayısı
B= Toplayıcı miktarı
C= Köpürtücü miktarı
1300
300 gr/t
30 gr/t
1500
900 gr/t
90 gr/t
1400 d/d
600 gr/ton
60 gr/ton
Aynı koşullarda orta nokta parametreleri yapılan deney sonuçları:
1- % Besleme Malı Verim %83,50
2- % Besleme Malı Verim %80,04
3- % Besleme Malı Verim %81,60
Verim BM verilerine göre
Deney ortalaması = 83,50+ 80,04+ 81,60 / 3 = 82,25 ve varyans= 4,09 olarak
bulunur.
Verim değerlerine göre;
Y=84.88 – 1,77X1 – 1,717X2 - 1,81X3 - 2,93X1X3 - 3,68 X2X3 - 1,79 X1X2 X3
Burada X'ler kodlanmış değerlerdir.. Çok faktörlü lineer modelde tenör için
2
hesaplanan korelasyon katsayısı (R ) 0,83 'dur. (Şekil 1.2).Bu durum kömür
flotasyonu için belirlenen parametreler arasında %83 oranında uyumluluk olduğunu
göstermiştir
Yates Tekniği ile %10 Katı Oranı için Deneysel Düzenleme
%30 katı oranında yapılan deneylerden çok daha iyi yanabilir madde
kazanma verimine ulaşmak için katı oranı %10’a düşürülüp daha yüksek miktarda
3
reaktif kullanılmıştır. Bu işlem yine Yates tekniğine göre (2 ) yapılıp, incelenen
değişken parametreler için seçilen aralıklar aşağıdaki Çizelge 2‘de verilmiştir.
Ayrıca diğer şartlar aşağıdadır;
pH
: 6.5-7.0 (sülfirik asit ile)
Kondüsyon süresi : 5 dk
Flotasyon süresi
: 6 dk
Numune miktarı
: 111 gr (d80: 0,13 mm),
Su Miktarı
: 1000cc
Çizelge 2 %10 Katı Oranı İçin Yates Düzeneğinde Sınır Değerler
Parametre
Düşük
Yüksek
Orta Nokta
A= Devir sayısı
B= Toplayıcı miktarı
C= Köpürtücü miktarı
1300 d/d
1125 gr/t
112,5 gr/t
1500 d/d
3375 gr/t
337,5 gr/t
1400 d/d
2250 gr/ton
225 gr/ton
Aynı koşullarda orta nokta parametreleri için yapılan deney sonuçları:
- 124 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
1- % Besleme Malı Verim %92,3
2- % Besleme Malı Verim %90,35
3- % Besleme Malı Verim %93,17
Verim BM verilerine göre
Deneylerin Verim ortalaması = 92,3+ 90,35+ 93,17) / 3 = 92,74 ve varyans =3,03
bulunur.
Verim değerlerine göre;
Y=90,36- 2,24 X1 X2 – 1,44X3 – 3,39 X1X3 – 4,47X2X3
Burada X' ler kodlanmış değerlerdir Şekil 4.6’de görüldüğü gibi çok faktörlü
2
lineer modelde tenor için hesaplanan korelasyon katsayısı (R ) O.85'dir. Bu durum
kömür flotasyonu için belirlenen parametreler arasında %85 oranında uyumluluk
olduğunu göstermiştir.
Yates düzeneği ile yapılan deneylerde % 10 katı oranında c kodlu deney
şartlarında en yüksek yanabilir madde kazanma verimine %96,91 oranında
erişilmiştir. Ancak yapılan kinetik çalışmalarda da görüldüğü gibi 4 dakikalık
süreden flotasyon kazanma verimi eğrilerinin yataya yakın seyrettiği görülmüştür.
Bu nedenle optimizasyon süresi sabit 4 dakika seçilmiştir. Ayrıca flotasyon
süresinin 4 dakika olması zaman ve ekonomi açısından daha uygundur.
