TARIFNAME KARBONATLI MINERALLERDE FLOTASYON VERIMININ BIYOTOPLAYICI KULLANIMI ILE IYILESTIRILMESI YÖNTEMI Teknolojik Alan: Bu bulus, cevher zenginlestirme, flotasyon, karbonatli cevherlerin/kalsitin-manyezitin zenginlestirilmesi, biyoteknoloji, mikrobiyoloji, biyotlotasyon alanlari ile ilgilidir. Karbonatli minerallerin Ilotasyonla zenginlestirmesini gerçeklestiren madencilik sirketlerinin kullanabilecegi, sodyum/potasyum oleat basta olmak üzere kimyasal ve özellikle flotasyon kimyasallari üretimi yapan firmalarca üretilen kimyasallar yerine geçebilecek ve flotasyon verimini artiran, kimyasal yapisi karakterize edilmis bir biyolojik yüzey aktif reaktifin toplayici olarak kullanimiyla iyilestirilinesine yöneliktir. Teknigin Bilinen Durumu: Flotasyon, su ve mineral karisimi yani pulp dedigimiz ortamda gerçeklesen bir mineral ayirma (zenginlestirme) islemidir. Kati yüzeylerinin dogal olarak veya kimyasallar yardimi ile suyu itmeleri esasina dayanan fizikokimyasal bir süreçtir. Flotasyon, bugün atik sularin temizlenmesi vb. madencilik disi birçok alanda oldukça yaygin olarak kullanilmaktadir. Madencilik-cevher hazirlama alaninda ise; 0,2 mm ve altinda en etkin ayirma saglayan ve büyük tonajlara uygulanabilen; bu nedenle endüstride en yaygin kullanilan yöntemlerden birisidir. F lotasyon izole bir gelisme degildir. aksine 19. yüzyilin ikinci yarisinda madencilik ve cevher hazirlamaya ufuk açici bir degisim getiren ve mineral üretiminin artmasini saglayan büyük yeniliklerden biridir. Endüstriyel devriinde büyük bir ivme yasanmasi ve bu ivmenin de mineral ve metal tüketiminde büyük bir artisa neden olmasindan dolayi, bu dönem, mineral endüstrisinde heyecan verici bir dönem olmustur. Endüstriyel bir Süreç olarak tlotasyonun gelisimi ise 3 dönemde incelenebilinektedir. Ilk dönem olarak, 1800-1900 arasinda, endüstride ilk cevherdeki degerli minerali yüzdürme ve aglomere etme denemelerinin yapilmasi verilebilir. Bu dönemde henüz yag kullanildigi ve yag tüketimi çok fazla oldugu için asiri maliyetli bir süreç olarak büyük ölçege uygulanamamaktaydi. 1900"den 1920"ye kadar, ince sülfürlü ininerallerin ekonomik olarak konsantre edilmesi gerekliliginden dolayi Avustralya Broken Hill ,de kursun çinko mineralleri yüzdürme (1901-1915) ve Bati Amerika°da Huge madenlerinde bakir madenin yüzdürme (1911-1925) üzerine birçok arastirina gerçeklestirilmistir. Flotasyondaki gelismelerin ikinci dönemi olarak nitelendirilebilecek bu dönemde tlotasyon, endüstriyel bir teknoloji haline gelmis ve tlotasyonla elde edilen bakir sayesinde dünya çapinda elektrik dagitimi mümkün hale gelmistir. 1960"dan sonra 2 büyük bulus gerçeklesmistir. X-ray ve radyoizotop dalga analiz sistemleri gelistirilmis, bu sistemler sayesinde proses akisi hakkinda hizli bilgi alinabilir olmus, dogru bir proses kontrolü saglanmis ve pulp ve hava kabarciginin ters yönde aktigi yüksek hacimli kolonlar, ayirma öncesi pulpun küçük hava kabarciklariyla havalandigi yüksek enerji hücreleri gibi yeni tlotasyon inakinalari tanitilmistir. Böylelikle yüksek enerji hücrelerle kolonlara göre çok daha yüksek tlotasyon hizi saglanabilmistir. Verilen bilgilere göre tlotasyon, ince boyutta serbestlesen metal sülfür minerallerinin ekonomik olarak isletilmesi ihtiyacini karsilayabilecek bir süreç olarak endüstriye girinistir. Flotasyonla cevher zenginlestirmede alinan basari ve yeryüzündeki cevher rezervlerinde serbestlesme boyutunun düsmesi de prosesi oldukça yayginlastirmistir. Etkinlik ve yayginlasma ile birlikte dünyadaki teknolojik gelismeler, yeni gelisen teknolojinin iinkanlarinin tlotasyona uyarlanmasi ve prosesin daha iyi kontrol edilebilir ve daha verimli hale getirilmesine olanak tanimistir. Buna göre proses üzerindeki önceki arastirmalar iki temel baslikta toplanabilir: 1. Teknolojideki gelismelerin (on-line analiz vb gelismelerin) prosese uyarlanmasi ile sistem kontrolünün iyilestirilmesi. 2. Farkli ve daha etkin tlotasyon cihazlarinin gelistirilmesi ile proses verimliliginin artirilmasi. Özellikle asiri ince (slam) boyutta tlotasyon prosesinin etkinliginin düsmesi, arastirmacilari daha çok asiri ince boyutta etkin flotasyon yönteini konusuna yönlendirmistir. Flotasyon prosesi ise daha önce; ince boyutlu tanelerin sulu ortamda süspanse halde iken ortama verilen hava kabarciklarina yapisip yukari köpük zonuna dogru tasinmasi olarak tanimlanmistir. Bununla birlikte, minerallerin pek çogu ise suyu severken sadece birkaçi (mika, talk, kömür vb.) dogal olarak su itici yüzeye sahiptir. Suyu seven minerallerin köpük flotasyonu ile yüzdürülebilmesi için ise "toplayici" olarak adlandirilan ve yüzeyi kaplayarak su itici hale getiren bir takim kiinyasallar kullanilmaktadir. Flotasyonda, mineral yüzeylerini su itici yapan toplayicilar disinda; seçimliligi saglamak için bastiricilar, dengeli köpük zonu olusturmak için köpürtücüler, pH ayarlayicilari gibi farkli kimyasallar da kullanilmaktadir. Prosesin, yukarida anlatilan isleyisi düsünüldügünde iki önemli dezavantajdan bahsedilebilir. Bunlardan ilki çok fazla su tüketilmesi, digeri ise kullanilan reaktiflerin genellikle sadece belli sirketlerin ürettigi çok pahali ve çevresel açidan toksik olabilecek kimyasallar olmasidir. Özellikle Ikinci Dünya Savasi"ndan sonra teknolojideki yogun gelismeler, üretim artisi, sanayilesme sonucunda dünyanin dogal dengesi bozulmaya baslamistir. Bunun etkileri görülmeye baslaninca da çevreyi korumaya yönelik birçok girisim baslatilmis ve giderek artan katilikta yasalarla uygulanmasi da çesitli regülasyonlarla saglanmistir. Bu, tüm sektörlerde oldugu gibi madencilik sektöründe de etkisini göstermistir. Bu etki sonucu atik barajlarinin düzenlemesinde kati zorunluluklar vb. birçok uygulamanin getirilmesinin yaninda, proses uygulayanlar da daha çevre dostu alternatifler konusunda arastirmalara yogunlasmistir. Biyoteknolojideki gelismeler de, biyolojik süreçleri, birçok geleneksel prosesin yerine geçebilecek daha çevre dostu alternatifler haline getirmistir. F lotasyonda bu etki, daha çevre dostu, çevre ile daha uyumlu reaktiflerin arastirilmasi seklinde kendini