Karadeniz Rize Bölgesi Bakır Sülfür Cevherlerinin Anodik Oksidasyon Prosesi ile Liçi ve Çevre Açısından Önemi

Benzer belgeler
Rize Bölgesi Kompleks Sülfürlü Çinko Cevherlerinin Anodik Oksitleme Yöntemi ile Liçi

Küre Bölgesi Sülfürlü Bakır Cevherlerinin Hidrometalurjik Yöntemle Kazanımında Mekanik Aktivasyon ve Hidrojenperoksit İlavesinin Etkisi

SÜLFÜRİK ASİT VARLIĞINDA HAVA OKSİJENİ KULLANARAK KÜRE KALKOPİRİT KONSANTRESİNDEN BAKIRIN EKSTRAKSİYONU

Bakır Rafinasyon Curufu Flotasyon Atıklarındaki Bakırın Geri Kazanımı

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

EFFECT OF MECHANICAL ACTIVATION ON THE SODA ROASTING KINETICS OF CHROMITE

KBİ cüruflarının H2O2 ortamında H2SO4 ile liç kinetiğinin incelenmesi

CEVHERLERİN LİÇİ VE LİÇ ÇÖZELTİLERİNDEN METALLERİN ELEKTRO-REDÜKSİYONLA KAZANIMI. Prof.Dr. Ahmet ALP& Yrd.Doç.Dr. Ediz ERCENK

VIA GRUBU ELEMENTLERİ

BARTIN ÜNİVERSİTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MALZEME LABORATUVARI-I DERSİ OKSİTLİ BAKIR CEVHERİNİN LİÇİ DENEYİ DENEYİN AMACI: Uygun

BAKIR CÜRUFLARINDAN DEMİR (III) SÜLFAT LİÇİ İLE BAKIR, KOBALT VE NİKEL EKSTRAKSİYONU ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ MALZEME LABORATUARI II DERSİ AKIMLI VE AKIMSIZ KAPLAMALAR DENEY FÖYÜ

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

Basınçlı liç ile Küre masif zengin bakır cevherinden metalik değerlerin kazanımı

Demir-dışı Üretim Metalurjisi ve Demir-dışı Endüstrisi (MATE 486) Ders Detayları

KÜKÜRT DİOKSİT GAZI İLE ÜLEKSİT TEN BORİK ASİT ÜRETİMİ

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

HAZIRLAYAN Mutlu ŞAHİN. Hacettepe Fen Bilgisi Öğretmenliği. DENEY NO: 6 DENEYİN ADI: DOYMUŞ NaCl ÇÖZELTİSİNİN ELEKTROLİZİ

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

MEKANİK AKTİVE EDİLMİŞ KARBONATLI MANGAN CEVHERİNİN SÜLFÜRİK ASİT LİÇİ SULFURIC ACID LEACHING OF MECHANICALLY ACTIVATED MANGANESE CARBONATE ORE

KİMYA II DERS NOTLARI

özet rejenere edilerek tekrar kullanılmaktadır (1). Denizli cevherleri için, bu metodun diğer metodlara karşı üstünlüğü şu noktalarda olmaktadır:

ERGANİ KALKOPİRİT KONSANTRESİNDEN KAVURMA-SU LİÇİ YÖNTEMİYLE BAKIR EKSTRAKSİYONUNUN İNCELENMESİ VE KAVURMA KİNETİĞİNİN ORTAYA KONULMASI

Elektrot Potansiyeli. (k) (k) (k) Tepkime vermez

FIRAT ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ 3. SINIF EKSTRAKTİF METALURJİ DERSİ VİZE SINAV SORULARI CEVAP ANAHTARI

ALUMİNYUMUN YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ SÜLFÜRİK ASİT ANODIZING YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ*

İLERİ ARITIM YÖNTEMLERİNDEN FENTON REAKTİFİ PROSESİ İLE ENDÜSTRİYEL BİR ATIK SUYUN ISLAK HAVA OKSİDASYONU

Üçüncü Tek Saatlik Sınav 5.111

BÖLÜM. Elektrotlar ve Elektrokimyasal Hücreler 1. ÜNİTE İÇERİK Elektrot ve Elektrolit Yarı Hücre ve Hücre

Sızıntı Suyunun Elektrooksidasyon Prosesi İle Arıtılması

3) Oksijenin pek çok bileşiğindeki yükseltgenme sayısı -2 dir. Ancak, H 2. gibi peroksit bileşiklerinde oksijenin yükseltgenme sayısı -1 dir.

ELEKTROKİMYASAL KOROZYON

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 5 Metaller, Bakır ve Magnezyum. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

a. Yükseltgenme potansiyeli büyük olanlar daha aktifdir.

