LEE- Cevher Hazırlama Mühendisliği-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19233

Gözat

Konu "baz metaller" ile LEE- Cevher Hazırlama Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Toplu sülfür konsantresinden hidrometalurjik yöntemlerle bakır ve çinko kazanımı
    (İTÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025) Toprak, Havva Mine ; Baştürkcü, Hüseyin ; 505221103 ; Cevher Hazırlama Mühendisliği
    Bu tez çalışmasında, temiz enerjiye geçiş, elektrifikasyon ve döngüsel ekonomi hedefleri doğrultusunda stratejik öneme sahip metallerden olan bakır ve çinkonun, toplu sülfür konsantresi içerisinden hidrometalurjik yöntemler ile kazanılması, optimum proses parametrelerinin belirlenmesi ve proses akım şemasının oluşturulması üzerinde çalışılmıştır. Çalışma kapsamında Balıkesir'in Bigadiç ilçesinde faaliyet gösteren Polimetal Madencilik'in Gediktepe Madenine ait, üretim planına dahil edilmeyen ancak ekonomik potansiyel taşıyan Enrich zonundan alınan ve flotasyon ile zenginleştirilmiş, toplu Cu-Zn sülfür konsantresinden bakır metali ve çinko sülfat üretimi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, doğrudan kavurma, sülfatlayıcı kavurma, eklenti varlığında sülfatlayıcı kavurma, çözündürme, sementasyon ve çöktürme gibi çeşitli hidrometalurjik prosesler uygulanmıştır. Ayrıca, ekonomik değer taşıyan altın ve gümüşün kazanımı amacıyla, 24 saatlik sodyum siyanür liçi deneyleri de gerçekleştirilmiştir. Numunenin mineralojik analizine bakıldığında yüksek Fe içeriği dikkat çekmiş, Fe içeren mineral fazlarının manyetit gibi H2SO4 ortamında çözünmeyen bir yapıya kavuşturulması ve Fe çözünmesinin minimum seviyede tutulması amaçlanmıştır. Bu kapsamda ilk olarak, 700-850oC arasında farklı sıcaklık ve sürelerde doğrudan kavurma deneyleri gerçekleştirilmiş ve H2SO4 ortamındaki çözünme verimleri irdelenmiştir. Ancak bu yöntemde yüksek H2SO4 tüketimi ve sıcaklık gereksinimi sebebiyle, alternatif proseslere yönelme ihtiyacı doğmuştur. Doğrudan kavurmanın ardından Cu ve Zn'nin seçimli bir şekilde sülfat formuna geçirilerek suda çözünebilir hale gelmesi amacıyla 500-700oC arasındaki farklı sıcaklık ve sürelerde sülfatlayıcı kavurma deneyleri gerçekleştirilmiş ve H2SO4 çözünme verimleri irdelenmiştir. 500-600oC sıcaklık aralığında ortalama %80 Cu ve Zn çözünme verimleri elde edilmiş, sıcaklık ve süre değişimlerinin çözünme üzerinde anlamlı fark yaratmadığı gözlenmiştir. Fe çözünme verimi açısından ise en düşük çözünmenin 700 °C sıcaklıkta gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ardından uygulanacak proseslerdeki liç kinetiği göz önünde bulundurulduğunda Fe çözünme veriminin en düşük olduğu uygulama tercih edilmiştir. Sülfatlayıcı kavurma sonrasında, literatürle uyumlu olarak, yapılacak alkali sülfat eklemesinin Cu ve Zn çözünme verimlerini artırması amacıyla farklı oranlardaki Na2SO4 eklentisi varlığında 700oC sıcaklık ve 1 saat süre ile sülfatlayıcı kavurma deneyleri gerçekleştirilmiş, optimum eklenti varlığında farklı süre ve katı-sıvı oranlarında çözünme verimleri irdelenmiştir. %5 Na2SO4 eklentisi ile Cu ve Zn çözünme verimlerinin %8 artış görülmüş, 30 dakikayı aşan liç sürelerinde ve 1/10'i aşan katı-sıvı oranlarında çözünme verimlerinde ciddi bir düşüş gözlenmiştir. %5 Na2SO4 eklentisi, 700oC sıcaklık ve 1 saat süre ile sülfatlayıcı kavurma ardından 10 g/L H2SO4 konsantrasyonu, oda sıcaklığı, 30 dakika çözündürme süresi ve 1/10 katı-sıvı oranında liç işlemi sonrası elde edilen yüklü çözeltideki Cu ve safsızlık yaratan diğer metallerin (Cd, Bi, Sb, vb.) katı forma geçerek ayrılması amacıyla Zn ile sementasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. İlk 10 dakika içerisinde oldukça hızlı bir sementasyon verimi gerçekleştiği görülmüştür. 10 dakika sonucunda %87,5 olan Cu sementasyon verimi, 30 dakika sonucunda %94'e ulaşmıştır. Sement ürünün %76,4 Cu, %8,3 Zn ve %0,53 Fe içerdiği tespit edilmiştir. Bakırca zengin çözeltiden bakırın kazanılması amaçlanarak, Zn sementasyonu ile elde edilen sement ürün üzerinde 50 g/L H2O2 ve 100 g/L H2SO4 ile liç işlemi uygulanmış ve ardından çözeltiye demir hurdası eklenerek sementasyonla daha zengin bir bakır sementi elde edilmiştir. Bakır sementlerinin kimyasal analiz sonuçlarına göre %91,2 Cu, %0,01 Zn ve %2,02 Fe içeriği tespit edilmiştir. Zn sementasyonunda elde edilen yüklü çözeltiden ZnSO4 elde etmek amacıyla, kontrollü bir şekilde buharlaştırılması sağlanmış olup, %94 saflıkta ZnSO4.7H2O üretilmiştir. Sülfatlayıcı kavurma ve seyreltik H2SO4 liçi sonrası elde edilen liç kekine, içerisinde bulunan altın ve gümüşün kazanımı amacıyla, 4 g/L NaCN konsantrasyonu, 1/3 katı-sıvı oranı ve 24 saat süre ile NaCN liçi uygulanmıştır. %64,4 Au çözünme verimi elde edilmiş, %6,9 gibi düşük Ag çözünme verimi gözlemlenmiştir. Çözünmeyen altının kararlı demir yapıları içerisinde hapsolduğu veya Au ve Ag tane serbestleşmesinin sağlanamamış olduğu düşünülmektedir. Ag açısından ise, Ag tanelerinin %1 Pb içerikli mineral kristal kafesi içerisinde bulunduğu yorumu yapılmaktadır.