göstermistir. Biyoflotasyon ise, henüz endüstriyel uygulamaya geçmemis olmasina ragmen, geleneksel flotasyonun bir alternatifi olarak arastirilan konular arasindadir. Biyoflotasyon, kisaca flotasyonda kullanilan geleneksel kimyasallarin yerine, mikroorganizmalarin veya onlarin inetabolitlerinin kullanildigi flotasyon isleini olarak tanimlanabilir. Konu üzerinde yapilmis çalismalar. çevresel yararlarin disinda biyotlotasyon uygulamalarinin ekonomik olarak da geleneksel yöntemlerden daha avantajli olabilecegini göstermistir. Literatürde flotasyorida kollektör (toplayici) olarak kullanilan reaktiflerin basinda gelen sodyum oleat, dodesilfosfat, Dodesil-N-karboksietil-N-hidroksietil-iinidazolin gibi kimyasallarin genellikle verim oranlari bellidir. Bu kimyasal maddelere alternatif olarak biyoreaktitlerin kullanimi ile flotasyon maliyetlerinin düsürülebilmesi, biyotlotasyonun olasi ekonomik avantaj ina örnek olarak verilebilir. Sonuç olarak biyotlotasyonun geleneksel reaktiflerle tlotasyona göre saglayabilecegi avantajlar: 1. Çevre dostu reaktiflerin kullanilmis olmasi. 2. Proses sonrasi atik depolanmasi ve islahi konularinda muhtemel daha az maliyet gerektirmesi (dogrudan çevreye desarji mümkün olabilir) 3. Bazi biyoreaktitlerin geleneksel alternatiflerine göre daha yüksek verim saglamalari. 4. Bazi biyoreaktifler için geleneksel altematitlerine göre daha düsük maliyetlerin söz konusu olabilmesi olarak siralanabilir. Biyoteknolojinin tlotasyona entegre edilebilmesi için, bazi mikroorganizmalar ve/veya onlarin metabolitlerinin mineral yüzeyleri ile seçimli olarak etkilesim halinde olduklarinin kesfedilmesinden bahsedilmelidir. Bu mikroorganizmalarin veya metabolitlerinin çevre kirliligine neden olmamalari. doga ve insan dostu olmalari dolayisiyla avantajlari degerlendirilmis ve mineral yüzeyi ile etkilesimi kullanilarak flotasyon ve flokülasyon yöntemlerinde kullanimlari gündeme gelmistir. Bu mikroorganizma veya metabolitlerinin özellikle flotasyonda, köpürtüeü ajan, depresan (bastirici) ve toplayici gibi biyoreaktitler olarak kullanilabildigi literatürde yer almaktadir. Bu verilere göre de mikroorganizmalarin ve mikrobiyal kökenli reaktitlerin tlotasyonda kullanimi ile ilgili çalismalari, kullanim amacina bagli olarak üç temel grupta toplamak mümkündür: Ilk grup olarak, suyun yüzey gerilimini düsürdügü bilinen bazi mikrobiyal metabolitlerin köpürtücü olarak kullanilabilirligini konu alan çalismalardan bahsedilebilir. Örnegin, Hassan ve arkadaslari yayinladiklari bir çalismalarinda, gaz yagini karbon ve enerji kaynagi olarak kullanan Bacillus subti'li's türündeki bakterinin ürettigi metabolitin köpürtücü olarak kullanilabilirligini arastirmislar ve bu biyoreaktifin köpük yüksekligi ve stabilitesi açisindan MIBCiden daha etkin oldugunu gösterrnislerdir. Ikinci grup olarak da mineral yüzeyi ile etkilesimi sonucu mineral yüzeyini daha hidrotilik yapan mikroorganizmalar veya metabolitler ile ilgili çalismalar ele alinabilir. Thiobacillus ferrooxidans türündeki bakterilerin piriti çözündürdügü uzun süredir bilinmektedir. Buna paralel olarak Misra ve Chen bu tür bakterileri flotasyon bastiriCisi olarak kullanmis ve etkinligini göstermislerdir (Misra ve Chen, 1996). Zheng ve arkadaslari ise Mycobacteri'um phlei türündeki mikroorganizmanin apatit- dolomit ayriminda iyi bir dolomit bastiricisi oldugunu göstermislerdir (Zheng Vd, 1998). Yüce ve arkadaslari yayinladiklari bir çalismada ise Acidorhi'obacillusferrooxi'dans türündeki mikroorganizmayi kullanmislar ve piritin çökmesi ile bakir konsantre tenörünün %22 oraninda arttigini görrnüslerdir (Yüce vd, 2006). Vasanthakumar ve arkadaslarinin yapmis oldugu bir çalismada sfalerite adapte edilmis Bacili'us subtili's ile galenden sfaleritin seçimli olarak yüzdürülebilirligi gösterilmistir (Vasanthakumar vd, 2017). Üçüncü grup mikrobiyal reaktif çalismalari ise, mikroorganizmalarin veya metabolitlerinin toplayici olarak kullanildigi arastinnalardir. Misra ve arkadaslari tarafindan yayinlanmis bir çalismada, hidrofobik özellik gösterdigi bilinen Mycobacterium phlei bakterisi hematit flotasyonunda toplayici olarak kullanilmistir. Bu Çalismada Ilotasyon verimi ile bakterinin hematite yapismasi arasinda mükemmel bir iliski oldugu gözlenmistir. Misra ve arkadaslari, Mycobacteri'um phlei' bakterisi ile çok ince kömür tanelerinin seçimli tlokülasyonu ve kolon Ilotasyonu ile piritten ayrilmasini çalisilmislardir. De Mesquita ve arkadaslari tarafindan yapilmis bir çalismada, hematit kuvars sistemi için flotasyon reaktifi olarak patojenik olmayan hidrofobik bir bakteri olan Rhodocaccus 0pacus°un potansiyeli arastirilmistir. Çalismalarda mikroorganizma-mineral etkilesimleri ile mineral yüzeyinde önemli degisiklikler oldugu, zeta potansiyel ve temas açisi ölçümleriyle ortaya konulmustur. Ancak bu degisim kuvarsta çok küçük bir pH araliginda gözlenmistir (pH:l,3-3,5_). Dolayisiyla pH:5 civarlarinda mikroorganizma sadece heinatit yüzeyine seçimli olarak adsorpsiyonlanmakta ve oldukça etkin bir hematit flotasyonu ile kuvarstan ayirma inüinkün olabilmektedir. Chockalingam ve arkadaslarinin yaptiklari bir çalismada ise Bacillus polymyxa veya bakteriyal metabolitler ile etkilesiminin ardindan, piritin, flokülasyon veya flotasyon yöntemi ile kuvars ve kalsitten ayrilabilecegi gösterilmistir. Merma ve arkadaslarinin yaptiklari bir yayinda Gram (+) bir bakteri olan Rhodococcus opacus türündeki bir bakteri ile apatit ve kuvars minerallerinin flotasyonu çalisilmis, optimum kosullarda kuvars verimi %l4°te kalirken apatit veriminin ise %90"a ulastigi gösterilmistir. Bu çalisma sonucunda, kullanilan mikroorganizmanin endüstriyel ölçekte fosfat flotasyonu için oldukça umut verici bir biyotoplayici ve biyoköpürtücü oldugu tespit edilmistir. Lopez ve arkadaslari ise 2015 yilinda yaptiklari bir arastirma ile, Rhodococcus rubefin toplayici olarak kullanildigi bir hematit zenginlestirme çalismasinda, söz konusu bakterinin gelecekte metal sülfür flotasyonu için ciddi bir potansiyele sahip oldugunu göstermislerdir. Rhodococcus 0pacus"un toplayici olarak kullanildigi bir