ÇİNKO EKSTRAKSİYON ARTIĞINDAN ARDIŞIK OLARAK UYGULANAN SÜLFÜRİK ASİT KAVURMASI-SU LİÇİ VE NaCl LİÇİ YÖNTEMLERİYLE ÇİNKO VE KURŞUNUN GERİ KAZANILMASI

Malzeme Bilimi Ve Laboratuvarı KOROZYON. Sakarya Üniversitesi Teknoloji Fakültesi

KİMYA II DERS NOTLARI

Elektrokimya. KIM254 Analitik Kimya 2 - Dr.Erol ŞENER

KAYABAŞI MASİF BAKIR CEVHERİNİN FERRİK SÜLFAT LİÇİ

Malahit Cevherinin Perklorik Asit Çözeltilerindeki Çözünürlüğünün İncelenmesi

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Yükseltgenme-indirgenme tepkimelerinin genel ilkelerinin öğrenilmesi

International Black Sea Mining & Tunnelling Symposium / K. AYDINER, S. YASAR & O. YASAR (Eds.) / 2-4 November 2016 / Trabzon-Turkey

Şekil 1. Metal-sulu ortam ara yüzeyinde metalin kimyasal şekil değiştirmesi

FENOLÜN SULU ÇÖZELTİSİNİN DAMLAMALI YATAKLI REAKTÖRDE KATALİTİK ISLAK HAVA OKSİDASYONU

SERT KROM BANYOSU ES / M 300

İÇİNDEKİLER 2

DOÇ. DR. FATİH ÇALIŞKAN

Yüksek basınç reaktör sisteminde küre kalkopirit konsantresinden metallerin ekstraksiyonu üzerine bir araştırma

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MMM 3013

UFALANMA FARKLILIĞINDAN YARARLANILARAK YOZGAT AYRIDAM LİNYİTİNİN ZENGİNLEŞTİRİLEBİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

DENEY FİYAT LİSTESİ. MDN.KMY.0001 Kimyasal analiz boyutuna numune hazırlama ( 100 mikron)

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Korozyon tanımını hatırlayalım

METALİK BAKIR ÜRETİMİ

CEVHERLERDEN ALTININ ÖZÜTLENMESİNDE TİYOÜRE KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

SEMENTASYON DENEYİ DENEY FÖYÜ

ERGANİ KONVERTER CÜRUFLARINDAN SİYANÜRLE BAKIR ELDESt. Utku SADIK *)

Onuncu Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 3-6 Eylül 2012, Koç Üniversitesi, İstanbul

METALİK BAKIR ÜRETİMİ

EmimHSO 4 (1-Etil-3-Metil-İmidazolyum Hidrojen Sülfat) İyonik Sıvısının Anot Çamurundan Bakır Geri Kazanımı Üzerine Etkisi

KARBONATLI MANGAN CEVHERİNİN İZOTERMAL OLMAYAN DEKOMPOZİSYON KİNETİĞİ THE NON-ISOTHERMAL KINETICS OF DECOMPOSITION OF MANGANESE CARBONATE ORE

AYÇİÇEK YAĞI ÜRETİMİ YAN ÜRÜNLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

İçme Sularının Dezenfeksiyonunda Çinko Oksit Nanomateryalinin Kullanımı

METAL OKSİT KAPLI TİTANYUM ANOTLARIN GENEL ŞARTNAMESİ. Anotlar, kablolar, bağlantı ve kalite kontrol işlemleri bu şartnamede verilmiştir.

Konsantre Cevher Analizleri / Ore Grade Analysis

Şekil 1. Elektrolitik parlatma işleminin şematik gösterimi

Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-4

KOROZYONUN ELEKTROKİMYASAL PRENSİPLERİ

Kimyasal Metalürji (II) (MET312)

SrSO 4 IN KARBONATLI ORTAMDA ÇÖZÜNDÜRÜLMESİ. LEACHING OF SrSO 4 IN CARBONATE MEDIA. Mert ZORAĞA a, * ve Cem KAHRUMAN a a, * Özet. Abstract. 1.

Katoda varan pozitif iyonlar buradan kendilerini nötrleyecek kadar elektron alırlar.

ÇÖZÜNMÜŞ OKSİJEN TAYİNİ

KOROZYON Hazırlayanlar: Gözde Çörekçi Merve Baykan Osman Çakır

Şekilde görüldüğü gibi Gerilim/akım yoğunluğu karakteristik eğrisi dört nedenden dolayi meydana gelir.

ADANA BİLİM VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ MADEN VE CEVHER HAZIRLAMA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KİMYASAL ANALİZ LABORATUVARI CİHAZ KATALOĞU

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ LABORATUVAR FÖYÜ

2. GRUP KATYONLARI. As +3, As +5, Sb +3, Sb +5, Sn +2, Cu +2, Hg +2, Pb +2, Cd +2, Bi +3

DEMİR SİLİKAT ESASLI YERLİ GRİT KUMU (RASPA KUMU) Oretec Mineral Sanayi Ltd. Şti. Bölücek Mahallesi 2 Nolu Sanayi Cad. No:164 Ereğli / Zonguldak

Prof. Dr. Hayrünnisa DİNÇER ATEŞOK

ÇEVRE KİMYASI LABORATUVARI II DERSİ İÇİN KAYNAK NOT: BU NOTTAKİ HER BİLGİDEN SORUMLUSUNUZ.

