Isıl önişlemin bir çinko karbonat cevherinin hidrometalurjik olarak işlenmesi üzerine etkileri

Bu çalışmanın birinci adımında, Yahyalı (Kayseri) bölgesine ait bir çinko karbonat (simitsonit, ZnCO3) cevher numunesinin (%24,22 ZnO) sodyum hidroksit çözeltilerindeki çözünme davranımı X-ışını kırınımı (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (SEM-EDS), ısıl (TG/DTA) ve kimyasal analiz yöntemleri kullanılarak farklı deneysel koşullar altında ayrıntılı bir biçimde incelenmiştir. Sodyum hidroksit çözeltisi derişiminin 1 M'den 4 M'ye artırılmasıyla çinko çözünme oranı değerinin sürekli olarak yükseldiği gözlenmiş ve %70,7 ile %66,5'lik en yüksek çinko çözünme oranı değerlerine sırasıyla 25°C ile 90°C sıcaklıktaki 4 M NaOH çözeltilerinde 60 dakika süreyle yapılan çözme işlemleri sonrasında ulaşılmıştır. Diğer taraftan, çözeltiye alma süresinin 15 dakikadan 60 dakikaya yükseltilmesiyle çinko çözünme oranı sırasıyla %40,0'dan %67,2'ye yükselmekte, ancak sürenin 240 dakikaya uzatılmasıyla çinko çözünme oranı %63,0'a düşmektedir. Cevher numunesi ile çözme işlemleri sonrasında oluşan liç artıklarına uygulanan XRD, FT-IR, TG/DTA ve kimyasal analizler, numune içindeki simitsonit fazının gang minerallerine karşı seçimli bir biçimde çözündüğünü ve daha yüksek sıcaklık (90°C) ile daha uzun çözeltiye alma süresinde (240 dakika) çinko çözünme oranlarında gözlenen düşüşlerin liç çözeltileri içinde sırasıyla çinko oksit ile kalsiyum zinkat fazlarının oluşumundan kaynaklandığını göstermiştir. Çalışmanın ikinci adımında, cevher numunesinin DTA eğrisi dikkate alınarak seçilen farklı sıcaklıklarda (250, 400, 450, 550, 650, 750 ve 900°C) yapılan ısıl önişlemleri takiben numunede meydana gelen yapısal değişimler XRD, FT-IR ve TG/DTA analizleri kullanılarak açığa çıkarılmıştır. Daha sonra, ısıl önişlem uygulanan cevher numunelerindeki çinkonun sodyum hidroksit çözeltilerindeki çözünme oranları belirlenerek farklı sıcaklıklardaki ısıl önişlemlerin sodyum hidroksit liçi üzerindeki etkileri kıyaslamalı bir biçimde gösterilmiştir. 250°C'deki ısıl önişlem cevher numunesinde herhangi bir yapısal değişime sebep olmazken 450°C'de yapılan ısıl önişlem numunedeki simitsonitin tümünü çinko oksite dönüştürmektedir. Daha yüksek sıcaklıklardaki ısıl önişlemler ile sodyum hidroksit çözeltilerinde çözünmeye karşı daha dirençli olan ZnFe2O4 ve Zn2SiO4 gibi fazlar oluşmakta ve bunun sonucunda da cevher numunesinin 4 M NaOH çözeltisinde %70,7 olan çinko çözünme oranı, 450°C ve 900°C'de gerçekleştirilen ısıl önişlemler sonrasında sırasıyla %62,0 ve %31,3'e gerilemektedir. Çinkoya ek olarak ısıl önişlemlerin cevher numunesi içindeki kurşun ile kadmiyumun çözünme oranları üzerinde oluşturduğu değişimler de bu tez kapsamında sunulmuştur. Son adımda ise hem orijinal numune hem de 450°C'de ısıl önişlem uygulanan numunenin 4 M NaOH çözeltilerinde çözeltiye alınmaları sonrasında oluşan yüklü çözeltilerindeki çinkonun çöktürme yoluyla elde edilebilirliğine yönelik kıyaslamalı deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiş ve yüklü çözeltilerdeki çinkonun, derişik sülfürik asit ilavesiyle, sırasıyla %96,0 ve %84,1 verimle, farklı morfolojilere ve kristal boylarına sahip çinko oksit katıları olarak çöktürülebileceği bulunmuştur.