baska çalismada da malakit minerali oldukça yüksek seçimlilik ve verimle yüzdürülmüstür. Prosesin asamalari tek tek incelenecek olursa durum su sekildedir: 1. Belli kati oraninda su-cevher karisimi hazirlandiktan sonra, ilk asamada ortamin hazirlanmasi için pH ayarlanmasi gerekmektedir. pH ayarlama, genellikle iki amaç için yapilmaktadir. Bunlardan ilki sudur: Iyonlasan reaktiflerinin etkinlikleri, iyonlasma derecelerine ve o da genellikle pH"a baglidir; dolayisiyla ortam pH°i reaktifin iyonik halde olmasina uygun olmalidir. Örnegin aminler, asit lelarda etkindirler, anyonik reaktifler ise bazik pH"larda daha etkindir. Ikinci amaç da seçimlilik ile ilgilidir. Örnegin, toplayicinin mineral yüzeyine adsorbsiyonu, elektrostatik çekim ile gerçeklesiyorsa, pH ile minerallerin zeta potansiyelleri düzenlenip, toplayicinin herhangi istenen bir minerale seçimli adsorbsiyonu saglanir. Ancak pH ayarlamanin asit/baz tüketimi gibi bir maliyeti olacagi açiktir. Bu düzenleme reaktif maliyeti yaninda, bir de asiri pH"larda Çalisiliyorsa, ekipmanda asinma gibi sorunlara neden olarak tamir-bakim masraflarini da arttiracaktir. Ayrica gerekiyorsa pulp sicakligi düzenleninelidir. Özellikle endüstriyel hammadde flotasyonlari belli sicakliklarda daha verimli olabilmektedir. Ayrica kullanilan suyun özellikleri de, özellikle endüstriyel hammadde flotasyonunda, flotasyon verimi için önemli bir etkendir. Verimi olumsuz etkilemesi sebebi ile endüstriyel hammadde flotasyonunda suyun sertliginin yüksek olmasi istenmez ve bu nedenle alkali ortam için daha ucuz olan CaO yerine NaOH tercih edilir. Bu da maliyetleri artiran bir unsurdur. Günümüzde su kaynaklarinin hizla azaliyor olmasi nedeniyle su kullanimi oldukça önemli duruma gelmistir. Flotasyonda da su tüketimi fazladir. Bu nedenle flotasyonda fazla su kullanimi uygulamanin bir dezavantajidir (Bentli, 2006). Bu asamada gerekli bastirici ve toplayici reaktiflerin ilavesi yapilmaktadir. Burada ise, birçok farkli sorun ve konu iç içe girmektedir. Bu sorun ve konular su sekilde siralanabilir: Kullanilan reaktifler genellikle sadece belirli firmalar tarafindan üretilen pahali ürünlerdir. Bu yönü ile kullanilan reaktifin fiyati ve ton cevher basina tüketilen miktar, isletme maliyetlerini direkt etkileyen oldukça önemli parametrelerdir. Diger önemli konu ise reaktifin çevre ile etkilesimidir. Çevreye zararli reaktiflerin kullanilmasi, isletmeye oldukça fazla yan maliyetler getirmektedir (bunlarin tasinmasi ve depolanmasinda alinmasi gereken tedbirler, atik su ve atik barajlari konularinda ekstra önlemler vb.). Flotasyon, enerji kullanimi fazla olan bir yönteindir. Bu durum da isletmeler için maliyet olarak hesaplanmaktadir. Enerji kullanimini aza indirmek için flotasyon sürecinin hizli gerçeklesmesi ve kisa sürede istenilen verimin alinmasi gerekmektedir. Kullanilan reaktiflerden istenen görevi yapabilmeleri için verilen süre, yani sartlandirma islemi için verilen zaman önemlidir. Daha uzun sartlandirma gereksinimleri, sabit bir kapasite için, gerekli tank hacimlerini artirmakta, bu da hem ilk yatirimda, hem pervane için gereken enerji ve tamir- bakim masraflari ile isletme maliyetlerinde önemli artislara yol açabilir. Flotasyon hizindaki artis, sabit bir kapasite için, flotasyon hücre hacimlerini düsürecektir. Bu da yine hem ilk yatirim ve hem de isletme maliyetlerinde avantaj saglayacaktir. . Konsantrenin alinmasi. 6. Flotasyon sirasinda kullanilan reaktifler kolayca çevre kirliligine neden olabilir. F lotasyon tesisinde atiklar genellikle tikinerlerde belli kati oranina çikarildiktan sonra atik barajina depolanmaktadir. Bu nedenle dogada yüzde yüz çözünebilen ve en az zarar ile ortadan kalkabilen biyopolimerler, endüstrinin her alaninda önemli hale gelmektedir. Biyoplastikler, biyodeterjanlar gibi biyosürfektanlar da endüstride bu anlamda kullanilmaya baslanmistir. Flotasyon prosesi oldukça fazla su tüketimi gerektirdigi için de mümkün oldugunca fazla su sisteme geri döndürülmektedir. biyoreaktif kullanilarak cevher flotasyon metodu" ile ilgili bir basvuru bulunmaktadir. Çalismada Rhodococcus opacus ve Rhodococcus eiytrhopolis mikroorganizmalarindan elde edilen metabolitler kullanilmistir. Çalisma temel olarak bir oksit minerali olan heinatitin kuvarstan ayriinindan bahsetmektedir. CN102284372A basvuru numarali "Karbonatli minerallerin Ilotasyon metodu" ile ilgili bir basvuru bulunmaktadir. Tarifnamede sözü geçen toplayicilarin; oleik asit, tall yagi ve dodecylamine olup flotasyonun tamamen kimyasallarin kullanimina iliskin oldugu anlasilmaktadir. Flotasyon çalismalarinda mineral yüzeyi ile hava kabarcigi arasindaki temas açisi, mineral hidrofobikliginin önemli bir göstergesidir. Dolayisiyla reaktif yoklugunda ve varliginda temas açisindaki degisim, reaktifin mineralin hidrofobisitesine etkisini de belirlemektedir. Daha yüksek temas açilari, daha yüksek ara yüzey gerilimleri ve parçaciklar ile kabarciklar arasinda daha iyi yapisma demektir. Kisacasi flotasyon ortaini yüzey gerilimini aktif yapan maddeleri içermelidir. Bu maddelerden bir baskasi da su-hava yüzey gerilimini azaltmali ve böylece köpük yapmali ve miktari da stabil/duragan bir köpük yaratacak kadar olmalidir. Bu durumlar göz önünde bulunduruldugunda standart olarak kullanilan reaktiflerin tüm bu islemleri yapmasi gerekmektedir. Bu durumda flotasyon reaktifleri pahali hale getirmekte ve birçogu da ithal edilmektedir. Bir biyosürfektanin yüzey gerilimine olan hizli etkisi ve kolay elde edilebilirligi biyosürfektanlari standart reaktiflerden daha avantajli hale getirmektedir. Sonuç olarak yukarida bahsedilen dezavantajlarin üstesinden gelebilen yeni bir teknolojiye ihtiyaç duyulmaktadir. Bulusun Tanimi: Bu bulus, yukarida bahsedilen dezavantajlarin üstesinden gelebilen karbonatli minerallerde flotasyon veriminin, etkinligi ispatlanmis bir biyoreaktif olan "sürfaktin"in kullanimi ile iyilestirilmesi yöntemi olup, asagida anlatilan durumlarda avantaj saglamaktadir. Klasik kalsit/karbonat flotasyonunda toplayici olarak oleat kullanilmaktadir. Klasik kalsit flotasyonunun zorluklari asagida