Sülfürlü olmayan bir çinko cevherinin amonyak liçiyle değerlendirilmesi

Bu çalışmada, tanımlanmasını takiben, Yahyalı (Kayseri) bölgesine ait sülfürlü olmayan bir çinko (simitsonit) cevherinin (DDM), sulu amonyak çözeltilerindeki çözünme davranımı (aynı bölgeye ait kimyasal ve mineralojik bileşimi farklı bir simitsonit cevheriyle (KM) birlikte) detaylı bir biçimde incelenmiş ve farklı deneysel koşullarda gerçekleştirilen çözme işlemleri sonrasında oluşan yüklü çözeltilerinden çeşitli çinko bileşiklerinin çöktürme (ve/veya kalsinasyon) yoluyla elde edilebilme koşulları ortaya çıkarılmıştır. Yapılan kimyasal, X-ışını kırınımı (XRD) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) analizleri, deneysel çalışmalarda kullanılan DDM (%28,70 ZnO) ile KM (%23,73 ZnO) numunelerinin sülfürlü olmayan tipteki simitsonit (ZnCO3) cevher numuneleri olduğunu ve bunların karbonatlı ana gang minerallerinin de sırasıyla kalsit (CaCO3) ve dolomit (CaMg(CO3)2) olduğunu göstermiştir. Cevher numunelerinin oda sıcaklığındaki sulu amonyak çözeltilerinde farklı koşullarda (NH3 derişimi: 1-13,3 M, karıştırma süresi: 15-120 dakika, katı/sıvı oranı: 0,075-0,50 g kuru katı/mL çözelti) ZnCO3 + NH3 → Zn(NH3)4+2 + CO3-2 genel tepkimesi uyarınca çözeltiye alınmaları neticesinde, seçilen optimum koşulda (4 M NH3 derişimi (başlangıç NH3/Zn mol oranı: 7,52), 90 dakika karıştırma süresi ve 0,15 g/mL katı/sıvı oranı) DDM numunesindeki çinkonun %76,2'si (kadmiyumun %80,4'ü) ve KM numunesindeki çinkonun ise %50,8'i (kadmiyumun %45,4'ü) çözelti fazına alınabilmektedir. Çalışılabilecek en yüksek 13,3 M amonyak derişiminde (NH3/Zn mol oranı: 25,08) ise DDM ve KM numuneleri için sırasıyla %79,7 Zn (%87,6 Cd) ve %65,3 Zn (%61,7 Cd) olan en yüksek çözünme oranı değerlerine ulaşılmıştır. Çözeltiye alma deneyleri sonrasında elde edilen çözünmeden kalan katılar (liç artıkları) üzerinde gerçekleştirilen kimyasal, XRD ve FT-IR analizleri, sulu amonyak çözeltisinin, karbonatlı ana gang minerallerine karşı, çinko cevher minerali olan simitsoniti seçimli olarak çözelti fazına alabildiğini göstermektedir. Amonyak derişimi yanında, bu tez çalışması kapsamında, karıştırma süresi ve katı/sıvı oranının etkileri de detaylı bir biçimde çalışılmıştır. Çalışılan tüm deney koşullarında DDM numunesi için daha yüksek çinko (ve kadmiyum) çözünme oranı değerleri elde edilmesi nedeniyle, gerçekleştirilen çöktürme deneylerinde DDM numunesinin çözeltiye alınmasıyla oluşan yüklü çözeltiler kullanılmıştır. Çöktürme deneylerinde, sabit 7,52 NH3/Zn mol oranında DDM numunesinin (daha fazla miktarda çinko içeren katı eldesi amacıyla) artan katı/sıvı oranı değerlerinde çözeltiye alınması sonrasında elde edilen ve "N60" (4 M NH3 çözeltisinde ve 0,15 g/mL katı/sıvı oranında çözme sonrası elde edilen yüklü çözelti), "N120" (8 M NH3 çözeltisinde ve 0,30 g/mL katı/sıvı oranında çözme sonrası elde edilen yüklü çözelti) ve "N200" (13,3 M NH3 çözeltisinde ve 0,50 g/mL katı/sıvı oranında çözme sonrası elde edilen yüklü çözelti) olarak isimlendirilen yüklü çözeltiler kullanılmıştır. Çöktürme işlemleri, her bir yüklü çözeltinin, ayrı ayrı, 50°C-150°C aralığındaki farklı sıcaklıklarda tümüyle kuruluğa kadar ısıtılmasıyla gerçekleştirilmiş olup her üç yüklü çözeltiden de 50°C'de tümüyle kurutma yoluyla çok düşük miktarlarda hidrozinkit içeren oldukça saf çinko amin karbonat (Zn(NH3)(CO3)) çökeltisi elde edilmiştir. 150°C'de tümüyle kurutma yoluyla ise N60 çözeltisinden saf, N120 çözeltisinden çok düşük miktarlarda çinko amin karbonat içeren oldukça saf ve N200 çözeltisinden ise kayda değer miktarda çinko amin karbonat içeren hidrozinkit (Zn5(CO3)2(OH)6)) katısı elde edilmiştir. Aynı koşullarda gerçekleştirilen deneyler sonrasında farklı çinko çökeltilerinin eldesinin, kullanılan yüklü çözeltilerin farklı miktarlarda amonyak, karbonat ve çinko içermesinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Diğer taraftan, 50°C'de tümüyle kurutma yoluyla N60, N120 ve N200 çözeltilerinden elde edilen çinko çökeltilerinin 450°C'de kalsinasyonuyla da kristal boyutları sırasıyla 27, 28 ve 34 nm olan tek faz çinko oksit katıları elde edilebilmiştir. Son olarak, bu çalışmada, elde edilen tüm deneysel bulgular ışığında, ülkemizde kayda değer miktarlarda rezervleri bulunan simitsonit cevherlerinden hidro(/piro)metalurjik yöntemlerle farklı çinko bileşiklerinin eldesine yönelik bir akım şeması önerisinde de bulunulmuştur.