3
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Refrakter altın cevherlerinin tanımlayıcı liç tekniği ile biyooksidasyona uygunluğunun araştırılması
Hidrometalurjik proseslerin birçoğu heterojen reaksiyonlardan ibarettir. Bu reaksiyonların hızı öncelikle liç sisteminin hidrodinamiğine (karıştırma ve difüzyon gibi) ve sistemde mevcut bileşenlerin kimyasal etkileşimlerine bağlı olduğundan, cevher içinde olabilecek farklı mineral yapılarının proses verimlerine olan etkileri oldukça fazladır. Bundan dolayı, özellikle altın liçi söz konusu olduğunda, uygulanacak proses seçiminde mineralojik analiz büyük bir önem taşımaktadır. Tanımlayıcı liç tekniği (Diagnostic Leaching Techquie), Anglo American Research Laboratories (AARL) tarafından altın cevherlerinin mineralojik özelliklerinin saptanması için geliştirilmiş, seri olarak gerçekleştirilen birbirinden daha güçlü asitlerin kullanıldığı ve her asit liçi sonunda ara siyanür liçi deneylerinin yapıldığı basit, ucuz ve kullanışlı bir metotdur, fakat bir o kadar da zaman ve zahmet alan bir yöntemdir. Bu tez çalışmasında, İliç ve Kışladağ yarı-refrakter cevherlerine biyooksidasyona uyumluluklarının araştırılması için tanımlayı liç tekniği uygulanmıştır. Cevherlerin kimyasal analizi sonucu İliç cevherinin 6,07 ppm Au, 2,1 ppm Ag, % 4,34 Fe, % 4,5 S ve 3200 ppm As içerdiği, Kışladağ cevherinin ise 1,07 ppm Au, 2,6 ppm Ag, % 3,81 Fe, % 3,47 S ve 255 ppm As içerdiği belirlenmiştir. Cevherlerin tanımlayıcı liç tekniği ile refrakter özelliklerinin belirlenebilmesi için her iki cevher 106 µm altına öğütülmüş ve 48 saat süre boyunca direkt siyanür liçine tabi tutulmuştur. Direkt siyanür liçi sonucunda İliç ve Kışladağ cevherlerinin altın çözündürme verimleri sırasıyla % 73 ve % 74 iken siyanür tüketimleri 23 kg/t ve 2,5 kg/t' dur. Direkt siyanür liçi sonrasında cevherler ara siyanür basamakları içeren kademeli HCl (%20) ve HNO3 (%30) asitleriyle liç edilmiştir. Asit liçleri boyunca Fe çözünme verimleri takip edilmiş ve demir içeren minerallerin türleri saptanmaya çalışılmıştır. Ara siyanür liçi basamakları sonunda HCl liçi sonrası verimler sırasıyla % 84 ve % 85, HNO3 liçi sonrasında ise % 98 ve % 96'ya ulaşmıştır. Tanımlayıcı liç tekniği ile yapılan bu çalışma sonucunda her iki cevherde demir kaynağının büyük ölçüde sülfürlü minerallerden geldiği ve ortalama olarak altının % 20' lik bir kısmının bu mineraller ile ilişkili olduğu görülmüştür. Her iki cevhere uygulanacak oksidatif ön işlemin biyolojik olarak gerçekleştirilebilir olmasına rağmen, İliç cevherinin yüksek miktarda arsenik içermesi oksidatif işlem sonrası proseslerde arsenik oksitlerin altın yüzeyini kaplayarak baskılanmasına neden olması gibi sorunlar getirebilmektedir. Bu nedenden ötürü yüksek basınç ve sıcaklıklarda gerçekleştirilen basınç oksidasiyonu ( Pressure Oxidation) prosesi demir ve arseniğin sokorodit olarak çökelmesi ve sistem uzaklaşması nedeniyle daha avantajlı görülmüktedir. Kışladağ cevheri düşük tenörü