siralanmistir. Yüksek lelarda çalisilmaktadir. Bu da reaktif tüketimini artirdigi gibi atik barajlarinda da doga ile daha uyumsuz, fazla alkali atik biriktirrnek anlamina gelmektedir. Ayrica tesisteki ekipmanlarin tamir-bakimi açisindan da maliyetleri artirici bir etkendir. Biyoflotasyon daha düsük pH"larda yüksek verim saglamistir. Bu da, yüksek pH"larda çalismaktan kaynaklanan dezavantajlari hafifletecektir. Karbonat flotasyonunda su sicakligi önemlidir. Bu da pulp sicakliginin belli degerlerde kalabilmesi için ekstra önlemler gerektirmektedir. Sonuç olarak isletme maliyetlerini artirmaktadir. Hatta, isletmenin bulundugu bölgenin iklim kosullarina göre tamamen kapali bir tesis kurma zorunlulugu getirerek ilk yatirim maliyetlerini de önemli ölçüde artiracak ya da isletmenin belli sezonlarda faaliyetlerinin durmasina neden olacaktir. sicakliginda ( 18-200C) yüksek verim alinmistir. Bu da pulp sicakligi konusunda isletme maliyetlerini azaltmasini ve daha rahat çalisma ortami sunmasini saglayacaktir. Oleat, karbonat yüzeyine kimyasal olarak adsorblaninakta ve laboratuvar ölçeginde 15 dakika ve üzeri sartlandirma süreleri gerektirmektedir. Bu da sabit bir saatlik kapasite için sartlandirma tanki toplam hacminin büyük olmasina yol açar; ilk yatiriini artirir. Ayrica karistirmak gibi faaliyetlerde de daha büyük hacimler daha fazla enerji tüketimi demektir. iyi verim degerleri alinmistir. Bu da sabit bir saatlik besleme için hem ilk yatiriin ve hem de isletme maliyetlerini düsürür. Oleat tüketimi karbonat flotasyonunda oldukça yüksektir. fiyatlarindaki farktan kaynaklanan, biyoflotasyonun maliyet artisini asagi çekebilecektir. Karbonat flotasyonunda, en kontrollü ve uygun kosullarda dahi verim, özellikle endüstriyel ölçekte, %60-70"lerde kalmaktadir. Çalisilan cevherde ise ancak 5000 g/t toplayici, 23 0C sicaklik ve pH 10,6'da %55 verim alinmistir. 360 g/t toplayici miktari kullanilarak %80 verim alinmistir. Bu da birim konsantre basina düsen reaktif masraflarini çok daha asagi çekmektedir. Biyoproseslerin, endüstriyel ölçekte uygulamaya alinmadigi genelde tüm sektörler için özelde de madencilikte, büyük ölçege geçmesini engelleyen en büyük engeller, biyorektifin üretim süresi ve maliyeti olarak siralanabilir. Kullanilan metabolit, günümüzde farkli sektörler için endüstriyel üretimi yapilmakta ve endüstriyel ölçekte kullanilmakta olan bir biyopolimerdir. Bu da, önerilen yöntemin endüstriye uyarlanabilmesi için bir dezavantaj olan üretim süresi problemini ortadan kaldirmaktadir. Tüm siralanan avantajlar degerlendirildiginde, sürfaktin, üretiin maliyeti oleattan fazla olsa da, getirecegi avantajlarla beraber sundugu isletme maliyetlerindeki azalmalar sayesinde, endüstriyel ölçekte oleatla mali açidan yarisabilir durumda görülmektedir. Sekillerin Açiklanmasi: Bulus, ilisikteki sekillere atifta bulunularak anlatilacaktir, böylece bulusun özellikleri daha açikça anlasilacak ve takdir edilecektir. Fakat bunun amaci, bulusu bu belli düzenlemeler ile sinirlamak degildir. Tam tersine, bulusun, ilisikteki istemler tarafindan tanimlandigi alani içine dahil edilebilecek bütün alternatifleri, degisiklikleri ve denklikleri kapsaninasi amaçlanmistir. Gösterilen ayrintilarin, sadece mevcut bulusun tercih edilen düzenlemelerinin anlatimi amaciyla gösterildigi vurgulanmaktadir. Sonuç olarak yöntemlerin sekillendirilmesi; bulusun kurallari ve kavramsal özelliklerinin en kullanisli ve kolay anlasilir tanimini saglamak amaciyla sunulmaktadir. Bu çizimlerde; Sekil 1. Bulus konusu üretim yönteminin islem basamaklari görünümüdür. Sekil 2. Bulus konusu üretim yönteminin islem basamaklari görünümüdür. Sekil 3. Bulus konusu üretim yönteminin islem basamaklari görünümüdür. Sekil 4. Bulus konusu üretim yönteminin islem basamaklari görünümüdür. Sekil 5. Bulus konusu biyoreaktifin FTIR spektrum görünümüdür; a) standart sürfaktine ait FTIR spektrum görünümü; b) Üretilen sürfaktine ait FTIR spektrum görünümüdür. Sekil 6. Bulus konusu biyoreaktifin NMR spektrum görünümüdür; a) standart sürfaktine ait NMR spektrum görünümü; b) Üretilen sürfaktine ait NMR spektrum görünümüdür. Sekil 7. Çalisilan kalsit numunesinin XRD analizidir. Sekil 8. Kalsit numunesinin minör element analizidir. Sekil 9. Çalismada degerlendirilen parametreler ve seviyeleridir. Sekil 10. Tasarim matriksi ve deney sonuçlaridir. Sekil 11. Alinan verim (%) için özet varyans analizi, elde edilen modelin korelasyon degerleri sonuçlaridir. Sekil 12. Model denklaminden elde edilen tahmini verilerin deneysel sonuçlarla uyumunun (Predicted/Actual) grafigidir. Sekil 13. Verim (%) üzerine degiskenlerin ana etkileridir. Sekil 14. Verim açisindan model denkleminden elde edilen tahmini veriler ve dogrulama (verifikasyon) test sonuçlaridir. Bu bulusun anlasilmasina yardimci olacak sekiller ekli resimde belirtildigi gibi numaralandirilmis olup isimleri ile beraber asagida verilmistir. Referanslarin Açiklanmasi: . Pasaj lanmasi . Inkübasyona Birakilmasi . lnoküle Edilmesi 40. Ham Biyoreaktifin Hazirlanmasi 50. Süpernatant Elde edilmesi 60. pH`nin Z'ye Düsürülmesi 70. Santrifüj Edilmesi 80. Etil Asetat Eklenmesi 90. Vortekslenmesi 100. Kurutulmasi 110. NMR Analizinin Yapilmasi 130. Karbonat/Kalsit Mineralinin Ögütülmesi 140. XRD Analizlerinin Yapilinasi 150. XRF Analizinin Yapilmasi 160. Biyoreaktifin F lotasyon Pulpuna Ilave Edilmesi 170. Yüzen Ürünün Alinmasi Bulusun Açiklanmasi: Bulus, nutrient agar (g/L; et ekstrakti 1 g, pepton 5 g, sodyum klorür 5 g, maya özütü 2 g, agar 15 g) ile Bacillus subtili's bakterisinin stok kültürlerinin pasajlanmasi (10), 24 saat, 35 c'C1de, 150 rpm nutrient broth ortaminda (g/L; et ekstrakti l, pepton 5 g, sodyum klorür 5 g, maya özütü 2 g) inkübasyona birakilmasi (20), steril edilmis mineral tuz ortamina (g/L; amonyum kloiür 15 g, potasyum dihidrojen fosfat 4.3 g, dipotasyum hidrojen fosfat 3.4 g, potasyum klorür 1.1 g, sodyum klorür 1.1 g, maya özütü 0.5 g, kalsiyum klorür 0.24 g, çinko sülfat heptahidrat 0.29 g, mangan sülfat monohidrat 017 g, magnezyum sülfat heptahidrat 0.5 g, glikoz 20 g) asi kültürden %2 oraninda inoküle