Mersin yöresi krom atıklarının zenginleştirilebilme olanaklarının araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, Mersin'de bulunan ve ekonomik değeri olmayan krom zenginleştirme tesisi atıklarında bulunan kromitin uygun yöntemler kullanılarak geri kazanılması ile sanayinin ihtiyacına uygun krom içeren hammadde üretilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda bölgedeki zenginleştirme tesisinden alınan kromit atıklarının kimyasal ve mineralojik tanımlanması yapıldıktan sonra gravite yöntemleri ile zenginleştirme işlemleri uygulanmıştır. Ayrıca kimyasal zenginleştirme işlemi olarak krom atığında bulunan, nikel ve kobalt elementlerinin kazanımına yönelik olarak asit liçi yapılmıştır. Deneyler öncesinde atığın karakterizasyon çalışmaları kapsamında cevherin tane boyut dağılımı, kimyasal bileşimi, mineralojisi ve tane boyuna bağlı olarak mineral serbestleşme oranı incelenmiştir. Mersin İli sınırları içerisinde bulunan krom zenginleştirme tesisine ait atık numunesinin tanımlanması amacıyla temsili numuneler üzerinde XRD, SEM-MLA analizi, cevher mikroskobu, kimyasal analiz ve yoğunluk tayini testi yapılmıştır. Kimyasal analiz sonucuna göre Cr2O3 tenörü %1,15'tir. XRD analizi numunelerin mineral bileşimlerinin yaygın olarak lizardit (Mg3Si2O5(OH)4), brusit (Mg(OH)2) ve kromit (Fe2+Cr2O4) içerdiğini göstermiştir. Cevher mikroskobu ile uyumlu olarak, örnekte kromit, manyetit, pirit mineralleri, ilmenit ve altere mineraller tespit edilmiştir. SEM-MLA analiz raporuna göre, -38 µm fraksiyonu göz ardı edildiğinde, tüm örneklerde serpantin grubu minerallerinin (%91,22) baskın olduğu, daha az miktarda ise manyezit (%2,45), kromit (%2,18), klinoklor (%1,37) ve diğer minerallerin bulunduğu görülmüştür. Beklendiği gibi, tane boyu azaldıkça kromit serbestleşme oranı artmaktadır. -500+300 µm fraksiyonunun serbestleşmesi %2,58 iken, -75+53 µm parçacık boyutunun serbestleşmesi %71,60'a kadar çıkmaktadır. Mineral serbestleşme analizi sonuçlarına göre, kromit çoğunlukla serpantin grubu minerallerle ilişkili olup, daha az miktarda manyezit, klinoklor, Fe-oksitler ve eser miktarda diğer minerallerle birlikte bulunmaktadır. Zenginleştirme çalışmaları kapsamında, değerlendirilecek atıkların sallantılı masa ve MGS kullanılarak % Cr2O3 tenör içeriğinin artırılmasına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Boyut parametresi denenerek yapılan sallantılı masa çalışmaları sonucunda -500+300 µm tane boyunda %8,2 Cr2O3 içeren konsantre %44,79 geri kazanımla elde edilirken, -300+150 µm tane boyunda %44,17 Cr2O3 içerikli konsantre %38,16 verimle elde edilmiştir. -150+75 µm tane boyunda %48,90 Cr2O3 içeren konsantre %55,52 verim ile alınmıştır. Multi Gravity Separatör (MGS) ile 160 devir/dakika'da -75 µm tane boyutunda %26,40 Cr2O3 içerikli konsantre elde edilmiştir. Numune içeriğinde 2604,2 ppm nikel, 70,1 ppm kobalt tespit edilmiş olup, yapılan literatür çalışmaları neticesinde içeriğin lateritik tipte nikel cevherleşmeleri ile uyumlu olduğu görülmüştür. Deneyde kullanılan asit türleri HCl, H2SO4 ve HNO3 olup, farklı asit konsantrasyonlarında (0-7 mol arasında), farklı asit liçi sıcaklıklarında (40, 60, 80°C) farklı sürelerde (30, 60, 120, 180, 240 dk) ve katı:sıvı oranlarında (1:2, 1:5, 1:10, 1:15 ve 1:20) deneyler yapılmıştır. 3 M H2SO4 çözeltisi ile 1/15 katı sıvı oranında, 450 devir/dakika hızla, 80oC sıcaklıkta, 1 saat boyunca manyetik karıştırıcı da karıştırılan numunedeki, nikelin çözeltiye geçme verimi %70'den fazla olurken kobaltın %50'den fazlasının liç çözeltisine alındığı belirlenmiştir.