nedeniyle yığın liçiyle çözündürülmektedir. Tanımlama liçi sonucunda bu cevherin biyoyığın liçine (bioheap leaching) görülmüş ve ileri ki çalışmalar bu yönde oluşturulmaya başlanmıştır. Refrakter altın cevher ve konsantrelerinin siyanür liçi öncesi oksidasyonu için kanıtlanmış endüstriyel bir yöntem olan biyooksidasyon, pirit, arsenopirit ve kalkopirit gibi sülfürlü mineraller içeren cevher veya konsantrelerden yüksek altın kazanımı sağlamaktadır. Bu tez kapsamında ayrıca, İliç ve Carlin cevherlerine biyooksidasyon deneyleri yapılmış ve oksitlenmiş cevherlere siyanür liçi uygulanmıştır. Asidofilik mezofillik bakteri kültürleri (Acidithiobacillus ferrooxidans (DSM 583), Acidithiobacillus thiooxidans(DSM 11478) ve Leptospirillum ferrooxidans (DSM 2705)) saf olarak Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zelkılturen (DSMZ), Almanya'dan temin edilmiş ve İTÜ Cevher Hazırlama Mühendisliği Kimyasal Zenginleştirme ve Kıymetli Metaller Laboratuvarında inkübe edilmiş, büyümesi, adaptasyonu sağlanmıştır. Ardından, saf kültürlerden aynı hacimsel oranda alınarak Karışık kültür (MKM) oluşturulmuş ve biyooksidasyon deneylerinde kullanılmıştır. Deneyler % 10 pülpte katı oranında 15 gün süre boyunca yapılmış ve Fe çözünme verimleri takip edilmiştir. İliç cevherinde Fe çözünme verimi %35seviyelerine çıkmışken, Carlin numunesinde %19' da kalmıştır. Biyooksidasyon işlemi sonunda gerçekleştirilen siyanür liçi deneylerinde altın çözünme verimlerinde artış gözlenmiş ve siyanür tüketimi azalmıştır.
Elazığ bölgesi manganlı demir cevherinin zenginleştirilmesi
Metaller arasında en çok kullanılan demir ve çelik günlük yaşantımızın her alanında karşımıza çıkmaktadır. Bununla birlikte tarihte insanların demiri, altın, bakır ve tunçtan çok daha sonra kullanmaya başladıkları bilinmektedir. Günümüzde demir, sanayinin temel hammaddesini oluşturmakta ve ülkelerin ekonomik kalkınmasında önemli bir rol oynamaktadır. Ülkelerin ekonomik gelişmişlik göstergeleri kişi başına düşen gayri safi milli hasıla yanı sıra kişi başına düşen demir-çelik tüketimi ile de ölçülebilmektedir. Geçmişte, yüksek fırında aranan özelliklere sahip demir cevheri doğrudan maden ocaklarında yapılan üretimle karşılanmıştır. Ancak sanayide demire olan gereksinimin hızla artması ve yüksek fırına doğrudan yüklenebilir özellikteki cevherin giderek azalması, düşük tenörlü cevherlerin de değerlendirilmesini zorunlu kılmıştır. Tez kapsamında yapılan zenginleştirme deneylerinden önce cevherin kimyasal ve mineralojik incelemesi yapılmıştır. Tuvenan cevher üzerinde gerçekleştirilen komple kimyasal analiz sonuçlarına göre, temsili numune, %39,10 Fe2O3, %13,10 MnO ve %24,20 SiO2 içermektedir. Numune üzerinde gerçekleştirilen mineralojik incelemeler sonucunda, numune ana bileşen olarak%30-60 oranında hematit içerdiği belirlenmiştir. Kil mineralleri %15-30 oranında iken kuvars, feldspat ve karbonat mineralleri (kalsit ve dolomit) düşük oranlardadır. %10 oranında da mangan içerikli mineraller