SINIR TENORUNUN EKONOMİK BAKIR MİKTARI TAHMİN HASTASINA ETKİSİ

MİKRO ARK OKSİDASYON TEKNİĞİ

KOROZYONUN ÖNEMİ. Korozyon, özellikle metallerde büyük ekonomik kayıplara sebep olur.

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ

BAKIR ANOT ÇAMURLARINDAN SELENYUM GERİ KAZANIMI

KOROZYON TÜRLERİ Başlıca 8 korozyon türü vardır. Bunlar:

Gaz arıtımı sonucu oluşan ve tehlikeli maddeler içeren çamurlar ve filtre kekleri dışındaki gaz arıtımı sonucu oluşan çamurlar

Seçimli Pb/Zn Folotasyonunda FeS04 /NaCN Kullanımı. /NaCN in Selective Pb/Zn Flotation^)

BOR ENDÜSTRİSİ KATI ATIKLARINDAN BORAKSIN KATI-SIVI ÖZÜTLEME İLE GERİ KAZANILMASI

Faz ( denge) diyagramları

ELLINGHAM DİYAGRAMLARI

ELEKTRO METALÜRJ BAHAR

ÇD30. SENTETİK SULU CuSO 4 ÇÖZELTİLERİNDEN ÇEVREL TUZU ÇÖKTÜRMENİN İSTATİSTİKSEL OPTİMİZASYONU

BÖLÜM IV METAL KAPLAMALARDAN İSTENEN ÖZELLİKLER VE KAPLAMA KALİTESİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Ch 20 ELEKTROKİMYA: cell

RM26 KOLEMANİTİN CO 2 VE SO 2 İLE DOYURULMUŞ SULU ÇÖZELTİLERDEKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNÜN OPTİMİZASYONU

GAZ ABSORPSİYON/DESORPSİYON SİSTEMLERİ TASARIMI

DEMİR DIŞI METALURJİSİ GİRİŞ

Transkript:

ISEM2016, 3 rd International Symposium on Environment and Morality, 4-6 November 2016, Alanya-Antalya/Turkey Karadeniz Rize Bölgesi Bakır Sülfür Cevherlerinin Anodik Oksidasyon Prosesi ile Liçi ve Çevre Açısından Önemi 1 Figen Özboz, 1 Muhammet Kartal, * 1 Ahmet Alp 1 Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Sakarya Üniversitesi, Türkiye Özet Sülfürlü cevherlerden bakır üretimi çoğunlukla pirometalurjik işlemlerle elde edilmektedir. Ancak, enerji verimliliği, daha az yatırım maliyeti, çevreye daha duyarlı oluşu ve bakır cevheri içerisindeki bakır dışında diğer elemenlerin eldesi gibi sebeplerden dolayı hidrometalurjik olarak bakır üretimi son yıllarda dünyada önem kazanmıştır. Bu çalışmada Karadeniz Rize bölgesindeki bakır sülfür cevherlerinin anodik oksidasyon liç işlemi incelenmiştir. Konsantre edilmiş bakır cevheri gezegensel değirmen içersinde, optimum koşullarda mekanik aktive edilmiştir. Akabinde aktive edilmiş ve aktive edilmemiş numuneler H 2SO 4 çözeltisi içerisinde farklı koşullarda (hava ile, havasız) liç edilmiştir. Ayrıca, sıcaklığın ve potansiyelin anodik oksidasyon liç işlemine etkileri çalışılmıştır. Daha sonra çözeltiler AAS ve titrasyon işlemleri ile analiz edilmiş ve bakır kazanım verimliliği farklı liç koşullarına göre hesaplanmıştır. Anahtar kelimeler: Konsantre edilmiş bakır cevheri, mekanik aktivasyon, anodik oksidasyon, hidrometalurjik proses, elektrometalurjik proses Abstract Copper production from sulfide ores are mostly carried out with pyrometallurgical processes. However, for the reasons such as energy efficiency, less investment cost, more friendly environmental process and extraction of other elements except copper in ore, hydrometallurgically copper extraction has gained importance in the world in recent years. In this study, anodic oxidation leaching process of Rize region complex copper sulfide ores on Black Sea were investigated. Concentrated copper ore was mechanically activated in a planetary mill for optimum conditions and then non-activated and activated samples were leached in H 2SO 4 solution in different conditions (with air and without air). And also the effects of temperature and voltage in anodic oxidation leaching process were studied. Afterwards, solutions was analyzed with AAS and titrimetric processes and the copper extraction efficiency was calculated in different leach conditions. Keywords: Concentrated copper ore, mechanically activation, anodic oxidation, hydrometallurgical process, electrometallurgical process 1. Giriş Dünyada bakır üretimi, sülfürlü ve oksitli bakır cevherlerinin madencilik yöntemleri ile çıkarılması, zenginleştirilmesi ve değerlendirilmesi ile yapılmaktadır. Dünya geneline bakıldığında bakır üretiminin yaklaşık %80 i pirometalurjik yöntemler ile gerçekleşmekte ve %20 civarında ise hidrometalurjik yöntemler kullanılmaktadır [1]. Sülfürlü cevher ve konsantrelerden bakır üretimi genellikle yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilen izabe *Corresponding author: Address: Faculty of Engineering, Department of Metallurgical and Materials Engineering Sakarya University, 54187, Sakarya TURKEY. E-mail address: alp@sakarya.edu.tr, Phone: +902642955765 685

