Chapter 18: Powder Metallurgy Metalurji Bolum 2.pdf · 1. Çeitli yöntemler ile ümitli bölgelerin saptanmas ... Havadan Jeofizik Hava Fotoğrafları Saha Çalışmaları Manyetik

10/21/2019

1

Ekonomik Metalurji

Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Ekonomik Metalurji Maden Yataklarının Değerlendirilmesi

Metallerin Reaktiflik Serisi

Metallerin büyük çoğunluğu elektropozitiftir ve doğada

elektron kaybederek diğer elementlerle bileşik oluşturma

eğilimindedirler. Metallerin bileşik oluşturma hızı farklılık

gösterir. Yandaki çizelgede en aktif metal potasyum, en

az aktif ise platindir.

10/21/2019

2


Metallerin Reaktiflik Serisi

Metallerin hemen hemen hepsi doğada

bileşik halde bulunur.


Yerkürede elementlerin bulunuş miktarları

10/21/2019

3


Maden Yatağı

Bir yatağın maden yatağı olarak tanımlanabilmesi için koşullar

onlar (Fe, Al, Ti v.b),

yüzler (Cu, Ni, Co, Zr, Mn, W, V, U v.b.)

binler (Au, Ag, Yt, Sn, Pb, Cr v.b.)

on binler (Hg, Bi, As, Sb v.b.)

Bir veya birkaç yararlı mineralin sadece ekonomik olarak üretim

yapılabilecek niteliklerdeki zenginleşmeleri maden rezervi olarak nitelenir.


Maden Yataklarının Aranması ve Etüdü

Herhangi bir madenin aranması, o bölgede gerçekleşmiş jeolojik olayların,

etkili oldukları alanların, kayaç türlerinin ve geometrisinin çözümlenmesini

gerektirir.

Arama süreci, önceden üretilmiş verilerin yorumlanması ile başlar. Madenin

üretilmesi sırasında devam eder.

10/21/2019

4


Maden Yataklarının Aranması ve Etüdü

Bir maden yatağının aranması 3 aşamalıdır

1. Çeşitli yöntemler ile ümitli bölgelerin saptanması

2. Maden yatağının yerinin saptanması

3. Maden yatağının ayrıntılı etüdü

Şayet bu ön çalışmalar ile saptanan bölge ekonomik faydalanılabilirlik gösteriyorsa ikinci aşama olan maden

yatağının yerinin saptanmasına geçilir. Üçüncü aşama maden yatağının ayrıntılı etüdü olup bu değerlendirme tüm

tekno-ekonomik yapılabilirlik faktörlerini kapsamak zorundadır.


Ümitli Bölgelerin Saptanması

ÖN ARAMA

Havadan Jeofizik

Hava Fotoğrafları

Saha Çalışmaları

Manyetik Elektromanyetik

Radyometrik Kızılötesi Fotojeodezi Jeoloji Jeokimya

Küçük Ölçekli Haritalar (1:25.000) Su Numuneleri Değerlendirme

AYRINTILI ARAMA

ÜMİTLİ SAHALARIN SAPTANMASI

Son zamanlara kadar sadece yüzeyden yapılagelen bu aramalar günümüz teknik olanaklarının

gelişmesine paralel olarak büyük bir ilerleme göstererek aynı zamanda havadan ve uzaydan

yapılan aramalarla daha yaygın ve etkin duruma gelmiş bulunmaktadır. Jeolojik saha

çalışmaları, havadan fotoğrafla desteklenerek (fotojeolojik etüdler) küçük ölçekli jeolojik

haritaların çizimini sağlarlar. Jeokimyasal çalışmalar ümitli bölgelerin saptanmasında önemli

rol oynamaktadırlar. Bu safhada özellikle su numuneleri incelerek anormallik yoluyla

bölgelerin saptanması mümkün olmaktadır.