sonucu ham biyoreaktifin hazirlanmasi (40), inkübasyon sonrasi mineral tuz ortaminda gelisen mikroorganizmanin +4 °C°de en az 15 dakika 10.000 rpm"de santrifuj edilerek ortamdan uzaklastirilip süpematant elde edilmesi (50), süpematantin 2 N HCl ile pH"sinin 2`ye düsürülmesi (60), pH 2"ye düsüiülen süpematantin santrifüj tüplerine atilarak pellet üzerine etil asetat eklenmesi (80), pelletin iyice çözünene kadar süpernatantin ayri bir santrifüj tüpüne alinarak konsantratörde kurutulmasi (100), elde edilen biyosürfektanin Fourier Dönüsümlü Kizilötesi Spektroskopisi analizinin yapilmasi (110), elde edilen biyosürfektanin Nükleer manyetik rezonans Analizinin yapilmasi (120), kalsit numunesinin yüzdürme deneylerinde kullanilacak kapali devre ögütme ile 0.150 mm'ye kadar ögütülmesi (130), kalsit numunesinin X isini difraksiyon analizlerinin yapilmasi (140), X isini floresan spektrometresi kullanilarak kalsit numunesinin minör element analizinin yapilmasi (150), Karbonat/kalsit flotasyon pulpuna toplayici olarak biyoreaktifin ilave edilmesi (160) ve hava verilerek numunenin yüzdürülmesi-yüzen ürünün alinmasi (170) islem basamaklarindan olusmaktadir (Sekil 1 - Sekil 14). Bulusun Detayli Açiklanmasi: Bulus konusu karbonat, özellikle kalsit flotasyonu olusturmaktadir. Genel karbonat flotasyonunda toplayici olarak Na/K oleat kullanilmaktadir. Öncesinde yaklasik %97 satlikta kalsit numunesi alinmis, -0,2 mm boyutuna getirildikten sonra bir seri oleatli ve istatistiksel deney tasarim yöntemlerinden yararlanilarak bir seri de sürfaktin biyosürfektani ile flotasyon deneyleri gerçeklestirilmistir. Bulus konusu olan önerilen yöntem ile klasik yöntemin karsilastirilmasi, sürecin her asamasi için, yapilan laboratuvar çalismalari sonuçlarina göre ayri ayri verilmistir: Laboratuvar çalismalarina göre oleat flotasyonunda pH ll"de %55 verim alinirken sürfaktin ile pH 9 civarlarinda (ilave kimyasal kullanilarak pH düzenlemesine gerek bulunmamaktadir) yüksek verimler elde edilmistir. Geleneksel flotasyonda ortam sicakligi 23-25 L)C arasinda verim artisi saglanmis ancak yeni önerilen sistemde oda sicakliginda çok daha iyi verimler elde edilmistir. Sürfaktinin sagladigi sicaklik ve pH avantaji sayesinde kullanilan ekipmanlarin daha uzun süre kullanilmasi saglanmis olacak ve ekstra isletme maliyeti de bertaraf edilmis olacaktir. yakalanamamistir. Bu degerin yaklasik 1/ 10°u kadar denilebilecek 360 g/t sürfaktin biyotoplayicisi ile verim %80 ve üzerine çikmistir. Reaktitlerin birim maliyetlerine bakildiginda oleat muhtemelen daha ucuz olacaktir, ancak kullanilan miktarlar düsünüldügünde oleat bu avantajini önemli ölçüde kaybedecektir. Toplayici açisindan bir önemli avantaj ise, sürfaktin, maden tesisinde kurulacak bir reaktör ve sistemle üretilip dogrudan flotasyonda kullanilabilir. Biyotoplayici olarak kullanilan sürfaktin ile 4 dakikalik sartlandirma %80 verim elde etmek için yeterli olmustur. Ancak oleatla 15 dakikadan az sartlandirma süresi verildiginde verim degeri %50"lerin altinda kalmistir. Bu da, sabit kapasite için sartlandirma tankinda yaklasik %20-25 küçülme anlamina gelmektedir. Biyosürfektanlarin, kolay ve hizli adsorblanmasi ve elde edilen flotasyon veriminin yüksek olmasi, sartlandirmada hem süre ve hem de toplam hacim açisindan enerji kullanimini düsürecektir. Dolayisiyla daha kisa sartlandirma süresi, hem ilk yatirim ve hem de isletme maliyetlerine olumlu anlamda yansiyacaktir. Flotasyon hizlarini karsilastirmak için hiz sabitlerini belirleyen deneyler yapilmamistir. Ancak sürfaktinle kalsitin yüzme süresinin oleata göre önemli ölçüde düsük oldugu deneysel gözlem olarak not edilmistir. Her ne kadar sayisal veri saglanainasa da daha küçük hücre hacimleri ile daha yüksek kapasitelerin karsilanabilecegi düsünülmektedir. Sabit olan karbonat flotasyon tesisleri için durum degerlendirildiginde ise, kurulu kapasitelerinde ciddi bir artis olabilecektir. Konsantrenin alinmasi konusunda herhangi bir farklilik beklenmemektedir. 6. Ilk maddede belirtildigi gibi atik pH"i daha nötre yakin seviyelerde olacaktir. Ayrica reaktif olarak oleata göre biyosürfektanlar flotasyon sirasinda daha çok tercih edilmesi gereken reaktitlerdir. Bu sekilde de çevre kirliligi olusturmadan kullanilabilecek malzemeler listesindedir (Silva vd, 2018). Dolayisiyla atiklarin depolanmasi ve hatta atik barajlarindaki suyun olasi bir sel felaketi gibi durumlarda akarsulara veya yeralti sularina kansmasi durumlarinda biyoreaktif, hem pH ve hem de toplayici açisindan daha sorunsuz ortam sunacaktir. Sarvamangala ve arkadaslari tarafindan yayinlanmis bir çalismada, Baci'llus subtilis inikroorganizmasi ve onun metabolitinin yüksek saflikta alumina, silis, kalsit ve hematit flotasyonuna etkisi arastirilmistir. Bu arastirmanin, önerilen patentle ilgili kismi olan kalsit flotasyonuna iliskin verilerin önerilen yöntemle karsilastirilmali olarak degerlendirilmesi madde madde asagida verilmektedir: Sarvamangala ve arkadaslarinin yaptiklari çalismada hem mikroorganizma ve hem de metaboliti kalsitte bastiriei etki göstermistir. Toplayici olarak ise çalismada klasik karbonat toplayicisi olan oleat kullanilmistir. Önerilen patent çalismasinin yönteminde ise sürfaktin biyoreaktifi oleatin yerini almakta ve karbonat toplayicisi olarak kullanilmaktadir. Sarvamangala ve arkadaslarinin yaptiklari çalismada kalsitte toplayici ile elde edilen %95°lik verim; mikroorganizma hücreleri ile 1 saatlik sartlandirma ile bastirici etki yaptigi söylenebilir. Ancak verimdeki düsüs biyoreaktiflerin endüstriyel ölçekte etkin bir sekilde kullanilabilecegini söyleyebilmek için henüz yetersiz görünmektedir. Ancak, örnegin, ayni çalismada ayni reaktiflerin hematit minerali üzerindeki etkisi incelendiginde, mikroorganizmalarin, verimi potansiyel iyi bir hematit bastiricisi olarak düsündürmektedir. Önerilen patent çalismasinin yönteminde ise sürfaktinin toplayici olarak kullanilmasi söz konusudur. Dolayisiyla adi geçen arastirmadaki kalsit biyoflotasyonundan oldukça farklidir. Bunlara ilave olarak, önerilen yöntemde biyotoplayici kullanilarak alinan verim degeri, su anda endüstriyel ölçekte kullanilmakta olan oleat ile elde edilen verim degerine göre çok daha yüksektir. Bu da önerilen yöntemi endüstri açisindan cazip hale getirmektedir. 