işlemlerini içeren pirometalurjik tekniklerle yapılmaktadır. Pirometalurjik teknikler kullanılarak gerçekleştirilen izabe işlemi sırasında açığa çıkan kükürtlü gazların çevresel problemlere neden olmasının yanı sıra yatırım ve işletim maliyetlerinin yüksek olması, bakır cevheri tenörlerinin düşmesi gibi ekonomik problemlerden dolayı sülfürlü cevherlerden bakır üretimi için alternatif yöntemler araştırılmaktadır. Alternatif yöntemler arasında sülfürlü cevherlerin sulu ortamda gerçekleştirilen liç işlemlerini içeren hidrometalurjik tekniklerin kullanımı önemli bir yer tutmaktadır [2]. Bu yöntemlerde temel prensip cevher içindeki kıymetli elementi, olabildiğince seçici olan bir reaktif ile çözündürerek çözeltiye almaktır. Sülfürlü bakır cevherleri yükseltgen maddelerin bulunduğu liç çözeltilerinde veya yükseltgendikten sonra asidik veya kompleksleştirici maddelerin olduğu çözeltilerde liç edilmektedir [3]. Asidik ortamlardaki metal sülfürlerin çoğu düşük çözünürlüğe sahip olduklarından dolayı çözünmeyi sağlamak için oksijen ve ferrik demir gibi oksitleyici bir reaktife ihtiyaç duyarlar [4]. Sülfürlü cevherlerin elektrooksidasyonu son yıllarda araştırılan konulardan biridir. Bu çalışmalardan birinde bakteri ortamında, membran ile ayrılmış anot ve katot bölgesine iki ayrı tüp daldırılarak ayrı ayrı bölmelere hava üflenmektedir. Membran iyon transferine izin vermektedir ve katot da MnO2 den yapılmıştır. Çalışma sonucu kalkopiritin çözünerek yapıdaki bakır ve demirin iyonlaştığı, kükürdün ise elementel hale geçtiği ifade edilmiştir. Bakırın çözünme verimi 1,5 saatte %62, demirin ise %64 olarak gerçekleşmiştir [5]. Bakır ve karbon esaslı bir pastanın kullanıldığı bir çalışmada, potansiyostat-galvanostat eşliğinde sülfürik asit liçi ile yapılan elektrooksidasyon çalışmasında ortamda pirit olması durumunda 10 saat sürede %70 ler düzeyinde liç verimi gerçekleşirken, pirit olmadığı durumda %30 lar düzeyinde kaldığı vurgulanmıştır [6]. Bornit ve kalkopiritin elektrooksidasyonu anot potansiyeli-süre ilişkisi incelenmiş olup, çalışma içerisinde sıcaklık, çözelti kompozisyonu ve akım yoğunluğunun etkisi araştırılmıştır. Bornit çalışmasında maksimum akım ve enerji verimliliği için optimum koşulların 60 ºC de yüksek sıcaklıkta, düşük akım yoğunluğu ve elektrolitte klorürlerin olması şartlarında mümkün olduğu tespit edilmiştir. Kalkopirit için optimum koşullara ilaveten klorürlü çözeltilerde asit konsantrasyonun azaltılmasıyla mümkün olduğu ileri sürülmüştür [7]. Asidik ortamda ve atmosferik şartlar altında düşük oksidasyon hızıyla bornitin oluşumunu ortaya koyan bir çalışmada, oda sıcaklığında 0,1 M H2SO4 konsantrasyonunda, 0,75-0,9 V değerlerinin kritik potansiyel olduğu, bazı oksidasyonların bu aralıkta özellikle 0,8 voltta meydana geldiği, 1 voltta sülfürün görüldüğü, 0,6-0,8 V da kalkopirit üzerinde kovelitin görüldüğü ifade edilmiştir [8]. Ag2S içeren kalkopiritin bakteri mevcudiyetinde asidik şartlarda grafit elektrotlar eşliğinde çözünmesini inceleyen çalışmalar da mevcuttur [9]. Bu çalışmada, yüksek sıcaklıkta mat-beyaz mat-blister bakır-elektrolitik bakır şeklinde aşamalı üretim teknikleriyle Karadeniz Rize bölgesi sülfürlü bakır cevherinden bakır üretimi yerine düşük sıcaklık prosesi olması, SO2 gazı üretmemesi nedenleri ile daha çevreci bir proses olan anodik oksidasyon yöntemi ile bakır metallerin ekstraksiyonu ve prosesin optimum şartları araştırılmıştır. Hidro-elekro hibrit prosesi olarak da düşünülebilecek anodik oksidasyonla liç prosesi ile sülfürlü cevherlerden elektrolitik bakır kazanımı üzerine mekanik aktivasyon, sıcaklık, ve voltaj ilavesinin etkisi araştırılmıştır. 2. Malzeme ve Yöntem 686