10/21/2019

5



ÖN ARAMA

Havadan Jeofizik

Hava Fotoğrafları





AYRINTILI ARAMA


Bu aşamada öncelikle paleocoğrafya (jeolojik geçmişte belli bir zamanda yeniden tasarlanmış fiziksel coğrafyayı sergileyen

haritalardır. Karaların ve denizlerin dağılımı, karaların jeomorfolojisi, denizin derinliği, hava ve deniz akıntılarının yönü ve

iklim kuşakları bilgilerini içerir), jeoloji, uzaktan algılama, jeokimya, jeofizik, maden ve mineralizasyon bilgileri

değerlendirilir.

Daha araziye çıkmadan yapılacak bu ön çalışmalar ile madenler mevcut haritalar (jeoloji haritaları) üzerinde belirlenir.

Haritalar üzerinde büyük oluşumlar haritaya işlenir, küçüklerde özel harf veya sembollerle yine harita üzerinde belirtilir.

Mineralojik etütler için yataklar hakkında daha detaylı bilgi edinmek için numunelerde alınabilir.



ÖN ARAMA

Havadan Jeofizik

Hava Fotoğrafları





AYRINTILI ARAMA


Bu çalışma aşamasında maden yatağının “konsantre-cevher” veren bölgeleri, buralardan alınan numuneler yardımıyla

cevherleşmenin cinsi, minerallerin tipleri, beklenebilecek rezerv ve yapılabilecek işlemler ana hatlarıyla açıklığa

kavuşturulmuş olur. Ümitli görünüm devam ediyorsa ikinci aşamaya geçilir, yoksa aramalar durdurulur, fakat herhalde tüm

bilgiler arşivlenerek gelecek için bilgi birikimi olarak saklanır.

10/21/2019

6


Yatağın Yerinin-Sınırlarının Belirlenmesi

ARAMA

Döviz

Jeolojisi

Havadan

Jeofizik

Fotojeoloji Saha Jeolojisi Jeokimya Saha

Jeofiziği

Refleksiyon

Sismik

Ekolot

Magnetometre

Numune alma

Uçak veya

helikopter

ile ayrıntılı

araştırmalar

Ayrıntılı yüzey

araştırmaları

Manyetik

Elektromanyetik

İndüktif

Radyometrik

Sismik

Gravimetrik

Direnç

Öz potansiyel

Jeolojik ayrıntılı haritalar

(1:5000-1:1000)

YATAĞIN YERİNİN SAPTANMASI

Bu çalışmalarla yatağın yeri ve sınırları ile yersel konumu genel olarak belirlenir. Madencilik tekniği açısından

işletilebilme olanak ve şartları ortaya çıkarılır. Sistematik numuneler yardımıyla cevher, gang, yan kayaç; minerolojik,

petrografik ve kimyasal olarak incelenir. Bu aşamadan elde edilen veriler tekno-ekonomik bir ön etüdle değerlendirilirler.

Sonuçlar müsbet ise üçüncü aşamaya geçilir; aksi takdirde tüm veriler arşivlenir ve ileriki yılların değişecek teknik

olanakları ile ekonomik şartlarında tekrar ele alınmak üzere saklanır. Bu aşamada yatağın yeri, cevherleşmenin sınırları

belirlenerek saptanır. Gerekiyorsa deniz jeolojisi, yansıma sismolojisi, ekolot, magnetometrik ölçmeler yapılabilirse de

temel çalışmalar karadan ve havadan geliştirilir. Havadan jeofizik uçak ve helikopterlerle detaylı duruma getirilebilir;

fotojeolijiden faydalanılabilinir, fakat temel çalışmalar arazide bilfiil yapılan prospeksiyon şeklindedir. Bu çalışmaların

sonucunda detay jeolojik haritalar çizilir.


Yatağın Ayrıntılı Etüdü

Numune alma

Analizler

Mikroskobik araştırmalar

AYRINTILI ARAMA

Yüzey harita çalışmaları Sondaj programı

Büyük ölçekli

haritalar ve profiller

(1:1000-1:50)

YATAĞIN DEĞERLENDİRİLMESİ (FİZİBİLİTE)

Sondaj programı

1. Yüzeysel saptama

2. Derinlik saptama

3. Genişlik saptama

Toplanan tüm veriler yardımıyla maden yatağının ekonomik yapılabilirliği bir fizibilite etüdü çerçevesinde incelenir. Bu

fizibilite etüdü yatırım kararının verilmesinde temel değerlendirme niteliğindedir. Yatırıma karar verilirse daha ayrıntılı ve

kesin şekle sokulur. Bu aşamada bir yatırıma esas olacak tüm bilgilerin yeterli hassasiyet ve kesinlikte derlenmesini ve

belirlenmesini gerçekleştirecek ayrıntılı çalışmalar yapılır.