tesbit edilmiştir. Zenginleştirmeye giren malzemelerin boyutları olan ve tamamı 13 mm boyutunun altına indirilmiş numunenin d80 boyutu yaklaşık 9 mm olarak belirlenirken; tamamı 1 mm altındaki numunenin d80 boyutu ise yaklaşık 0,8 mm olarak tesbit edilmiştir. REMS (Yüksek Alan Şiddetli Sabit Mıknatıslı Kuru Manyetik Ayırıcı) ile yapılan deneylerde tane boyutu, ön bıçak açısı, arka bıçak açısı ve tambur dönüş hızı irdelenmiştir. Öncelikle tambur dönüş hızı etkisi incelenmiş olup optimum değerler saptandıktan sonra optimum arka ve ön bıçak açılarını saptamak amaçlı deneyler yapılmıştır. REMS ile -13+9 mm boyut grubunda gerçekleştirilen ve tambur dönüş hızının etkisinin incelendiği deneylerde en uygun hız 80 devir/dakikada elde edilmiştir. Bu boyutta elde edilen manyetik ürünün Fe2O3 içeriği %48,40 olarak bulunmuştur. -9+6 mm boyut grubunda tambur dönüş hızının etkisinin incelendiği deneylerde Fe2O3 içeriği ve verimi açısından en uygun hız 70 devir/dakikada elde edilmiştir. Bu boyutta elde edilen manyetik ürünün Fe2O3 içeriği %48,40; verimi ise %70 olarak bulunmuştur. -6+3,36 mm boyut grubunda tambur dönüş hızının etkisinin incelendiği deneylerde Fe2O3 içeriği ve verimi açısından en uygun hız 80 devir/dakikada elde edilmiştir. Bu boyutta elde edilen manyetik ürünün Fe2O3 içeriği %47,70 olarak bulunmuştur. Bu değerde Fe2O3 kazanma verimi ise %72,7 olarak hesaplanmıştır. Son boyut grubu olan -3,36+1 mm boyut grubunda tambur dönüş hızının etkisinin incelendiği deneylerde ise Fe2O3 içeriği ve verimi açısından en uygun hız gene 80 devir/dakikada bulunmuştur. Bu boyutta elde edilen manyetik ürünün Fe2O3 içeriği %50,85; Fe2O3 kazanma verimi ise %81,4 olarak hesaplanmıştır. -13+9 mm boyut grubunda ön bıçak açısının etkisinin incelendiği deneylerde Fe2O3 içeriği ve verimi açısından en uygun hız 110 derecede elde edilmiştir. -9+6 mm boyut grubunda ön bıçak açısının etkisinin incelendiği deneylerde Fe2O3 içeriği ve verimi açısından en iyi değer 100 derecede elde edilmiştir. -6+3,36 mm boyut grubunda ön bıçak açısının etkisinin incelendiği deneylerde Fe2O3 içeriği ve verimi açısından en iyi değer 110 derecede elde edilmiştir. Bu grupta elde edilen manyetik ürünün Fe2O3 içeriği %47,70 iken Fe2O3 kazanma verimi %72,7 olarak hesaplanmıştır. 3,36+1 mm boyut grubunda ön bıçak açısının etkisinin incelendiği deneylerde Fe2O3 içeriği ve verimi açısından en iyi değer 110 derecede elde edilmiştir. -13+9 mm boyut grubunda arka bıçak açısının etkisinin incelendiği deneylerde 70 derecelik arka bıçak açısı en iyi değer olarak optimize edilmiştir. -9+6 mm boyut grubunda gerçekleştirilen deneyin sonucunda ise en iyi sonuç 60 derecede elde edilmiştir. -6+3,36 mm boyut grubunda gerçekleştirilen deneyin sonucunda ise en iyi sonuç 70 derecede elde edilmiştir. -3,36+1 mm boyut grubunda gerçekleştirilen deneyin sonucunda ise en iyi sonuç 50 derecede elde edilmiştir. Bu fraksiyonda %50,85 Fe2O3 içeren bir manyetik ürün %81,4 verim ile elde edilmektedir.