2.1. Malzeme Bu çalışmada kullanılan cevher örnekleri, Rize ili Çayeli ilçesi Çayeli Bakır İşletmeleri A.Ş. den konsantre halde temin edilmiştir. Konsantreler halkalı değirmende öğütüldükten sonra, 200 mesh elek altına elenmiştir. Konsantre bakır 1/30 katı/bilye oranında, 2 saat ve 600 devir/dk koşullarında gezegensel bilyalı değirmende WC bilyalar kullanılarak mekanik aktivasyon işlemine tabi tutulmuştur. Bu şartlarda mekanik aktivasyona tabi tutulan numunenin kimyasal analizi BRUKER AXS in S8 Tiger Dalgaboyu Dağılımlı XRF analiz cihazı ile yapılmıştır. Cevherin bileşenlerinin %13,05 Cu, % 22,32 Fe, % 20,80 S, % 9,30 Zn, % 0,58 Pb, % 31,80 O, % 1,5 Ba ve % 0,65 diğerleri olduğu belirlenmiştir [3]. 2.2. Yöntem Klasik liç çalışmaları ile anodik oksidasyonla liç çalışmalarının farkını inceleyebilmek amacıyla öncelikle klasik liç deneyleri gerçekleştirilmiştir. aktive edilmiş ve aktive edilmemiş numuneler kullanılarak, sülfürik asit çözeltisinde havalı ortamda herhangi bir ön termal işlem uygulamaksızın direkt olarak liç çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmaların her biri 3 M sülfürik asit çözeltisinde, 25-75 C sıcaklık aralığında, 1/30 katı/sıvı oranı, 300 devir/dk karıştırma hızı ve 2 saat liç süresi ve hava üflemeli (5 L/dk) liç koşulları altında yapılmıştır. Anodik oksidasyon yöntemi ile yapılan liç deneylerinde, asidik ortamda çözünmeyen inert elektrotlar kullanılmıştır. Anot bir torba içine asılmıştır ve konsantre cevher de bu anot torbasına ilave edilmiştir. Çalışmalar 3 M sülfürik asit çözeltisinde, 1/30 katı/sıvı oranı, 300 devir/dk karıştırma hızı ve 2 saat liç süresi koşulları altında yapılmıştır. Liç ünitesi Şekil 1 de gösterilmiştir. Liç deneyleri sonrası elde edilen çözeltilerin analizi Atomik Adsorpsiyon ve kompleksometrik titrasyon yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. 3. Bulgular Şekil 1. Liç ünitesinin şematik gösterimi [10]. 687

3.1.Direkt Liç Çalışmaları 3.1.1. Mekanik Aktivasyon işlemi ve hava vermenin liç verimine etkisi Aktive edilmiş (kısım 2.1 de ifade edildiği gibi) ve aktive edilmemiş numunelerin hava vermeden ve hava vererek liç çalışmaları yapılmıştır. Çalışmalar 3 M sülfürik asit çözeltisinde 1/30 katı/sıvı oranı, 300 devir/dk karıştırma hızı ve 2 saat liç süresi koşulları altında yapılmıştır. Elde edilen değerler Şekil 2 de görülmektedir. Şekil 2. Aktivasyon ve hava kullanımının sülfürlü bakır cevherinin liç verimine etkisi. (3M H 2SO 4 çözeltisi, 1/30 k/s oranı, 300 devir/dk karıştırma hızı ve 2 saat süre) Şekil 2 de hava olmadığı ve olduğu şartlarda aktivasyonun bakır liç verimine etkisi görülmektedir. Havasız ortamda sülfürlü bakır konsantrelerinin liç edilmesi durumunda aktivasyonun yapıldığı numunede Cu çözünme verimi aktive edilmemiş (orjinal konsantre) numuneye göre yaklaşık 2 kat artmıştır. Orjinal (aktive edilmemiş) konsantreye 5 lt/dk debiyle hava vererek liç etmeyle hava vermeden liç etme durumuna göre verim yaklaşık 6,5 kat artmaktadır. Şayet bakır konsantresi bir de aktive edilirse verim yaklaşık 5 kat daha artmaktadır. Aktive edilmiş numune hava (5 L/dk) katkısı ile liç edildiğinde aktivesiz ve hava kullanılmayan liçe göre verim 30 kattan daha fazla olmaktadır. Bu da hem aktivasyonun hem de liç işleminde yükseltgeyici özelliği olan hava kullanımının önemini göstermektedir. Artan havanın dolayısı ile oksijenin etkisini aşağıdaki reaksiyonlardan görmek mümkündür [11]: 688