Sistematik numune alma ve numunelerin etüdü yatağın değerlendirme parametrelerini sağlayacak şekilde uygulanır. Bu

çalışmaların sonuçları büyük ölçekli haritalar ve profiller üzerine ayrıntılı olarak işlenir. Arama çalışmalarına göre yatağın

sınırları saptanmış, uygulanacak madencilik yöntemi (açık işletme, kapalı işletme v.b.) ile yöntemin teknik ve ekonomik

şartları belirlenmiş olur. Gerekiyorsa yarı endüstriyel çapta denemeler yardımıyla teknolojik veriler toplanır.

10/21/2019

7


Maden Yataklarının Değerlendirilmesi

Etkenlik derecesi

Bir maden yatağının değerlendirilmesinde karara etken kriterlerin tanınması ve etkenlik

derecelerinin bilinmesi şarttır. Kriterlerin etkenlik dereceleri güncel koşullarla

değişmektedir. Her zaman ve her durumda geçerli mutlak değerler mevcut değildir.

Gelişen teknoloji, değişen ekonomik şartlara göre kriterlerin etkenlik derecelerinin az

veya çok salınımlar göstereceğini doğal olarak kabul etmek gerekir. Bu nedenle daha

önceki bölümlerde arama ve etüd çalışmalarında da belirtildiği gibi tüm verilerin

saklanması ve ileride yeniden değerlendirilecek biçimde arşivlenmesi çok önemlidir.



Tenör

Bir cevherin içerisinde mevcut metal miktarının kütleye oranına tenör denilir. Tenör genellikle

ağırlık yüzdesi cinsinden ifade edilir. Bunun yanında özellikle asal metallerde

konsantrasyonlar çok düşük olduğundan tenörlerin tonda gram (g/t veya ppm –past per

million-=milyonda kısım) şeklinde verilmesi uygulanması yaygındır. Bu arada İngiliz-

Amerikan ölçü birimleriyle, örneğin Ounce (1 0z = 28 g) miktarı olarak tonda

konsantrasyonlarla tenör belirlenmesine de rastlanır.

10/21/2019

8

Birimler

Ölçü Sistemleri

1. Metrik ölçü sistemi (Ülkemiz dahil birçok Avrupa

ülkesinde kullanılan sistem)

Uzunluk birimi metre. 1 metre, ışığın boşlukta

1/299.792.458 saniyede aldığı yol olarak

tanımlanmıştır.

UBS (SI:Système international d'unités)

2. İngiliz ölçü sistemi (Parmak ve Pus’da denir)

(İngiltere, ABD, Kanada, Japonya ve diğer bazı ülkelerde

kullanılan sistem) Uzunluk birimi yarda (yd) dır.

1 yarda = 3 fit (ft)

1 fit = 12 inç (inch)

Not: İngiltere 1995 yılında metrik sisteme

geçmesine rağmen hala kullanmaktadır.

1 metre = 39,37 inç = 3,28 ft

1 inç = 2,54 cm

Ekonomik Metalurji

T tera = 1012 1 000 000 000 000

G giga = 109 1 000 000 000

M mega = 106 1 000 000

k kilo = 103 1 000

h hekto = 102 100

D (da) deka = 101 10

birim = 1

d desi = 10-1 0,1

c senti = 10-2 0,01

m mili = 10-3 0,001

µ mikro = 10-6 0,000 001

n nano = 10-9

p piko = 10-12

f femto = 10-15

a atto = 10-18

Ekonomik Metalurji

10/21/2019

9

Uzunluk:Metrik sistemde uzunluk birimi metredir. İngiliz ölçü biriminde parmak (inç) birimidir.

Kütle :Metrik sistemde kütle birimi gramdır. İngiliz ölçü biriminde ons dur.

