İki kademeli liç ile kalkopirit konsantresinden metallerin ekstraksiyonu

Sülfürlü cevherlerden ve konsantrelerden bakır üretimi, önemli ölçüde yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilen izabe işlemlerini içeren pirometalurjik tekniklerle yapılmaktadır. Kalkopirit konsantresinden pirometalurjik yöntemlerle bakırın üretimi, matın elde edilmesi ve takiben mattan konvertisaj işlemiyle blister bakırın elde edilmesi temel aşamalarından meydana gelir. Ancak, bu yüksek sıcaklık proseslerinin çevreye olan zararları sadece SO2 gazlarını içeren emisyonlar açısından değil aynı zamanda arsenik, antimon ve diğer ağır metal kirliliğine de yol açması gibi sorunları oluşturmaktadır. Dünya bakır üretiminin %80'i sülfürlü bakır cevherlerinden ve kalan bakırın %20'lik bölümü ise oksitli cevherlerinden hidrometalurjik prosesler ile üretilmektedir. Bakır üretimi sırasında atmosferik kirliliği minimize etmek için kalkopirit konsantresinin liçi yıllardan beri alternatif bir seçenek olarak değerlendirilmektedir. Hidrometalurjik bakır üretiminde, bakır liç işlemi ile çözeltiye alındıktan sonra solvent ekstraksiyon ve elektrokazanım yöntemleri ile metalik olarak geri kazanılmaktadır. Kalkopirit, çoğu sülfürlü mineral gibi çözünmeyen kovalent yapılı bağlara sahip olmasından dolayı bozunması için güçlü oksidantlara ihtiyaç gösterir. Ancak, oksitleyici reaktanların kullanılması seçimli olmayan liç işlemi, düşük metal ekstraksiyonu (partikül yüzeyinde S2- nin S°'a yükseltgenmesinden kaynaklanan elementel sülfür oluşumu) gibi olumsuzlukları da beraberinde getirmektedir. Bu çalışmada, iki kademeli bir liç prosesi ile kalkopirit konsantresinden hidrometalurjik olarak seçimli metal ekstraksiyonu gerçekleştirildi. Birinci kademe liç aşamasında kalkopirit konsantresi hidrojen peroksit varlığında oksalik asit ile liç edildi. Birinci kademe liçin optimum şartları 100 g/L H2C2O4, 3 M H2O2, 45 ºC liç sıcaklığı, 400 dev/dk karıştırma hızı, 25 mL/g sıvı-katı oranı ve 120 dk liç süresi olarak belirlendi. Bu şartlar altında kalkopiritten çözünen bakır ve demir miktarı sırasıyla %1,6 ve %65,5 olarak belirlendi. İkinci kademe liç prosesinde, birinci kademe liç artığı bakır ekstraksiyonu için HCl ile liç edildi. Optimum liç şartları şu şekilde belirlendi: HCl konsantrasyonu 5M, liç sıcaklığı 45 ºC, karıştırma hızı 400 dev/dk, sıvı-katı oranı 25 mL/g ve liç süresi 120 dk. Bu şartlar altında bakır ekstraksiyon ürünü %75 civarında elde edilirken çözeltiye geçen demir % 4 civarında olduğu belirlendi. Sonuç olarak kalkopirit konsantresinden metallerin seçimli olarak liçi, bakır ve demir oksalat bileşiklerinin çözünürlük farkına dayanarak iki kademeli liç prosesi ile yapılabileceği ortaya konulmuştur.