CuFeS2 + 5/4O2 + H2SO4 Cu 2+ + SO4 2- + 1/2Fe2O3 + 2S + H2O (1) CuFeS2 + 17/4O2 + 1/2H2SO4 Cu 2+ + 5/2SO4 2- + Fe 3+ + 1/2H2O (2) (1) nolu reaksiyonda fazla asit olmasına rağmen az oksijen var ise kükürt oluşmakta, bunun da konsantrenin etrafında engel tabaka oluşturarak reakyonu ilerleyen aşamada zorlaştırma ve çözünürlüğü azaltma etkisi söz konusu olabilmektedir. (2) nolu reaksiyonda daha fazla oksijen söz konusu olduğunda daha az aside rağmen kükürt de oluşmayacaktır. 3.1.2. Sıcaklığın liç verimine etkisi Aktive edilmiş ve aktive edilmemiş numunelerin havalı ortamda (5 L/dk) gerçekleştirilen liç çalışmalarında sıcaklığın Cu çözünme verimine etkisi Şekil 3 te verilmiştir. 85 77,9 75 Cu Çözünme Verimi % 65 55 45 35 25 47,73 56,79 20,8 53,64 Aktive Edilmemiş Cevher Aktive Edilmiş Cevher 15 9,76 5 0 25 50 75 100 Sıcaklık C Şekil 3. Direkt liç çalışmalarında sıcaklığın Cu çözünme verimine etkisi. (3M H 2SO 4 çözeltisi, 1/30 k/s oranı, 300 devir/dk karıştırma hızı ve 2 saat süre) Şekil 3 te görüldüğü gibi hem mekanik aktivasyonun hem de sıcaklığın liç verimi üzerine pozitif bir etkisi söz konusu olup, sıcaklık arttıkça liç verimi artmaktadır. Aktivasyonun liç verimi üzerine pozitif etkisi literatürde birçok çalışmada da ortaya konmuştur [12]. Aktivasyon sonrası kristal yapıda oluşan kusurlar, amorflaşma ve artan yüzey alanı çözünmede ciddi bir verim artışına neden olduğunu ortaya koymaktadır. Şekil 3 ten aktivasyonun etkisinin düşük sıcaklıklarda daha fazla olduğu da gözükmektedir. 25 ºC de aktivasyonlu şarttaki numunede verim artışı aktivasyonsuzun yaklaşık 5 katıdır. Liç sıcaklığı arttıkça aktivasyon işleminin katkısı biraz daha azalmaktadır. 689

Aktivasyonsuz numuneye göre aktivasyonlu numunenin liç verimi 50 ºC de 2,7 kat, 75 ºC de ise 1,5 kat artmıştır. Bu durum sıcaklığın yüksek olduğu şartlarda liç verimi üzerine aktivasyon etkisinin biraz azaldığını, sıcaklığın biraz daha etkili bir faktör olarak rol oynadığını göstermektedir. Sıcaklık liç işlemlerinde ciddi etki etmektedir. Çeşitli bileşikler artan sıcaklıkta daha fazla çözünme özelliği gösterir. Maddeye verilen ısı, çözünmeyi kolaylaştırıcı bir etki yapmaktadır [13]. 3.2. Anodik oksidasyon yöntemiyle liç işlemi 3.2.1. Uygulanan voltajın liç verimine etkisi Aktive edilmiş numuneler kullanılarak, 25 C sabit sıcaklıkta anodik oksidasyon yöntemi ile liç işlemleri gerçekleştirilmiştir. Liç çalışmalarında uygulanan voltajın Cu verimine etkisi Şekil 4 de verilmiştir. 50 46,25 45 Cu Çözünme Verimi % 40 35 30 25 20 26,29 15,58 16,55 15 10 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Uygulanan Voltaj(V) Şekil 4. Uygulanan voltajın Cu çözünme verimine etkisi. (3M H 2SO 4 çözeltisi, 1/30 k/s oranı, 25 C sıcaklık, 300 devir/dk karıştırma hızı ve 2 saat süre) Şekil 4 ten, uygulanan voltajın arttırılması ile Cu çözünme veriminin başlangıçta arttığı ve 3V değerinden sonra uygulanan voltajın arttırılmasının verimin azalması yönünde negatif etkilediği görülmektedir. Anodik oksidasyon ile yükseltgen ortam oluşturulmak istenen liç ortamında, 3V değerinden sonra çözünme veriminin düşmesinin nedeni; partikül yüzeyinde oluşan elementel kükürdün pasivizasyon etkisi göstererek difüzyon hızını düşürmesi ve metallerin ekstraksiyonunu önemli ölçüde etkilemesidir [2]. Bu etkinin 3 volttan sonra arttığı ve verimin yaklaşık 1/3 e düştüğü görülmüştür. Anot ve katotta gerçekleşen reaksiyonlar aşağıdaki gibi yazılabilir: 4OH - 2H2O + O2 + 4e (3) 690