Hacim :Metrik sistemde hacim birimi litredir. İngiliz ölçü biriminde galondur.

Kuvvet :Metrik sistemde kuvvet birimi Newton'dur. İngiliz ölçü biriminde paund'tur.

Sıcaklık :Metrik sitemde sıcaklık birimi santigrat (°C)dır. İngiliz ölçü biriminde Fahrenheit (°F )dır

Ekonomik Metalurji

Birimler

1 Metrik ton (t) = 103 kg = 106 g

1 Long ton (t, İngiltere ve sömürgeleri) = 2240 Pound (lbs) = 1016,047 kg

1 pound = 453,59237 gram

1 Short ton (sh.t) USA = 2000 Pound (lbs) = 907,185 kg

1. Pound (lb) = 16 Ounce (oz) = 453,592 g

1 Ounce (oz) = 28,3495 g

Değerli taş ve mücevherler için

Troy adı verilen ikinci bir birimler sisteminde pound ve ounce değişiktir.

1 Pound (lb ing.tr) = 12 oz tr = 373,242 g

1 Ounce (oz tr) = 31,1035 g

Mücevherler için, ölçü birimi karat ile ifade edilir.

1 Karat = 0,2 g = 200 mg

Soy metallerde karat terimi kullanılır. 24 karat % 100 (veya 1000/1000) saf metal için verilmiştir. Buna göre:

24 Karat 1000/1000

22 Karat 917/1000

18 Karat 750/1000

14 Karat 583/1000

8 Karat 333/1000

konsantrasyonlarındaki metale karşıt gelmektedir.

Milyem, Fransıca kökenli olup, gramın binde biri. Altın yada gümüş alaşımında bulunan saf, değerli maden miktarını

ölçmekte kullanılır. % 99.5 saf altın 995 milyem.

Ekonomik Metalurji

10/21/2019

10

Konsantrasyonlar

Kütle yüzdesi cinsinden (%) belirtilir.

Küçük olduklarında tonda gram (g/t) veya milyonda miktar (ppm) kullanılır.

1 g/t = 1 ppm = % 0,0001, 1 kg/t = % 0,1

Ticari hayatta ünite kullanılır. 1 ünite = % 1 = 10 kg/t

pph-(Parts per hundred)-Yüzde bir

ppt-(Parts per thousand)-Binde bir (mili)

ppm-(Parts per million)-Milyonda bir (Mikro)

ppb-(Parts per billion)-Milyarda bir (Nano)

ppt-(Parts per trillion)-Trilyonda bir (Piko)

ppq-(Parts per quadrillion)-Katrilyonda bir (Femto)

Ekonomik Metalurji



Rezerv

Rezerv, doğal zenginleşme miktarının saptanmasına yarayan ve maden yatağını kütle açısından

belirleyen terimdir.

1. Potansiyel Rezerv: Ancak gelecekte ekonomik olarak yararlanılabilecek rezervlerdir.

2. İşletilebilir Rezerv: Halen mevcut ekonomik şartlara göre istifade edilebilir rezervlerdir.

İşletilebilir rezervlerin tam olarak bulunması, işletme projelerinin yapılmasından sonra

mümkün olacağından, bu safhadan önce hesaplanan rezervlerin de sınıflandırılması

gerekir. Yani aramaları tamamlanmış ve henüz işletme projesi yapılmamış bir maden

yatağının tanımlanması gerekir. Çünkü işletme projesi yapıldıktan sonra bir cevherin bir

kısmı ekonomik nedenlerle (derinlik, kalınlık ve tenör düşüklüğü) nedeniyle

kullanılamayacaktır.

10/21/2019

11



Rezerv

Bu belirsizliği ortadan kaldırmak için,

Jeolojik rezerv ve faydalı rezerv olarak tanımlar da kullanılır.

Jeolojik rezerv: Bir maden yatağının ihtiva ettiği faydalı komponentlerin tümü. Ekonomik ve

teknolojik şartlar söz konusu olmaksızın maden yatağının toplam cevher potansiyelidir.

