Çinko Üretimi. Prof. Dr. Ramazan YILMAZ & Yrd. Doç. Dr. Zafer BARLAS

Benzer belgeler
Çinko, Özellikleri ve Kullanım Alanları

Çinko ve Çinko Alaşımları

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 4 Metaller, Aluminyum ve Çinko. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

Öğrencinin Sınav Tarihi: Adı Soyadı : Öğr. N0 : MEM-314 DEMİR DIŞI METALLERİN ÜRETİMİ DERSİ BÜTÜNLEME SINAV SORULARI

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

MEM-314 DEMİR DIŞI METALLERİN ÜRETİMİ VİZE SINAV SORULARI

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

METALİK BAKIR ÜRETİMİ

Kimyasal Metalürji (II) (MET312)

METALİK BAKIR ÜRETİMİ

Rize Bölgesi Kompleks Sülfürlü Çinko Cevherlerinin Anodik Oksitleme Yöntemi ile Liçi

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

VIA GRUBU ELEMENTLERİ

DEMİR DIŞI METALURJİSİ GİRİŞ

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

IVA GRUBU ELEMENTLERİ

Konsantre Cevher Analizleri / Ore Grade Analysis

KİMYA II DERS NOTLARI

Kurşun ve Kurşun Alaşımları Prof. Dr. Ramazan YILMAZ Yrd. Doç. Dr. Zafer BARLAS

DOÇ. DR. FATİH ÇALIŞKAN

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

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

Zamantı Havzası Oksitli Çinko Cevherlerinin Değerlendirilmesinde Waelz Projesi

HİDROJEN ÜRETİMİ BUĞRA DOĞUKAN CANPOLAT

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

ELEKTRO KAZANIM (ELEKTROW NN NG)

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

Pik (Ham) Demir Üretimi

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

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

BÖLÜM I YÜZEY TEKNİKLERİ

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

METAL ÜRETİM TEKNİKLERİ

Çinko oluk uygulamaları; Çinko oluklar çatının hacmine ve akıntı durumuna göre değerlendirlmelidir.

Türkiye de Altın Madenciliği. Dr. Muhterem KÖSE

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

ÇELİK YAPIM OCAKLARI BACA TOZLARININ «DÖNER TABANLI FIRIN ( RHF)» LARDA KÖMÜR İLE DİREKT İNDİRGENMESİ. Muammer BİLGİÇ ECOSID Ltd.

şeklinde, katı ( ) fazın ağırlık oranı ise; şeklinde hesaplanır.

Pirometalurjik Üretim Süreçleri Metal sülfürler, karbonatlar ve hidratlar metal üretimi sırasında hammadde olarak kullanılmak üzere uygun

Bakır Rafinasyon Curufu Flotasyon Atıklarındaki Bakırın Geri Kazanımı

KOROZYONDAN KORUNMA YÖNTEMLERİ

TOPRAK ALKALİ METALLER ve BİLEŞİKLERİ

SÜLFÜRİK ASİT VARLIĞINDA HAVA OKSİJENİ KULLANARAK KÜRE KALKOPİRİT KONSANTRESİNDEN BAKIRIN EKSTRAKSİYONU

ÇÖKELME SERTLEŞTİRMESİ

ÖNEMLİ BOR BİLEŞİKLERİ

ELEKTRO METALÜRJ BAHAR

KOCAELİ İLİ MADEN VE ENERJİ KAYNAKLARI

MADEN SEKTÖR GÖRÜNÜMÜ

HACETTEPE ÜNĐVERSĐTESĐ EĞĐTĐM FAKÜLTESĐ ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME

KÜKÜRT DİOKSİT GAZI İLE ÜLEKSİT TEN BORİK ASİT ÜRETİMİ

III VE IV.GRUP MADENLER 2017 YILI OCAK BAŞI SATIŞ FİYATLARI A. IV-B GRUBU MADENLER

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

Kireçtaşlarından Çöktürülmüş Kalsiyum Karbonat Üretimi Doç. Dr. Özen KILIÇ

Alüminyum Cürufundan Alüminyum Metali ve Flaks Eldesi

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

Gravimetrik Analiz-II

REDOKS REAKSİYONLARI UYGULAMALARI

3. DÜNYA MİNERAL VE METAL İSTATİSTİKLERİ^

Hidroklorik asit ve sodyum hidroksitin reaksiyonundan yemek tuzu ve su meydana gelir. Bu kimyasal olayın denklemi

Toz Metalürjisi. Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Notların bir bölümü Dr. Rahmi Ünal ın web sayfasından alınmıştır.

