Etkin yükseltgenler varlığında kalkopiritin basınç liçinin incelenmesi

Sülfürlü cevherlerden ve konsantrelerden bakır üretimi, önemli ölçüde yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilen izabe işlemlerini içeren pirometalurjik tekniklerle yapılmaktadır. Artan çevresel duyarlılık ve çeşitli ekonomik faktörler nedeniyle, sülfürlü cevherlerden bakır üretimi için sürekli olarak alternatif yöntemler araştırılmaktadır. Araştırılan alternatif yöntemler içerisinde sulu ortamda gerçekleştirilen liç proseslerini içeren hidrometalurjik tekniklerin bakır üretimi amacıyla kullanımı en önemli yeri tutmaktadır. Sülfürlü konsantrelerden bakırın ekstraksiyonu için geliştirilmiş olan ticari hidrometalurjik prosesler mevcut olup, bu prosesler mekanik aktifleştirme, etkin oksidatif liç kademesi ve liç sonrası elde edilen çözeltilerin arıtımı gibi yüksek maliyetli adımlara ihtiyaç duyan yöntemlerdir. Hidrometalurjik proseslerle kompleks sülfürlü bakır konsantrelerinin işlenmesi sırasında genellikle karşılaşılan en önemli problemler, düşük ekstraksiyon verimi ve elde edilen liç çözeltilerinin bakır yanında yüksek konsantrasyonlarda demir içermesidir. Ekstraksiyon veriminin düşük oluşunun en önemli nedeni, oksidatif liç işlemi sırasında kalkopirit yapısındaki sülfür kükürdünün önemli ölçüde metalik kükürde yükseltgenmesi sonucu partikül yüzeyinde meydana gelen pasifleşme etkisidir. Diğer taraftan asidik şartlarda yürütülen bir liç prosesinde çözeltiye geçen demir miktarlarının yüksek oluşu da kaçınılmaz bir durumdur. Bu problemlerin aşılabilmesi için en uygun yol, liç işleminin yüksek sıcaklık ve basınç altında oluşturulan etkin oksidasyon şartlarında gerçekleştirilmesidir.Bu çalışmada yükseltgen ortamın sağlanması için oksijenin yerine sulu ortamda çözünebilen ve oksidasyon kabiliyeti oldukça yüksek olan hidrojen peroksit ve persülfatlar gibi materyallerin bir basınç liçi reaktöründe kullanılabilme imkânları araştırılmıştır. Bunun için iki farklı tesisten elde edilen kalkopirit konsantrelerinden (Küre ve Ergani) bakırın ekstraksiyonu için bir basınç liçi reaktöründe çeşitli persülfat tuzları, hidrojen peroksit ve oksijen ile farklı şartlar altında oksidatif liç deneyleri gerçekleştirildi. Ergani konsantre tesisi yakın zamanda faaliyetlerine son verdiği için, temel deneyler Küre kalkopirit konsantresine yoğunlaştırılmıştır. Deneysel çalışma ön denemeler, cevap yüzey yöntemi (RSM) ile gerçekleştirilen dizayn deneyleri ve bakır ekstraksiyon verimini arttırmaya yönelik deneyler olmak üzere üç ana bölümden oluşmaktadır. Ayrıca metallerin ekstraksiyon mekanizmalarının ortaya konulabilmesi için liç öncesi ve sonrası mineralojik faz analizleri, partikül boyut dağılımı ölçümleri ve yüzey analizleri gibi çeşitli incelemeler gerçekleştirilmiştir.Yapılan deneysel çalışmalar, araştırılan liç vasıtaları içerisinde en iyi sonuçların amonyum persülfat kullanımıyla elde edildiğini göstermiştir. Cevap yüzey yöntemi (RSM) ve merkez kompozit dizayn (CCD) modeli kullanılarak optimize edilmiş şartlar altında (105 ?C liç sıcaklığı; 308 g/l APS konsantrasyonu; 0.78 ml/g reaktör doluluk kesri; 11 sıvı/katı oranı; 180 dk liç süresi; 500 devir/dk karıştırma hızı) Küre konsantresinden % 63.50 Cu ekstraksiyonu gerçekleşirken demirin çözünme yüzdesi % 24.04 olarak belirlenmiştir.Ekstraksiyon verimini artırmaya yönelik yapılan çalışmalarda ileri derecede bir öğütmeyle gerçekleştirilen bir mekanik aktifleştirmeyi takiben amonyum persülfat ile yapılan bir liç işlemiyle Küre kalkopirit konsantresinden bakır ekstraksiyon veriminin % 86.65'e kadar çıkarılmasının mümkün olduğu belirlenmiştir. Bu şartlarda demirin % 34.12'sinin çözeltiye geçtiği belirlenmiştir. Ekstraksiyon verimini artırmaya yönelik yapılan diğer bir çalışmada ise amonyum persülfat ile birlikte amonyağın kullanılabilme imkânları araştırıldı. % 22.5 gibi oldukça yüksek miktarlarda amonyağın kullanıldığı deney şartlarında, bakırın % 93 civarında ekstrakte edildiği ve çözeltiye geçen demirin tayin sınırlarının altında kaldığı belirlendi.Anahtar Kelimeler:Bakır, Kalkopirit konsantresi, Basınç liçi, Persülfatlar, Hidrojen peroksit, Oksidasyon