3. Yine yukarida verilen çalismada 1 saatlik sartlandirina sürelerinden bahsedilmektedir. Bu süre, endüstriyel ölçekte maliyetleri artiran bir unsur olarak biyoreaktitin uygulanabilirligini zorlayabilecektir. Önerilen patent çalismasinin yönteminde ise, sartlandirma süresi, alternatifi olan oleatin gerektirdigi sürenin yarisindan azdir. Bu da isletme maliyetleri açisindan sürfaktin biyoreaktifini daha avantajli hale getirmektedir. 4. Verilen önceki çalismada biyoreaktif olarak "Baci'llus subtili's" bakterisi ve onun metaboliti olarak ekstrasellüler proteini kullanilmistir. Önerilen patent çalismasinin yönteminde yine ayni bakterinin (Bacillus subtilis) farkli bir metaboliti olan sürfaktin biyosürfektani kullanilmistir. Literatürde manyezit ve kalsit flotasyonunda bir biyoreaktifin toplayici olarak kullanildigi biyoflotasyon çalismasi 2007 yilinda Botero ve arkadaslari tarafindan yayinlanmistir. Bu çalismada toplayici olarak Rhodococcus opacus bakterisinin kendisi kullanilmis ve flotasyon deneyleri Hallimond tüpünde ve 0,8 g numune ile gerçeklestirilmistir. Elde edilen verilere göre 30 dakikalik sartlandirma sonunda manyezitte pH 5°te %92 verime ve kalsitte de pH 7°de %55 verime ulasilabilmistir (Botero vd, 2007). Bu çalisma ile patent çalismasinda önerilen yöntemin karsilastirilmasi, asagida maddeler halinde verilmektedir. l. Botero ve arkadaslarinin uyguladiklari yöntemde uygun pH"in manyezitte 5 ve kalsitte 7 çikmasi, özellikle endüstriyel ölçekte ciddi problem olabilir. Çünkü karbonatli minerallerin dogal pH degerleri genellikle 8 ve üzerindedir. Ortama ilave edilen asit ise: reaksiyonuna göre karbonat mineralinin çözünmesi, su ve karbondioksit çikisi ile sonuçlanir. Bu reaksiyon sirasinda da pH artar. Bunun anlami, flotasyon prosesinde ilk asamadan köpük alana kadar ortama sürekli asit ilavesinin gerekmesidir. Asit ilavesi ise, endüstriyel ölçekte, reaktif sarfiyati, isletmede proses kontrolünün zorlasmasi gibi ek inaliyet getirecek ayrintilardir. Patent çalismasinda önerilen yöntemde ise, manyezitte dogala yakin ve kalsitte de dogal pH civarinda oldukça iyi sonuçlar alinmistir. 2. Botero ve arkadaslarinin yaptiklari yayinda biyoreaktitle sartlandirma süresi 30 dakika tutulmustur. Bu sürenin artmasi, endüstriyel ölçekte hem ilk yatirim ve hem de isletme maliyetlerinin artmasi anlamina gelmektedir. Çalismanin 0,8 g numune ile mikroilotasyon deneyi oldugu düsünüldügünde, ölçegin 1-5 1 arasi laboratuvar ölçegine tasinmasi bile bu süreleri artiracaktir. Kontrolün çok daha zor oldugu endüstriyel ölçekte bu sürelerin çok daha fazla artmasi ise oldukça muhtemel bir durumdur. Gerekli süre artisina bagli ilk yatirim ve isletme inaliyetlerindeki artislar yöntemin endüstriyel ölçege tasinmasini güçlestirecektir. Patent çalismasinda önerilen yöntemde ise 4 dakikalik bir sartlandirrna ile oldukça iyi verimler alinabilmektedir ve bu veriler mikroilotasyon degil, laboratuvar ölçekli Karbonatlarin biyotlotasyonu ile iliskili literatürde bulunan son çalisma ise 2009 yilinda Abdel-Khalek ve arkadaslari tarafindan yayinlanmistir (Abdel-Khalek vd, 2009). Bu çalisma ile patent çalismasinda önerilen karsilastirilmasi asagida maddeler halinde sunulmustur: 1. Abdel-Khalek ve arkadaslarinin yaptiklari çalismada fosfatin oleatla yüzdürülmesi ve manyezitin bu süreçte bastirilmasinda kullanilacak uygun bir biyobastiricinin belirlenmesi ile ilgilidir. Çalismada birden fazla mikroorganizma incelenmis ve Corynebacterium diphtheriae bakterisi manyezit biyobastiricisi olarak önerilmistir. Bu mikroorganizma patojen özelliktedir. Bu durum, özellikle çevresel avantajlari için arastirmalarin merkezinde olan biyoproseslerin temel amaci ile çeliski içerisindedir. Patent çalismasinda önerilen yöntemde kullanilan mikroorganizma ve metaboliti non- patojen özelliktedir. 2. Abdel-Khalek ve arkadaslarinin yaptiklari çalismada bahsedilen pH degerleri karbonatli cevherler için oldukça düsüktür. Bu pH degerlerinde çalismak, Botero ve arkadaslari tarafindan 2007 yilinda yayinlanmis çalismasinin incelendigi sonuçlarina paralel sonuçlar ortaya çikarir. Patent çalismasinda önerilen yöntemde pH degeri, pulpun dogal pH"ina yakinligi ile isletme kolayligi açisindan oldukça avantaj lidir. 3. Verilen çalismada biyoreaktifin kullanim amaci manyeziti bastirmaktir. Patent çalismasinda önerilen yöntemde ise mikroorganizma metaboliti olan sürfaktin biyosürfektani oldukça etkin bir karbonat toplayicisi olarak çalismaktadir, Genel olarak tüm proses 5 ana basamaktan olusmaktadir. Bunlar: 1- Ham biyoreaktif hazirlama 2- Biyoreaktif ekstraksiyonu ve karakterizasyonu 3- Mineral tarama asamasi 4- Numune hazirlama - Flotasyon çalismalari Ham Biyoreaktif Hazirlama: Çalismada kullanilan Baci'llus subtilz's bakterisinin stok kültürlerinin pasajlanmasi (10) için nutrient agar (g/L; et ekstrakti 1 g, pepton 5 g, sodyum klorür 5 g, maya özütü 2 g, agar 15 g), aktivasyonu ve asi kültürünün hazirligi için ise nutrient broth (g/L; et ekstrakti 1, pepton 5 g, sodyum klorür 5 g, maya özütü 2 g) besiyeri kullanilmistir. Biyosürfektan üretimi için mineral tuz ortami (g/L; amonyum klorür 15 g, potasyum dihidrojen fosfat 4.3 g, dipotasyum hidrojen fosfat 3.4 g. potasyum klorür 1.] g, sodyum klorür 1.1 g, maya özütü 0.5 g, kalsiyum klorür 0.24 g, çinko sülfat heptahidrat 0.29 g, mangan sülfat monohidrat 0.17 g, magnezyum sülfat heptahidrat 0.5 g, glikoz 20 g) kullanilmistir. Nutrient agar besiyerinde bulunan bakteri kültüründen steril sivi besiyerine aktarma yoluyla elde edilen asi kültür 24 saat boyunca oC'de ve 150 rpm nutrient broth ortaminda inkübasyona birakilmistir. Inkübasyon sonrasi hazirlanan steril edilmis mineral tuz ortamina asi kültürden %2 oraninda inoküle edilmistir ve 35 OC'de ve 150 rpm'de 72 saat inkübasyona birakilmistir. Biyoreaktif Ekstraksiyonu: lnkübasyon sonrasi mineral tuz ortaminda gelisen mikroorganizma +4 oCide 15 dakika 10.000 rpmide santrifüj edilerek ortamdan uzaklastirilir› süpematant elde edilmistir. 