HAZIRLAYAN Mutlu ŞAHİN. Hacettepe Fen Bilgisi Öğretmenliği

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

ÇELİK YAPIM OCAKLARI BACA TOZLARININ «ROTARY HEART FURNACE» LARDA KÖMÜR İLE DİREKT İNDİRGENMESİ. Muammer BİLGİÇ ECOSID Ltd.

TEHLİKELİ ATIK ÖN İŞLEM TESİSLERİ

a. Yükseltgenme potansiyeli büyük olanlar daha aktifdir.

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

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

Faz ( denge) diyagramları

2017 YILI MADEN SEKTÖRÜ GÖRÜNÜMÜ RAPORU

Yolculuğumuz. Kuruluş. Türkiye nin İlk. Çine Kuvars Tesisi. Feldspat Flotasyon. Esan Italy. Tesisi. Türkiye nin İlk Kil Zenginleştirme Tesisi

ÇİNKO ALAŞIMLARI :34 1

Burada a, b, c ve d katsayılar olup genelde birer tamsayıdır. Benzer şekilde 25 o C de hidrojen ve oksijen gazlarından suyun oluşumu; H 2 O (s)

DEMİR - ÇELİK ÜRETİMİ

ENDÜSTRİYEL SÜREÇLER MEVCUT VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ

KİMYA II DERS NOTLARI

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

Harici Yanma Tesisi. Enerji Üretim ve Dağıtım Müdürlüğü. Özgür AKGÜN

KİMYASAL TEKNİKLERLE TOZ ÜRETİMİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

BĐLEŞĐK FORMÜLLERĐNĐN ADLANDIRILMASI

SEMENTASYON DENEYİ DENEY FÖYÜ

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

ALUMİNYUMUN YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ SÜLFÜRİK ASİT ANODIZING YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ*

İÇİNDEKİLER 2

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

Çözünürlük kuralları

Prof.Dr.Muzaffer ZEREN SU ATOMİZASYONU

GRUP: ELEKTRO-KİMYASAL USULLERLE MADEN KAPLAMACILIĞI: 1983/12-16

Korozyonun Sebep Olduğu Ekonomik Kayıp

TOPRAK OLUŞUMUNDA AŞINMA, AYRIŞMA VE BİRLEŞME OLAYLARI

Bileşikteki atomların cinsini ve oranını belirten formüldür. Kaba formül ile bileşiğin molekül ağırlığı hesaplanamaz.

ALTIN-GÜMÜŞ MADENCİLİĞİ VE ATIKLARININ ETKİLERİ YUSUF HAS

SATEN NİKEL BANYOSU ARIZA TABLOSU

SERAMİK SANAYİİ. Hazırlayan Birsen YILMAZ T.C. Başbakanlık Dış Ticaret Müsteşarlığı İhracatı Geliştirme Etüd Merkezi

CALLİSTER FAZ DİYAGRAMLARI ve Demir-Karbon Diyagramı

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ

GENEL MALZEME LABORATUVARI I A. METALURJİK ÜRETİM PROSES REAKSİYONLARI A.1.

ELEKTROKİMYASAL REAKSİYONLAR

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

İLK ANYONLAR , PO 4. Cl -, SO 4 , CO 3 , NO 3

Transkript:

Çinko Üretimi Prof. Dr. Ramazan YILMAZ & Yrd. Doç. Dr. Zafer BARLAS Sakarya Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Esentepe Kampüsü, 54187, SAKARYA

Günümüzün en büyük çinko cevher üreticileri Avustralya, Kanada, Çin, Peru ve ABD'dir. Avrupalı üreticiler arasında ise; Belçika'da Vieille Montagne, İrlanda'da Tara ve İsveç'te Zinkgruvan sayılabilir. Dünyada çinko cevher üretimi 8 milyon ton, hurda çinko üretimi 0,5 milyon ton civarındadır. Türkiye nin çinko metal tüketimi yılda 60 bin ton dolayındadır. Bunun 10 bin tonu geçici ihraç yoluyla yurtdışına gönderilen cevherlerden geri dönen metalle, bir bölümü hurdadan kazanılmakta, geri kalan 20-30 bin tonu ithalatla karşılanmaktadır.