Faydalı rezerv: Mevcut ekonomik ve teknolojik şartlara göre jeolojik rezervlerden işletme

esnasındaki kayıplar ve işletilemeyecek kısımlar çıkarıldıktan sonra kalan rezervdir.



Diğer yandan rezervler yapılan arama çalışmalarında elde edilen verilerin kesinliğine

göre çeşitli kategorilere ayrılırlar.

Genellikle rezervler için;

Görünür

Görünür–Muhtemel

Muhtemel

Mümkün

sınıfları şeklinde dört grup cinsinden belirlenmelere rastlanmaktadır.

10/21/2019

12



1. Görünür Rezerv

Kazılar, kuyular ve sondajlı aramalar ile cevher tonajının ve detaylı numuneler yardımıyla da faydalanılabilir elementlerin

konsantrasyonlarının en az % 85’lik bir doğrulukla saptandığı rezervlerdir. Maden yatağındaki cevher gövdesinin en az üç yanının

kesin olarak bilinmesi, dördüncü yan için hiç olmazsa yaklaşık kesinlikte yeterli verilerin mevcudiyetiyle hesaplanan kütledir.

2. Görünür–Muhtemel Rezerv

Miktar ve konsantrasyonların en az % 65 bir doğrulukta bilindiği rezervlerdir. Maden yatağındaki cevher gövdesinin en az iki

yanının (çoğunlukla üç yanının) kesin olarak bilinmesi ve diğer yanlar için hipotetik verilerin yaklaşık yeterli olmasıyla

hesaplanan kütledir.

3. Muhtemel Rezerv

En az yanları açılmış veya kontrol aralıkları çok büyük yataklarda haritalar, ölçmeler ve diğer verilerle kuvvetlendirilerek

hesaplanan tahmini kütledir. Bu rezervler % 60‘a kadar hataların kabul edildiği rezervlerdir.

4. Mümkün Rezerv

Maden yatağının sınırlarını sadece jeolojik ve metalojonik haritalar yardımıyla saptandığı durumlarda bölgenin maden

potansiyelini belirtmek amacıyla hesaplanan kütledir.


Tenör ve Rezerv Saptanması

Bir maden yatağındaki rezervin saptanması için :

Yatağın hacminin: V (m3),

Kütlenin ortalama özgül ağırlığının: (t/m3),

kıymetli element veya elementlerin rezervleri için ayrıca, yatakta mevcut değerli

elementin tenörünün: (t metal / t cevher) sağlıklı olarak bilinmesi gerekir.

10/21/2019

13


Tenör ve Rezerv Saptanması

Yatağın hacmi ile ortalama özgül ağırlığının çarpımı toplam kütleyi, yani toplam

rezervi belirler:

Toplam kütle ile yataktaki element, elementler (veya minerallerin) ortalama

tenörlerinin çarpımı bu maddelerin yataktaki toplam miktarını verir:


Numune Alma

Sondajlı bir arama için geçerli arama ve numune alma kriterleri.

Yatağın cinsi Çok homojen Homojen Az homojen Çok az homojen (heterojen)

Sapma katsayısı,υ (%) < 20 20-40 40-80 80-100

Standart kütle için ortalama numune

sayısı20-30 70-100 200-300 600-900

Sondajların aralıkları > 100 m 50-20 m 30-10 m < 10 mm

Çok Homojen Yataklar : Sedimenter tipte oluşumlar, örneğin tuz yatakları, kömür ve fosfat yatakları, demir

ve mangan yatakları gibi

Homojen Yataklar : Volkano-sedimenter tipte oluşumlar, örneğin pirit yatakları, porfir bakır yatakları

Az Homojen Yataklar : Pb, Zn, Cu, U-cevherleri, Cr, Ni, Cu-cevherleri yatakları

Çok Az Homojen Yataklar : Altın yatakları, kalay yatakları gibi oluşumlar

Yatağın homojen olma derecesine, diğer bir deyimle az veya çok dağılım göstermesine göre yapılacak arama ve

değerlendirme çalışmalarının kesinlik sınırları, istatiksel sapma katsayısı (variation coefficient) göz önünde tutularak

yapılmalıdır.