Birincil ve ikincil kaynaklardan farklı yöntemlerle altın ve gümüş kazanımı
Günümüzde altın fiyatlarındaki artış eğilimi ile Dünya'da olduğu gibi Türkiye'de de altın üretimine olan ilgi artmış ve yeni altın kaynakları bulma arayışına girişilmiştir. Türkiye'de altın-gümüş kazanımını siyanür liçi yöntemi ile yapan bir liç tesisinin siyanür kullanımından dolayı çevresel etki değerlendirmesi kapsamında yasal ve sosyal yükümlülükleri fazla olmakta ve bu sebepten birçok tesisin üretime geçmesinde problemler çıkabilmektedir. Altın mücevherat üretiminde Dünyada ilk sıralarda yer alan Türkiye, mücevherat üretimi sonrası oluşan çok miktarda altın hurdasına sahiptir. Bu hurdaların tekrar işlenmesi sırasında oluşan ve bilinen rafinasyon yöntemleri ile tekrar değerlendirilmesi mümkün olmayan curuflar bazı rafinasyon tesislerinde atık olarak saklanmakta iken bazı atölye çaplı işletmelerde ise siyanür liçi uygulanarak değerli metal kazanımı için tekrar işlem görmektedir. Şehir merkezlerinde bulunan bu işletmelerde siyanürün hiç bir iyileştirme çalışması yapılmadan kontrolsüz olarak atılması çevreye daha duyarlı olan yöntemlerin uygulanabilirliğinin araştırılmasını zorunlu kılmıştır. Tez kapsamında birincil ve ikincil kaynaklardan altın ve gümüş kazanımı liç ve flotasyon yöntemleri uygulanarak araştırılmıştır. Her iki yöntemin en yüksek altın ve gümüş verimlerini sağlayacak koşulları belirlenmiş ve uygulanabilirlikleri ekonomik ve çevresel şartlar değerlendirilerek incelenmiştir. Deneyler Çanakkale-Serçeler ve Çanakkale-Şahinli bölgelerinden alınan cevher numuneleri ve Onsa Rafineri'den temin edilen kuyumcu curufu ile gerçekleştirilmiştir. Çanakkale-Serçeler cevheri 18.85 ppm Au ve 120.00 ppm Ag, Çanakkale-Şahinli cevheri 4.72 ppm Au ve 7.79 ppm Ag, kuyumcu curufları ise 28.30 ppm Au ve 42.00 ppm Ag içermektedir. Çanakkale-Serçeler cevheri üzerinde yapılan flotasyon çalışmalarına göre, -74 µm tane boyutunda, kaba devrede 1000+1000 g/t Aerophine 3418 A+Aero 208 kullanımı ve 2 kademe temizleme devresi ile konsantrede %75.8 verim ile 625 ppm Au, %86.5 verim ile 4833 ppm Ag elde edilmiştir. Flotasyon kinetiğinin belirlenmesine yönelik yapılan çalışmalarda birinci derece ve ikinci derece kinetik modellerinin bu cevher için uygulanabilir olduğu tespit edilmiştir. Çanakkale-Serçeler cevheri ile yapılan liç deneylerinde ise en yüksek altın-gümüş çözünme verimleri -74 µm tane boyutu, %40 pülpte katı oranı ve 450 dev/dk karıştırma hızında 4 saatlik ön havalandırmadan sonra 2.44 g/L NaCN ilavesi ile 12 saatlik liç süresi sonunda elde edilmiştir. Bu koşullarda yapılan liç deneyleri sonucunda altın çözünme verimi %92.0, gümüş çözünme verimi ise %90.5 olarak bulunmuştur. Çanakkale-Serçeler cevheri ile ilgili yapılan maliyet analizine göre, bu cevherden altın-gümüş üretimi yapacak 500 t/gün kapasiteli bir flotasyon tesisinin cevher işleme maliyetinin 26.4 $/ton, aynı kapasiteli liç tesisinin cevher işleme maliyetinin ise 32.1 $/ton olduğu belirlenmiştir. Flotasyon yöntemi ile elde edilecek günlük net kâr 241,394 $, liç yöntemi ile elde edilecek günlük net kâr ise 327,376 $'dır. Çanakkale-Şahinli cevheri ile ilgili gerçekleştirilen flotasyon deneylerinde -74 µm tane boyutunda kaba devrede 250+250 g/t Aerophine 3418 A+Aero 208 kullanımı ve 4 kademeli temizleme