Ar-Ge çalışmaları teşvik edilerek çinko-kurşun yatakları içerisinde yan ürün olarak bulunan gümüş ve altın gibi değerli metaller ile indiyum, galyum, talyum ve germanyum gibi ileri teknoloji hammaddelerinin kazanılmasına yönelik çalışmalar yapılmalıdır.

Çinko sülfür minerali, flotasyon tekniği kullanılarak zenginleştirilir ve ardından pirometalurjik yöntemlerle kavurma işlemi uygulanarak çinko sülfürün, çinko okside kavrulması sağlanır. Çinko oksit daha sonra sülfürik asitte liç edilir ve elde edilen çözelti çinko tozu ile arındırılır. Nihayet çinko metali, bu temiz çözeltiden elektroliz yoluyla katot levhalar halinde kazanılır. Çinko katotlar ya doğrudan dökümhaneye gönderilerek ingotlar halinde dökülür ya da alüminyum ile alaşımlandırılır. Bir diğer çinko üretim prosesi de pirometalurjik bir proses olan flaş ergitme yöntemidir, ancak bu yöntemle elde edilen çinko oksit, hidrometalurjik alternatifine göre daha düşük safiyette çinko üretimine yol açar.

Kavurma-Liç-Elektroliz'le çinko üretimini amaçlayan ilk tesis 1914'den sonra gerçekleştirildi. 1895'te çinko izabesinde ilk defa doğal gaz kullanıldı. 20. yüzyılın başlangıcında flotasyon devreye girdi ve 1920'lerde sfalerit'in (ZnS) selektif flotasyonu gerçekleştirildi. Birinci Dünya Savaşı çok sayıda fabrika kurulmasını teşvik etti. 1917'de sinterleyici kavurma uygulaması çinko üretimini arttırdı. 1920'den itibaren Japonya, İtalya ve Fransa'da küçük; Norveç'te Odda'da, Kanada Manitoba'da (Flin Flon) ve Almanya'da Magdeburg'ta büyük kapasiteli elektrolitik çinko tesisleri kuruldu.

ELEKTROLİZ YÖNTEMİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ Dikey retort + sürekli distilasyon işlemi 1925'den sonra Almanya ve İngiltere'de uygulandı. Ancak en başarılısı ABD'deki New Jersey prosesi idi. İkinci Dünya Savaşından sonra çinko izabesinde en büyük gelişmeler kavurmada akışkan yatak ve üretimde ISP (Imperial Smelting Process 1950-1960) uygulamalarının başlamasıydı. 1960-1980 yılları arasında ise nötr liç artıklarının değerlendirilmesi konusundaki çalışmalar tamamlandı. Avrupalı üreticiler arasında ise; Belçika'da Vieille Montagne, İrlanda'da Tara ve İsveç'te Zinkgruvan sayılabilir. Dünya da 7 ülke toplam rafine çinko üretiminin %53 ünü karşılamaktadır.

Bunların arasında 1992 yılındaki 648 bin tonluk üretimini %70 artırarak, toplam 1,1 milyon tona ulaştıran Çin, birinci sırada gelmektedir. İkinci sırada bulunan Kanada, 1994 yılındaki üretimini %4,2 artırarak 720 bin tona ulaşmıştır. Japonya 633 bin ton, İspanya ve ABD 360 ar bin ton, Avustralya 332 bin ton, Almanya 32 bin ton üretim yapmışlardır. Dünya rafine çinko üretimi 1998 yılında, 7,99 milyon ton olarak gerçekleşmiştir. 1975 yılı itibari ile çinko-kurşun madenciliği sektöründe, Maden Dairesince kamu ve özel kuruluşlara verilen Arama Ruhsatı sayısı 2000 nin üzerinde olmuştur. Bu arama ruhsatlarının yüzde olarak en yoğun olduğu bölgeler Doğu Karadeniz, İç ve Batı Anadolu dur. Ülkemizde sedimanter, volkanik ve metamorfik birimler içinde her yerde yatak olarak kurşun ve çinkoya rastlanmaktadır.