Reaktif artış miktarları; toplayıcı miktarı için 80 g/ton, köpürtücü miktarında 11
g/ton ve devir sayısın da 20 dev/dk’lık artırımlar kullanılmıştır. Çizelge 3’de deney
şartları verilmiştir. Ayrıca sabit deney şartları aşağıdadır;
Devir
: 1300 dev/dk
Toplayıcı miktarı
: 3380 g/ton
Köpürtücü miktarı : 375 g/ton
pH
: 6.5-7.0
Kondüsyon süresi
: 5 dk
Flotasyon süresi
: 4 dk
Devir sayısı
: 1400 dv/dk
Numune miktarı: 111 gr (d80: 0,13 mm), Su Miktarı: 1000cc
Çizelge 3 Optimizasyon Deneylerinde Farklı Devir Sayıları ve Reaktif Miktarları
Deneyler
Toplayıcı (gr/ton)
Köpürtücü (gr/ton)
Devir (dev/dk)
0pt.1
0pt. 2
3460
3540
386
397
1320
1340
0pt. 3
0pt. 4
0pt. 5
3620
3700
3780
408
419
430
1360
1380
1400
Yapılan 5 adet optimizasyon deneyleri sonucunda Çizelge 4.33 ’de görüldüğü
gibi en yüksek kazanma verimi 4 nolu deney koşullarında elde edilmiştir. Artırıma
devam edildiği zaman verimde ani düşme olmuştur. Bu nedenle 4 nolu deney
koşulları en uygun olarak belirlenmiştir ve %98,55’lik bir kazanma verimine
- 125 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
ulaşılmıştır. Kazanma veriminin yüksek olması kömür numunesinin yaşlı
(taşkömürü) olması ve koklaşabilir özelliği nedeniyle olduğu düşünülmektedir.
Sonuçlar ve Öneriler
Reaktif seçimi için yapılan flotasyon deneylerinde -0,130 mm boyutunda
hazırlanan numuneler pH 6,5-7 de en iyi kollektör ve köpürtücü cinsini belirlemek
için (mazot, gazyağı ile çamyağı, MIBC) %20 katı oranında deneyler yapılmıştır.
Ön flotasyon deneylerinde kondüsyon süresi ve flotasyon süresi 5’er dakika olarak
seçilmiştir. Deney sonuçlarına göre kollektör olarak ortalama %91,62 yanabilir
verimle mazot seçilmiştir. Ayrıca köpürtücü olarak da ortalama %94,63 verim ile
MIBC seçilmiştir. Flotasyon sonrası elde edilen kömür konsantrelerinin yanabilir
verim yüzdeleri %79,90’ a kadar çıkmaktadır.
Ön deneylerin sonuçları bize göstermektedir ki Zonguldak-Çatalağzı Termik
Santrali lavuar artığı olan numuneler için kollektör olarak mazot, köpürtücü olarak
MIBC kullanmanın en iyi sonuç vereceğini göstermektedir.
3
Yates tekniği ile (2 ) %10 ve %30 katı oranlarında yapılan 8‘er adet
deneylerde düşük katı oranının daha yüksek kazanma verimi sağladığı görülmüştür
(%10). Katı oranı %30’a yükseltildiğinde ise verim %95’lerden 90’lara düşmüştür.
%10 katı oranında kolektör miktarı (mazot), köpürtücü miktarı (MIBC) ve devir
sayısı için ise yüksek değerler daha uygun çıkmıştır. Ancak her üç değerin birlikte
kullanılması (abc) verimde düşüşe neden olmuştur. Elde edilen en iyi yanabilir
madde verim sonuçları c, b, ac, ve ab kodlu deneylerde >%93 olarak elde
edilmiştir. Ancak en yüksek c kodlu deneyde elde edilmiştir (%96,91).
Yates’te elde edilen en iyi sonuca göre (c) düşük aralıklı değerlerle
parametrelerde artırım yapılarak beş adet deney yapılmıştır. Bu deneylerde
konsantre kül oranları ve kül atma verimleri de istenilen düzeylerdedir. Kalorifik
değer yapılan deneylerde 6 dakikanın flotasyon için fazla bir süre olduğu bu
nedenle optimizasyon çalışmalarının 4 dakika olarak yürütülmesinin daha
ekonomik ve uygun olduğu düşünülmektedir.