devresi sonunda %76.3 kazanma verimi ile 437 ppm Au içerikli ve %58.5 kazanma verimi ile 511 ppm gümüş içeren konsantre elde edilmiştir. Çanakkale-Şahinli cevherinin flotasyon kinetiği incelenerek korelasyon katsayıları dikkate alındığında birinci ve ikinci derece kinetik modelinin uygulanabilir olduğu saptanmıştır. Çanakkale-Şahinli cevheri ile 450 dev/dk karıştırma hızı, 24 saat liç süresi, -74 µm tane boyutu, 1 g/L NaCN konsantrasyonu ve %40 pülpte katı oranında yapılan liç deneylerinin sonucunda altın %95.4 çözünme verimi ile, gümüş ise %88.9 çözünme verimi ile elde edilmiştir. Çanakkale-Şahinli cevheri için yapılan maliyet analizlerine göre 500 ton/gün kapasiteli bir altın-gümüş flotasyon tesisinin cevher işleme birim maliyetinin 19.2 $/ton, günlük net kârının 48,622 $, aynı kapasiteli liç tesisinin ise cevher işleme birim maliyetinin 25.9 $/ton, günlük net kârının 72,268 $ olduğu hesap edilmiştir. Çanakkale-Serçeler ve Çanakkale-Şahinli cevherlerine ait yapılan maliyet ve gelir analizleri değerlendirildiğinde liç yöntemi daha kârlı olmaktadır. Ancak siyanür liçi ile altın üretimi yapan tesislerin çevresel etki değerlendirmesi kapsamında yasal ve sosyal yükümlülüklerinin daha fazla olmasından dolayı bu durumun işletme maliyetlerine katacağı ek maliyetler siyanür liçi yönteminin ekonomikliğini azaltmaktadır. Bununla birlikte Çanakkale ili gibi ekolojik çevre özelliklerine sahip bir bölgede siyanür yönteminin yaratacağı çevresel baskılar gözönüne alındığında flotasyon yöntemi uygulanabilir olmaktadır. Kuyumcu curufunun flotasyonu ile ilgili çalışmalar sonucunda %89 verim ile 614.6 ppm altın ve %83.2 verim ile 886.3 ppm gümüş içeren konsantre -74 µm tane boyutunda, kaba devrede 600+600 g/t miktarında Aerophine 3418 A+Aerofloat 242 kullanımı ile malzemenin doğal pH'sı olan 10.8'de ve 4 kademeli temizleme devresi sonucunda elde edilmiştir. Flotasyon kinetiğinin belirlenmesine yönelik gerçekleştirilen deneylerde birinci ve ikinci kinetik modeline göre kinetik hız sabitlerinin hesap edilebileceği belirlenmiştir. Kuyumcu curufu ile ilgili olarak %10 pülpte katı oranında, 450 dev/dk karıştırma hızında, -53 µm tane boyutunda, 4 g/L NaCN konsantrasyonunda ve 24 saat liç süresinde yapılan liç deneylerinde %87.8 altın ve %81.5 gümüş çözünme verimlerine ulaşılmıştır. Kuyumcu curufları için liç yönteminde pülpte katı oranının arttırılması altın ve özellikle gümüş çözünme verimlerinde önemli düşüşlere sebep olmaktadır. Ancak endüstriyel açıdan %10 pülpte katı oranı ile çalışılamayacağından hesaplamalar tesisin %40 pülpte katı oranında çalışacağı varsayılarak yapılmıştır. Yılda 2000 ton üretimi olan kuyumcu curuflarının 6.6 ton/gün kapasiteli pilot ölçekli bir flotasyon tesisinde zenginleştirildiğinde curuf işleme birim maliyetinin 37.5 $/ton, günlük net kazancının ise 5,042 $ olacağı saptanmıştır. Aynı kapasiteli pilot ölçekli bir liç tesisinde ise curuf işleme birim maliyetinin 40.4 $/ton, günlük net kazancının ise 4,975 $ olacağı belirlenmiştir. Kuyumcu curufundan flotasyon yöntemi ile altın-gümüş kazanımının ekonomiye sağlayacağı katkı, atık bertarafı ve daha az maliyetli çevreye duyarlı yöntemlerin geliştirilmesi gibi olumlu etkiler dikkate alınarak flotasyon yönteminin siyanür liçi yöntemine göre daha uygun olduğu belirlenmiştir.