Sülfürlü bakır konsantresinin asidik ortamda yükseltgen etkisinde liç koşullarının ve solvent ekstraksiyonunun araştırılması

Bu tez çalışmasında kullanılan bakır konsantresi ETİ Bakır (Siirt, Türkiye) flotasyon tesisinden alınmıştır. Birinci sistemde yapılan çalışmalarda yükseltgen olarak hidrojen peroksit (H2O2) kullanılarak hidroklorik asit (HCl) ortamında organik madde olarak 2-propanol ve inorganik bileşik olarak NaCl ilavesi incelenmiştir. Karıştırma hızı, H2O2, sıcaklık, HCl derişimi ve katı/sıvı oranı gibi liç parametrelerinin bakır (Cu) çözünme verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. 600 dev/dak karıştırma hızı, 2 M H2O2, 0,5 M HCl, 50°C, 240 dak süre ve -106+75 µm tane boyutu fraksiyonu ile %54,55'lik maksimum bakır ekstraksiyonu elde edilmiştir. NaCl ve 2-propanol konsantrasyonunun etkisini incelemek için katı/sıvı oranı, karıştırma hızı, sıcaklık, HCI derişimi, H2O2 derişimi ve liç süresi sabit tutulup deneyler yapılmıştır. Sonuç olarak, NaCl ilavesiyle bakır ekstraksiyonu %58,11'e ulaşmıştır. Bakır ekstraksiyon verimi 2-propanol ilavesi durumunda %94,25'e ulaşmaktadır. Kinetik değerlendirme yapılarak Cu'nun H2O2-HCl ortamında çözünmesinin karışık model ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. Aktivasyon enerjisi 77,14 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. 2-propanol ilavesi, reaksiyonun ürün tabakasından difüzyon kontrolü altında olduğunu göstermiş ve aktivasyon enerjisini 67,98 kJ/mol'e düşürmüştür. İkinci sistemde, sülfürik asit (H2SO4) ortamında H2O2 kullanılarak polar çözücüler olarak asetik asit (CH3COOH) ve etanolün Cu çözünme verimi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu polar çözücülerin küçük bir miktarı, Cu çözünme verimini önemli ölçüde iyileştirmiştir. Sıcaklık, karıştırma hızı, H2O2 konsantrasyonu, katı/sıvı oranı, H2SO4 konsantrasyonu ve tane boyutu gibi liç parametreleri incelenmiştir. 2 M H2O2, 600 dev/dak karıştırma hızı, 50°C, 1 M H2SO4, 240 dak liç süresi ve -75+53 µm tane boyutu fraksiyonu ile en yüksek Cu çözünme verimi %76,33 olarak elde edilmiştir. Etanol ve asetik asit konsantrasyonunun etkisini araştırmak için karıştırma hızı, katı/sıvı oranı, tane boyutu, H2O2 konsantrasyonu, sıcaklık ve H2SO4 konsantrasyonu sabit tutulup deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, 2 M asetik asit ilave ettikten sonra 180 dak süre içerisinde Cu çözünme verimini %99,03'e arttırırken, 2 M etanol eklendiğinde sadece 90 dak süre içerisinde ise %100'e kadar ulaştığını kanıtlamıştır. Çözünme reaksiyonunun karışık kinetik model ile tanımlandığı bulunmuştur. Aktivasyon enerjisi 54,37 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Asetik asit ve etanol ilavesi, ürün tabakasından difüzyonla kontrol edilen reaksiyonu önermiştir. Solvent ekstraksiyon çalışmalarında, 50 °C'de, 1 M H2SO4 kullanılarak yapılan liç deneylerinden elde edilen sülfatlı çözelti kullanılmıştır. Çözelti içerisinde bulunan Cu'nun solvent ekstraksiyonu ile çözeltiden ayrılması amaçlanmıştır. Deneysel çalışmalarda, pH, O/A değeri, seyreltici tipi ve ekstraktant konsantrasyonu değiştirilerek solvent olarak LIX-984N kullanılarak Cu ekstraksiyonu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Her bir parametrenin etkisi incelenirken, diğer parametreler sabit tutulmuştur. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda denge pH'ı arttıkça Cu'nun organik faza alınma miktarı da artmaktadır. O/A değeri artıkça organik faza alınan Cu+2 miktarı artmaktadır. Ekstraktantların hacimsel yüzdeleri %3'ten %9'a arttıkça Cu'nun organik faza alınma miktarı da artmaktadır. H2SO4 derişimi arttıkça sıyırma verimleri artmaktadır.