A. ALP et al./ ISEM2016 Alanya Turkey 2S + O2 + 2OH- S2O3-2 + H2O S2O3-2 + 2O2 + 2OH- 2SO4-2 + H2O 1/2O2 + H2O + 2e 2OH- (4) (5) (6) Anot çözünmeyen elektrot olduğundan yükseltgeme ve elektron çıkışı çözeltideki OH- iyonlarının yükseltgenme reaksiyonu sayesinde sağlanmıştır. Bu esnada çıkan oksijen yükseltgeyici ajan olarak davranmakta ve bakır sülfürlerin çözünmesinde etkin rol oynamaktadır. 3.3. Liç kalıntılarının incelenmesi Liç işlemi sonrası numunelerin JEOL marka JSM 6060 LV model taramalı elektron mikroskobunda incelenmiştir. Farklı büyütmelerde yüzey morfolojisi, yüzey topografileri ve boyutları hakkında bilgi edinmek için görüntüleri Şekil 5 de gösterilmiştir. (a) (b) (c) Şekil 5. Cevherin 75 C sıcaklık koşullarında a) aktive edilmemiş cevherin 5 L/dk hava, b) aktive edilmiş cevherin 5 L/dk hava, c) aktive edilmiş cevherin anodik oksidasyon ile, uygulanan liç işlemi sonrası elde edilen liç kalıntısının SEM görüntüsü Şekil 5 da görüldüğü gibi liç işleminin verimi ile bağlantılı olarak boyut dağılımının değiştiği görülmektedir. Liç veriminin arttığı aktive edilmiş cevher kullanılarak yapılan, direkt liç (b) ve 691 www.i-sem.info

anodik oksidasyon yöntemi ile liç (c) çalışmalarında, aktive edilmemiş cevher ile yapılan direkt liç (a) çalışmasına göre partiküllerin boyut dağılımının küçüldüğü gözlemlenmiştir. Bunun da nedeni b ve c koşullarında liç verimlerinin a şartlarında liç sonucu elde edilenden daha yüksek olmasıdır. Çözünmenin artması tanelerin küçülmesine neden olmuştur. Sonuçlar Türkiye Karadeniz Rize bölgesi sülfürlü bakır konsantrelerinin oksidasyon gibi bir yüksek sıcaklık ön işlemine tabi tutulmadan çeşitli yükseltgen ortamlarda direk olarak liç edilebileceği ve yüksek bir verimle bakırın çözünebileceği anlaşılmıştır. Orijinal aktive edilmemiş sülfürlü konsantrenin direk olarak 3M H2SO4 çözeltisinde 1/30 katı/sıvı oranı, 75 C sıcaklık, 300 devir/dk karıştırma hızı ve 2 saat liç şartlarında havasız ortamda liç edildiğinde % 1,5 bakır liç verimi elde edilirken, aynı şartlarda aktive edilmiş konsantrede % 3 bakır verimine ulaşılmıştır. Orjinal konsantre 5 L/dk hava verilerek aynı koşullarda liç edildiğinde % 10 bakır verimi elde edilirken, hava debisi iki kat artırılarak 10 L/dk ya çıkarıldığında verim % 50 artışla % 15 e çıkmıştır. Aktive edilmiş konsantrenin 5 L/dk hava verilerek aynı koşullarda liç edilmesinde % 48 bakır verimi elde edilmiştir. Anodik oksidasyon yöntemi ile 3M H2SO4 lık çözeltide 1/30 k/s oranı, 300 devir/dk karıştırma hızı ve 2 saat liç şartlarında 3V luk hücre voltajında yapılan liç çalışmalarında 25 C de hava vermeksizin yaklaşık % 46 lık bir verimle bakırın çözündürülebileceği görülmüştür. Sıcaklık arttıkça verimin daha da artabileceği açıktır. Bu da sülfürlü bakır cevherlerinden bakırın eldesinde hidro-elektro metalurjik bir proses olan anodik oksidasyonla liç işleminin, 1250 C civarında çok kademeli yüksek sıcaklık proseslerini içeren pirometalurjik prosesle bakır eldesine alternatif olma potansiyelinin yüksek olduğunu göstermektedir. Bakırın anodik oksidasyon prosesiyle oda sıcaklığındaki koşullarda liçi sırasında harcanacak enerji, 1250 C civarında çok kademeli yüksek sıcaklık proseslerini içeren pirometalurjik proseslerle harcanacak enerjiye göre son derece az olacağı da açıktır. Pirometalurjik yüksek sıcaklık prosesleri ciddi ısı tüketen prosesler olduklarından çevre açısından yük getirmekte, çevrenin entropisini artırmaktadır. Bu çalışma, düşük sıcaklıklarda kompleks bakır cevherlerinin ciddi oranda çözündürülebileceğine, çevresel ısıl yükün bu yolla azaltılması ve entropi artışının daha düşük düzeyde tutulmasının mümkün olabileceğine ışık tutmaktadır. Ayrıca bu çalışmada incelenmemiş olsa da diğer metal sülfür bileşiklerinin de anodik oksidasyonla yüksek bir verimle çözeltiye geçmesi ve kazanılmasının mümkün olabileceğine de işaret olup, bu da pirometalurjik proseslere göre önemli avantajlar sunmaktadır. Endüstriyel olarak sülfürlü cevherlerin değerlendirilmesinin Türkiye de hemen hemen sadece pirometalurjik proseslerle yapıldığı göz önüne alındığında, bu çalışma daha az enerji gerektiren, pirometalurjik proseslerde olduğu gibi SO2 gazı vermediğinden çevreye daha duyarlı bir proses olabileceğini de göstermektedir. 692