10/21/2019

14


Numune Alma

Verilerin analitik açıdan yeterli kesinlikte olması için de yataktan çıkarılan

numunelerin parça büyüklüklerine göre alınması gereken en az numune miktarı

yeterli seviyede olmalıdır. Genel kural olarak parça boyutu 100 mm üzerindeki

kısımlar önce kırılarak daha küçük boyutlara indirilir. Tabloda karışımdaki en büyük

parça boyutuna göre ve cevherleşmenin yataklanmanın tipine göre alınması gereken

en az numune miktarı gösterilmektedir.

Cevher Tipi a b c d e f

En Büyük

Parça boyutu

mm

Minimum Numune Miktarı Yaklaşık (kg)

0,1 mm

1 mm

10 mm

0,005

0,5

50

0,012

2

200

0,014

4

400

0,018

8

800

0,012

25

2500

7

700

70000

Bu tablodaki harflerin anlamları aşağıdadır.

a. Çok düşük tenörlü cevherler veya tenör dağılımı çok tekdüze olanlar

b. Düşük tenörlü cevherler veya tenör dağılımı tekdüze olanlar

c. Orta tenörlü cevherler tenör dağılımı normal olanlar

d. Zengin cevherler ve tenör dağılımı normal olanlar

e. Çok zengin cevherler veya tenör dağılımı çok az tekdüze olanlar.

Ekonomik Metalurjisi Maden Yataklarının Değerlendirilmesi

Numune Alma

Homojenlik-tenör-tane boyu / numune miktarı ilişkisi

Parça boyutu yükseldikçe alınacak numune miktarı

artmaktadır. Cevherin tenörü yükseldikçe veya tenör

dağılımı yersel büyük farklılıklar gösteriyorsa alınması

gereken numune miktarı artar.

Örnek:

Fe cevherlerinden etüd edilmesi gereken miktar

50-100 mm için 12 kg

20-50 mm için 4 kg

10-20 mm için 0.8 kg

10 dan küçük için 0.3 kg olmalıdır.

10/21/2019

15


Numuneler Üzerinde Yapılan Çalışmalar

Numune Alma

Ana Numune

Jeolojik ve

Topografik Etüdler

Mekanik Hazırlama

Bölme

Minerolojik ve Teknolojik

Etüdler

2. Bölüm Numune

(Analiz Numunesi)

Geometrik ve Jeolojik

Veriler

1. Bölüm Numune Maden Arşivi

Mineral Tarifleri

Cevher Hazırlama

Kaya Mekaniği

Kimya Laboratuvarı

3. Bölüm Numune Laboratuvar Arşivi

Analiz Listeleri

İstatistiksel Değerlendirme Jeolojik Değerlendirme Ortlama Değerler

Sapmalar

Hata Sınırları

Rezerv Hesabı Maden İşletme Planları

Jeolojik Profiller

Analiz Planları

Cevher Dağılımı

Ana Numuneler’in 1. Bölümü arşivlenir; bir bölümü jeoloji şubesince değerlendirilir; diğer bir bölümü minerolojik ve teknolojik

etüdlere gider. Numune hazırlama ve bölünüp kütleyi temsil eden homojen bir karışımdan yeterli miktarda 2. Bölümü Analiz

Numunesi olarak ayrılır. Bunun bir kısmı 3. Bölüm olarak laboratuvar arşivinde saklanır.

Kimya laboratuarlarından alınan bilgiler jeolojik verilerle birleştirilerek yataktaki cevher cinslerinin dağılımı, tenörlerin dağılımı

profiller şeklinde belirlenir; paralel bir istatistik çalışması otalama değerler, hata sınırları, sapmalar v.b. konuları beli rler.

Jeolojik değerlendirme ve istatistik değerlendirme çalışması yardımıyla rezerv hesaplamaları, işletme yöntem ve şartları ortaya

çıkarılır.

Documents

Chapter 18: Powder Metallurgy Metalurji Bolum 2.pdf · 1. Çeitli yöntemler ile ümitli bölgelerin saptanmas ... Havadan Jeofizik Hava Fotoğrafları Saha Çalışmaları Manyetik