Cevher yataklarının oluşumuna paralel olarak, Türkiye de çinko-kurşun cevher ve konsantreleri oksitli ve sülfürlü olarak bulunmaktadır. Türkiye nin toplam çinko rezervi, metal çinko olarak, 5,471,338 ton olup, bunun 1,305,688 tonu görünür, 1,238,555 tonu muhtemel, 2,927,095 tonu mümkün rezervdir (İMİB Türkiye Çinko Envanteri, 1998). Oksitli cevherlerin tamamı yurt içinde ÇİNKUR tarafından işlenerek elektrolitik külçe çinko elde edilmektedir. Ülkede üretilmekte olan sülfürlü cevherlerin yurt içinde izabe imkanı bulunmadığından, zenginleştirilmiş çinko-kurşun cevherleri veya konsantreleri olarak geçici veya doğrudan ihraç yolu ile yurt dışına satılmaktadır. Ayrıca tüvenan, ayıklanmış konsantre, kalsine ürün olarak da çinko ihracatı yapılmaktadır.

Doğada çinko metalinin üretildiği en önemli mineral sfalerittir. Genel olarak çinko mineralleri altı grup altında sınıflandırılmaktadır. En çok kullanılan cevheri sfalerit (ZnS) olup %40-50 Zn ve yaklaşık %10 Fe içerir. Çinkonun ayrıştırıldığı diğer mineraller smitsonit (çinko karbonat), hemimorfit (çinko silikat) ve franklinit ((Fe,Mn,Zn)(Fe,Mn) 2 O 4 ) dir. Ülkemizde üretim smitsonite dayalıdır. Mineralin Adı Kimyasal Gösterimi % Zn Okunuşu 1. Sfelarit ZnS 67,09 Çinko sülfür 2. Smitsonit ZnCO 3 52,14 Çinko karbonat 3. Hemimorfit 2ZnO.SiO 2 H 2 O 54,28 Çinko hidrosilikat 4. Willemit Zn 2 SiO 4 58,68 Çinko silikat 5. Zinkit ZnO 80,34 Çinko oksit

Sphalerite: (Zn,Fe)S Smithsonite: ZnCO 3 Hemimorphite: Zn 4 Si 2 O 7 (OH) 2 H 2 O Franklinite: (Fe,Mn,Zn)(Fe,Mn) 2 O 4 Çinko oksitli (kırmızı) Franklinite (siyah)

Formülü ZnS dir ve teorik olarak % 67 Zn, % 33 S içermektedir. Genellikle FeS ile izomorftur. Fe oranı bazen % 20 ye kadar yükselebilmektedir. Ayrıca CdS ve MnS de içermektedir. Çinko blend kübik sistemde kristalleşmekte ve kompakt, yaprağımsı ve ince taneli agrega halinde de bulunmaktadır. Koyu kahverengi, siyahımsı olabildiği gibi, renksiz veya açık sarı renklerde de olabilmektedir.

Kimyasal bileşimleri birbirine yakın ve aynı şekilde kristalleşen mineraller. Kimyasal bileşimleri farklı da olsa, aynı kristal sisteminde oluşan minerallere de izomorf (aynı şekilli) mineraller, bu olaya da izomorfik (aynı şekillilik) denir. İzomorf olayı gösteren mineraller birbirleriyle karışabilirler ve birbirlerinin yerine geçebilirler. İzomorf olayı en iyi olarak hegzagonal sistemle kristallenen karbonat minerallerinde görülür. Örneğin Kalsit CaCO 3, Smitsonit ZnCO 3, Manyezit MgCO 3, Siderit FeCO 3 - Hepsi hegzagonal sistemde kristallenmiştir. Kimyasal bileşimleri farklılıklar gösterse de şekilleri aynıdır. Sülfür içeren mineraller de izomorf olayına örnek teşkil eder. Galen - kurşun sülfür - PbS kübik sistemde kristallenir. Sfalerit - çinko blend - ZnS kübik sistemde kristallenir. Pirit - FeS 2 kübik sistemde kristallenir.

Dünyada üretilen toplam çinkonun çoğu sfelaritten ( ZnS ) üretilmektedir. Bu bakımdan en önemli çinko minerali sfelarittir.

Çinko-Kurşun: Türkiye de metal içeriği olarak 860 bin ton kurşun, 2,3 milyon ton çinko rezervi vardır. Çinko rezervlerinin %35 i Rize Çayeli bakır çinko yatağında bulunur. Türkiye nin çinko metal tüketimi yılda 60 bin ton, metal kurşun tüketimi ise yılda 35 bin ton civarındadır.

Metallerin reaktiflik dereceleri yandaki şekilde gösterildiği gibi birbirinden farklıdır. - Karbona göre daha reaktif metallerin bileşimlerini karbon veya karbon monoksitle metale indirgenemediğinden, metale indirgeme elektrolizle - Karbona göre daha düşük reaktiflik derecesindeki olan metallerin bileşimleri ise karbon veya karbon monoksitle metale indirilmektedir.