Kaynaklar [1] Kökeş H. Oksitli Bakır Cevherlerinden Hidrometalurjik Yöntemle Bakır Sülfat Kristalleri Üretimi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enestitüsü, YLS Tezi, Türkiye, 2013. [2] Sitil B, Keskin E, Turan MD, Altundoğan HS. Sülfürik Asit Varlığında Hava Oksijeni Kullanarak Küre Kalkopirit Konsantresinden Bakırın Ekstraksiyonu, Fırat Üniversitesi, Türkiye, http://www.ukmk11.ogu.edu.tr/arsiv/ukmk9/lisans/8-311.pdf, Son erişim tarihi:01.06.2016. [3] Demirel S., Rize Bölgesi Bakır Cevherlerinden Bakır Kazanımına Mekanik Aktivasyonun Etkisi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü YLS Tezi, Türkiye, 2011. [4] Yılmaz T, Alp İ, Deveci H, Duran C, Celep O. Kayabaşı Masif Bakır Cevherinin Ferrik Sülfat Liçi, İstanbul Üniversitesi, Yerbilimleri Dergisi, 2007;20:63-69. [5] Xıao L, Fang Z, Qıu GZ, Wang SF, Wang C-X. Mechanism of Electro-Generative-Leaching of Chalcopyrite-MnO2 in Presence of Acidithiobacillus Ferrooxidans, Trans.Nonferrous Met. Soc. China 2010;20:15-20. [6] Eghbalnia M, Dixon DG., Electrochemical Study of Leached Chalcopyrite Using Solid Paraffin-Based Carbon Paste Electrodes, Hydrometallurgy, 2011;110:1 12. [7] Price DC, Chilton JP. The electroleaching of Bornite and Chalcopyrite, Hydrometallurgy, 1980;5:381-394. [8] Majuste D, Ciminelli VST, Osseo-Asare K, Dantas MSS, Magalhães-Paniago R. Electrochemical dissolution of chalcopyrite: Detection of bornite by synchrotron small angle X- ray diffraction and its correlation with the hindered dissolution process, Hydrometallurgy, 2012;111:114-123. [9] Muñoz JA, Gómez C, Ballester A, Blázquez ML, González F, Figueroa M. Electrochemical Behaviour of Chalcopyrite in the Presence of Silver and Sulfolobus Bacteria, J. Appl. Electrochem. 1997;28: 49-56. [10] Liu Z, Li Y, Chen M, Nueraihemaiti A, Du J, Fan X, Tao CY. Enhanced leaching of vanadium slag in acidic solution by electro-oxidation, Hydrometallurgy, 2016;159:2. [11] Schlesinger ME, Kathryn MJK, William CS, Davenport G. Extractive Metallurgy of Copper, Elsevier, 11.Edition, Amsterdam, 2011. [12] Perek KT, Arslan F. Effect of Mechanical Activation on Pressure Leaching of Küre Massive Rich Copper Ore, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 2010;31:191-200. [13] Schaming J. An Investigation of Leaching Chalcopyrite Ore, Queen s University Master Thesis, Canada, 2011. 693