Optimizasyon çalışmaları ile %98,55 yanma verimine kadar ulaşılmıştır.
Yapılan bu çalışma koklaşabilir (yaşlı) özellikteki taşkömürü atıklarından yüksek
kalitede taşkömürü konsantresi elde edilmesi ve bu konsantrenin kok yapımında
kullanılabilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca bu kömür ev yakıtı kalsinasyon biriketleme
vb. alanlar için uygun kalitededir Başlangıçta 4091-4304 kalori olan kömür Çizelge
4’de görüldüğü gibi 6450-6600 kalori değerine ulaşılmıştır. Termik santrallerde
elektrik enerjisi üretiminde linyit ve düşük kalorili kömürlerin kullanılmasının daha
uygun olacağı düşünülmektedir. Termik santral taşkömürü tüketimi havzadaki
üretimin yarısından fazlası kullanılmaktadır (~%60). Bu çalışmada koklaşabilir
taşkömürü artıklarından yüksek kalitede konsantre elde edilmesi ve bu
konsantrenin kok yapımında kullanılabilmesi mümkündür. Elde edilen kömür, ev
yakıtı, kalsinasyon, biriketleme vb. alanlar içinde uygun kalitededir. Termik
santrallerde elektrik enerjisi üretiminde linyit ve düşük kalorili kömürlerin
kullanılmasının daha uygun olacağı düşünülmektedir
- 126 -
Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5
Çizelge 4 Flotasyon Sonucu Elde Edilen Ürünün Analiz Sonucu (MTA)
Analiz Tipleri
Orijinal Numune
Kuru numune
Analiz Metodu
Toplam Nem
%
Kül
%
Uçucu Madde %
Sabit Karbon
%
Toplam Kükürt %
Alt Isıl Değer Kcal/kg
Üst Isıl Değer Kcal/kg
1,36
17,81
23,15
54,55
0,48
6250±100
6550±100
--18,12
23,47
55,5
0,48
6450±100
6600±100
ASTM D 5142
ASTM D 5142
ASTM D 5142
ASTM D 5142
ASTM D 4239
ASTM D 5865
ASTM D 5865
Kaynaklar
BOYLU F., ATESOK G., 1999. Çevre Dostu Yeni Bir Enerji Hammaddesi: KömürSu Karışımları, Türkiye’de Kömür Politikaları ve Temiz Kömür
Sempozyumu, Ankara. 154 - 162s
DPT, 2001. Madencilik Özel İhtisas Komisyon Raporu Enerji Maddeler Alt
komisyonu Kömür Çalışma Grubu. Ankara, DPT: 2605 - ÖIK: 616.
KEMAL, M., ARSLAN, V., 1999. Kömür Teknolojisi (Genişletilmiş 3. Baskı),
D.E.Ü., Mühendislik Fakültesi Basım Ünitesi, İzmir.
KEMAL, M., 1991. Linyit Kömürü Değerlendirilmesi ve Kullanımında Kömür
Özelliklerinin Etkileri, Önal, G., Atesok, G., Kömür Teknolojisi ve
Kullanımı Semineri,YMGV,270-282s.
SİRKECİ, A. (2000) Rusya’da enerji ve Kimya alanlarında kömür kullanımındaki
problemler, Kömür Teknolojisi ve Kullanımı Semineri V Kitabı, ed. G.
Önal ve H.Dinçer, Yurt Madenciligini Gelistirme Vakfı Yayınları, _stanbul,
s.113-136.
TTK Çatalağzı (2003) TTK Çatalağzı Lavuarı kayıtları, Zonguldak
YAMAN, ve ark. (1998) Kömürün kükürdünün giderilmesi.Kömür, ed. O.Kural,
Kurtis Matbaası, İstanbul, s.337-351.
www.catestermik.com.tr, 2010
- 127 -