2 N HCl ile süpernatantin pH7si 21ye düsürülmüstür. Daha sonra pH 2 olan süpematant santrifüj tüplerine aktarilarak +4 °Cide 10 dakika 10.000 rpm"de santrifüj edilmistir. Santrifüj sonrasi süpematant atilarak pellet üzerine etil asetat eklenmistir. Pellet iyice çözünene kadar vortekslenmistir. Vorteks sonrasi 1 dakika 10.000 rpm`de santrifîij edilmistir. Olusan süpernatant ayri bir santrifîij tüpüne alinarak konsantratörde kurutulmustur. Biyoreaktif Karakterizasyonu: Referans olarak kullanilan sürfaktin ile deneysel çalisma ile üretilen biyoreaktifin FT-lR spektrumlari, PerkinElmer Spectrum Two FTIR spektrometresi kullanilarak, 4000-400 cm»1 araliginda, KBr pelet teknigi kullanilarak kaydedilmistir. FTIR spektrumu, 1 mg kurutulmus toz numunenin ve 100 mg KBr'nin (spektrometre niteliginde) vakum altinda preslenmesiyle hazirlanan KBr peletleri üzerinde ölçülmüstür. Referans numune ile deneysel numunenin FTIR analiz sonuçlari sirasi ile Sekil 5a ve Sekil 5b"de belirtilmistir. Elde edilen sonuçlar, deneysel çalisma ile elde edilen biyosürfektanin FTIR profilinin referans olarak kullanilan sürfaktinin FTIR profili ile örtüstügünü göstermektedir. Referans olarak kullanilan sürfaktin ile deneysel çalisma ile üretilen biyoreaktifm döteryumlu kloroform çözücüsünde hazirlanmis nuinunelerinin proton (IH) NMR spektrumu, oda sicakligindaki JEOL ECZ SOOR spektrometresinde kaydedilmistir. Çalisma frekanslari. 1H çekirdegi için tüm NMR analizleri için dahili standart olarak kullanilmis ve 0 ppm°de gözlemlenmistir. Referans numune ile deneysel numunenin lH NMR analiz sonuçlari sirasi ile Sekil 6a ve Sekil 6bide belirtilmistir. Elde edilen sonuçlar, deneysel çalisma ile elde edilen biyosürfektanin NMR profilinin referans olarak kullanilan sürfaktinin NMR profili ile örtüstügünü göstermektedir. Mineral tarama: Bacillus subtilus bakterisinden elde edilen sürfaktinin 20 uM konsantrasyonda suyun yüzey gerilimini 72 mN/m"dan 27 mN/m'ya düsürdügü literatürde verilmektedir. Bu veri adi geçen reaktitin flotasyonda iyi bir köpürtücü olacagini göstermektedir. Ancak daha sonrasinda metabolitin açik kimyasal yapisi incelendiginde bir tarafinin hidrofilik ve bir tarafinin hidrofobik yapida oldugu görülmüstür. Bu yapilar da incelendiginde oksit-karbonat mineral flotasyonunda toplayici olarak kullanilabilme potansiyeli oldugu sonucuna varilmistir. Bunun üzerine farkli oksitli-karbonatli mineraller (silikat, kalsit ve manyezit) elde edilen biyolojik yüzey aktif madde toplayici olarak kullanilmak suretiyle tlotasyona tabi tutulmustur. Bu deneyler sonucunda söz konusu biyoreaktitin silikati yüzdüremedigi ancak karbonatli mineraller olan kalsiti ve manyeziti yüzdürebildigi ortaya konmustur. Çalismanin bundan sonraki asamasi kalsit numunelerinin flotasyonu üzerine kurgulanmistir. Numune hazirlama: Deneylerde, eser miktarda safsizlik içeren dogal bir CaC03 Örnegi kullanilmistir. Çalisilan kalsit numunesinin X isini difraksiyon analizleri Panalitik EMPYREAN XRD cihazinda yapilmistir. XRD paterni Sekil 7ade görülmektedir. Kullanilan cevherin kimyasal analiz sonuçlari Sekil 8'de verilmektedir. Tablodan görülebilecegi gibi, numune %54,471 CaO içerigine sahip yaklasik %97,27 oraninda gösterir. Çalismada kullanilan kalsit numunesinin minör element analizi X isini floresan spektrometresi (Panalytical ZETIUM) kullanilarak gerçeklestirilmistir. Yüzdürme/tlotasyon deneylerinde kullanilacak kalsit numunesi, kapali devre ögütme ile -0. 150 mm'ye kadar ögütülmüstür. (l 10) F lotasyon Çalismalari: Flotasyon deneylerinde ESOGÜ Cevher Zenginlestirme Laboratuvarlarihda mevcut Denver marka mekanik flotasyon hücresi kullanilmistir. Biyoreaktif olarak kullanilan sürfaktinin ESOGÜ Biyoteknoloji Laboratuvari"nda üretilmesinden sonra, bu biyoreaktitin flotasyonda hangi amaçla ve hangi minerallerde kullanilabilecegine dair arastirmalar yapilmistir. Bu arastirmalar, daha çok sürfaktinin hangi pH°larda çalistigi ve açik moleküler yapisi üzerinde yogunlasmistir. Elde edilen verilere göre köpürme özelliginin oldugu ve oksitli-karbonatli mineral flotasyonunda kullanilabilecegi sonucuna ulasilmistir. Bunun üzerine laboratuvarda -O,15 mm yüksek saflikta kuvars, kalsit ve inanyezit numuneleri ile sürfaktin biyoreaktifinin toplayici olarak kullanildigi flotasyon denemeleri yapilmistir. F lotasyon denemeleri, biyoreaktifin kuvars üzerinde etkili olmazken, her iki karbonat mineralini de oldukça yüksek verimle yüzdürdügünü göstermistir. Ayrica sürfaktinin, köpürtücü kullanimini gerektirmedigi, oldukça güçlü ve stabil bir köpük zonu olusturabildigi de gözlemlenmistir. Sonrasinda; kalsitin biyoflotasyonunda bazi parametrelerin verim üzerine etkisi istatistiksel deney tasarim yöntemlerinden faydalanarak çalisilmistir. Bir referans elde edebilmek amaçli, kalsitin oleatla klasik flotasyon denemeleri de yapilmis, özellikle pH, sicaklik ve sartlandirma süresinin verim üzerine etkisi, yapilan basit denemelerle belirlenmeye çalisilmistir. Kullanilan reaktifler: - Karbonat flotasyonunda su sertliginin flotasyon verimini düsürdügü bilinmektedir. Bu nedenle dogal pH"dan (ES-8,5) daha alkali degerlere NaOH ile çikilmistir. Nötr pH"larda reaktif tepkisine bakilacak deneylerde pH %30"luk HZSO4 çözeltisi ile düsürülmüstür. - Toplayici olarak hazirlanan sürfaktin kullanilmistir. Ayrica klasik karbonat flotasyonunda sicaklik, sartlandirma süresi ve pH`in verimi nasil etkilediginin belirlenmesi için de sodyum oleat ile bazi denemeler yapilmistir. - Kullanilan her iki reaktifin de köpürme özelligi oldugu için köpürtüeü ilavesi yapilmamistir. Deneylerde, üç farkli nümerik (sayisal) parametrenin (faktörün) etkisi, istatistiksel deney tasarim yöntemlerinden yararlanilarak incelenmistir. Seçilen istatistiksel tasarim yöntemi, bir "yüzey-cevap yönteini (Response Surface Methodology/RSM)" olan olusturulmasinda, eksenel noktalarin belirlenmesinde kullanilan (1 degeri 2 olarak seçilmistir. Buna göre her parametre için 3 seviye; -a ve +11 eksenel noktalar ile birlikte toplam 5 seviye belirlenmistir. Buna göre toplam 20 deney programlanmistir. Deneylerde etkisi incelenecek 3 parametre, seviyeleri ile birlikte Sekil 9"da verilmistir. Deneylerde etkisi incelenen parametreler; pH, kati orani ve toplayici miktari olarak seçilmistir. Tasarim matrisinin olusturulmasi, sonuçlarin istatistiksel analizi ve matematiksel modellerin olusturulmasinda Design Expert 10.0 paket programindan yararlanilmistir. Tasarim tablosu ve yanit degiskeni olan "Verim (%)" sonuçlari Sekil 109da verilmistir. Sonuçlar yüzen kalsitin beslemeye oranina göre degerlendirilmistir. Tüm parametreler yanit degiskeni için varyans analizine tabi tutulmustur. Analiz sonuçlari %95 güven araligi için incelenmis ve bu güven araliginda etkisi anlamsiz terimler modelden çikarilarak indirgenmis ANOVA tablosu ve model olusturulmustur. Bu tablo olusturulurken, hiyerarsi korunmustur. Flotasyon verimine göre elde edilen varyans analizi sonuçlari, olusturulan indirgenmis ANOVA tablosu, modelin gerçek degerlerle uyumunu gösteren R2 degeri ile birlikte Sekil llide verilmistir. Elde edilen model denklemine bagli tahmini verim degerleri ile deneysel sonuçlarin uyumunu gösterir "Tahmini verilere karsilik Gerçek veriler" grafigi (Predicted/Actual : Tahmini/Gerçek) Sekil l2ide verilmistir. Anova tablosuna bakildiginda (Sekil 11) yanit degiskeni için, deneysel veriler ile model denklemine göre tahmin edilen degerler arasinda uyumun (R2 %93°ün üzerindedir) oldukça yüksek oldugu görülmektedir. Bu durum Sekil l2"de verilen gratikte de görülmektedir. Sekil 13,de etkisi incelenen degiskenlerin yanit degiskeni (Verim; 0/0) üzerindeki ana etkileri grafiksel olarak gösterilmektedir. Sekilden de anlasilacagi üzere kati orani, çalisilan aralikta verim üzerinde çok etkili olmamis ancak diger iki parametre parabolik bir etkiye neden olmustur. Son olarak yaklasik %75°lik pR2 degeri, modelin tahmin gücünün de yüksek oldugunu göstermektedir (Sekil 1 1). Model denklemleri olusturulduktan sonra, kullanilan paket programin ilgili modülleri yardimi ile yanit degiskeni olan "flotasyon verimi" nin en büyüklenmesi hedefine yönelik kosullarin optimizasyonu ve optimuin kosullarda yanit degiskeninin tahininleninesi yapilmistir. Son asamada ise, optimum kosullar olarak önerilen kosullarda yanit degiskeninin dogrulanmasi çalismasi (verifikasyon deneyleri) da gerçeklestirilmistir (Sekil 14). %95 güven araliginda, flotasyon verimi için %39 kati oraninda, pH 9.3'te ve 290 g/t toplayici miktarinda en iyi verimin tahmini %75,92 olarak hesaplanmistir. Bu kosullarda deney tekrari yapilmis ve flotasyon verim orani tahmin edilen %75,92 degerine yakinligi, deneylerin tekrarlanabilirligini ve modelin tahmin gücünü; özet olarak olusturulan modelin basarisini göstermektedir. Daha önce mikroorganizma metabolitlerinin yapilari itibariyle (amfipatik) yüzey gerilimini düsürdügü belirtilmistir. Bu durum biyoreaktiflerin yüzey aktif maddeler olarak Ilotasyon proseslerinde farkli amaçlar için kullaniin potansiyelini göstermistir. Önerilen patent çalismasinda literatüre kazandirilan yenilikçi kisim; mikroorganizma inetaboliti olan sürfaktinin kalsit ve manyezit gibi karbonatli mineral Ilotasyonunda toplayici olarak kullanilabilecek olmasidir. Özellikle verim ve flotasyon sartlari açisindan sagladigi avantajlar, önerilen bu biyoreaktifi endüstriyel ölçekte oleata çok ciddi bir rakip haline getirmektedir. Sürfaktin biyoreaktifinin klasik karbonat toplayicisi olan oleata ciddi bir rakip haline getiren avantajlari, Ilotasyon asamalarina göre asagida özetlenmistir. - Pulp hazirlama: pH ve sicaklik açisindan daha ilimli kosullar gerektirmektedir. - Toplayici ilavesi: Ton cevher basina göre tüketimi oleata göre çok azdir (1/5- 1/10 arasi) - Sartlandirma: Oleat ile minimum 15 dakika sartlandirma gerekirken sürfaktinle 4 dakikalik sartlandirma yeterlidir. - Flotasyon süresi: Flotasyon kinetiginin henüz deneysel çalismasi yapilmamis olmasina ragmen oleat Ilotasyonuna göre çok hizli oldugu gözlemlenmistir. - Verim: Çalisilan kalsit numunesinde biyoreaktiIle elde edilen verim, klasik reaktife göre çok daha yüksektir. nutrient agar (g/L; et ekstrakti 1 g, pepton 5 g, sodyum klorür 5 g, maya özütü 2 g, agar 15 g) ile Baci/Ius subtilis MN728539 bakterisinin stok kültürlerinin oasailanmasi, 24 saat, 35°C'de, 150 rpm nutrient broth ortaminda (g/L; et ekstrakti 1, pepton 5 g, sodyum klorür 5 g, maya özütü 2 g) inkübasyona birakilmasi, steril edilmis mineral tuz ortamina (g/L; amonyum klorür 15 g, potasyum dihidrojen fosfat 4.3 g, dipotasyum hidrojen fosfat 3.4 g, potasyum klorür 1.1 g, sodyum klorür 1.1 g, maya özütü 0.5 g, kalsiyum klorür 0.24 g, çinko sülfat heptahidrat 0.29 g, mangan sülfat monohidrat 0.17 g, magnezyum sülfat heptahidrat 0.5 g, glikoz 20 g) asi kültürden %2 oraninda inoküle edilmesi, °C'de ve 150 rpm'de en az 72 saat inkübasyona birakilmasi (20) sonucu ham biyoreaktifin hazirlanmasi, inkübasyon sonrasi mineral tuz ortaminda gelisen mikroorganizmanin +4 "C'de en az 15 dakika 10000 rpm'de santrifüj edilerek ortamdan uzaklastirilip süpernatant elde edilmesi. 2 N HCI ile spernatantin pH'sinin Z'ye düsürülmesi santrifüj tüplerine aktarilarak +4°C'de 10 dakika 10.000 rpm'de santrifüj edilmesi süpernatantin atilarak pellet üzerine etil asetat eklenmesi, pelletin iyice çözünene kadar vortekslenmesi, santrifüj tüplerine aktarilarak +4°C'de 10 dakika 10.000 rpm'de santrifüj edilmesi, olusan süpernatantin ayri bir santrifüj tüpüne alinarak konsantratörde kurutulmasi, elde edilen biyosürfektanin Fourier Dönüsümlü Kizilötesi Spektroskopisi analizinin yapilmasi elde edilen biyosürfektanin Nükleer manyetik rezonans Analizinin vaoilmasi yüzdürme deneylerinde kullanilacak karbonat numunesinin kapali devre ögütülme ile 0.150 mm'ye kadar ögütülmesi karbonat numunesinin X isini difraksiyon analizlerinin yapilmasi X isini floresan spektrometresi kullanilarak karbonat numunesinin minör element analizinin yapilmasi ve Karbonat (MgC03/CaC03) minerali flotasyonuna biyoreaktifin toplayici olarak ilave edilmesi Hava verilerek yüzen ürünün alinmasi islem basamaklarindan olusmaktadir. TR TR TR