ÇİNKO CEVHERİNDEN METALİK ÇİNKO ÜRETİMİ Çinko cevherinin % 15 i açık ocak maden işletmeciliği, % 64 ü kapalı ocak madenciliği ve % 21 lik bölüm ise her iki ocak sisteminin bir arada işletildiği durumlarda çıkartılmaktadır. Maden ocaklarından çıkartılan cevherin doğrudan tüketilecek (ergitilecek) zenginlikte olması çok nadirdir. Genel olarak konsantre edilmeye ihtiyacı vardır. Çinko cevherleri başlangıçta % 5-15 Zn içerirler. Konsantrasyon sonrası konsantre cevher yaklaşık % 50-55 Zn içermektedir. Drilling zinc and lead ore in South Africa. Angas zinc mine opened by Premier Mike Rann (Australia)

ÇİNKO CEVHERİNDEN METALİK ÇİNKO ÜRETİMİ Çinko cevherinden metalik çinko üretimi temel olarak iki şekilde yapılmaktadır. A- Elektrolitik proses B- Termal proses Dünyada yıllık olarak üretilen çinkonun yaklaşık % 90 ı elektrolitik yöntemle ; % 10 luk bölümü ise ısıl yöntemle üretilmektedir. Her iki yöntemde de ortak olan uygulamalar: Çinko cevherinin konsantre hale getirilmesi, Konsantre cevherin kavurma ile okside dönüştürülmesi Çinko cevheri öncelikle karma ve öğütme işlemi sonrası flotasyonla ayırma ile konsantre çinko cevheri konumuna getirilir. Bu aşamada yaklaşık % 5-15 Zn içeren cevher, çinko bakımından daha konsantre hale getirilir ve yaklaşık; % 50 Zn, % 32 S, % 13 Fe ve % 5 SiO 2 içermektedir.

ÇİNKO CEVHERİNDEN METALİK ÇİNKO ÜRETİMİ A- Elektrolitik Proses: Uygulama 4 aşamadan oluşmaktadır : 1- Cevherin konsantre edilmesi 2- Konsantre cevherin hava içerisinde kavrulması 3- Çinko oksidin çinko sülfata dönüştürülmesi 4- Çinko sülfat çözeltinin elektrolizi 1- Cevherin konsantre edilmesi : The ore is mined, crushed, ball-milled and then concentrated by froth flotation. This removes unwanted components, including the lead compounds and waste rock.

ÇİNKO CEVHERİNDEN METALİK ÇİNKO ÜRETİMİ 2- Cevherin hava içeren ortamda kavrulması : The ore roasting usually takes place in a fluidized bed furnace at around 1020 C, with air being blown in at the bottom. The most important reaction is the conversion of zinc sulfide to zinc oxide: However, any iron sulfide present in the ore will be converted to iron (III) oxide, which reacts with zinc oxide to form zinc ferrite: In the simple leaching process, this zinc cannot be easily recovered and so ores with low iron content are preferable. The sulfur dioxide is often converted to sulfuric acid in a plant adjacent to the smelter.

ÇİNKO CEVHERİNDEN METALİK ÇİNKO ÜRETİMİ KAVURMA : Çinko cevherinden metalik çinko üretiminde her yöntem için de (Pirometalurjik - Hidrometalurjik) çinko konsantrelerine ilk uygulama cevherin kavrulmasıdır. Kavurma, çinko sülfür konsantrelerini yüksek sıcaklıkta (700 C) çinko kalsinesi olarak isimlendirilen saf olamayan çinko okside dönüştürmektir 2ZnS + 3O 2 2ZnO + 2SO 2 2ZnO + 2SO 2 + O 2 2ZnSO 4 Kavurma sonrası çinko konsantresindeki çinkonun ~ %90 ı çinko okside dönüşürken, %10 luk kısmı atık demirle reaksiyona girerek çinko ferrit (ZnFe 2 O 4 ) oluştururlar.

ÇİNKO CEVHERİNDEN METALİK ÇİNKO ÜRETİMİ Not: Calamine minerali kullanıldığı durumlarda, kavurma olmadan mineral doğrudan ergitme fırınında tüketilebilir ve ısıtma anında oksitlenme gerçekleşir. ZnCO 3 (s) ZnO (s) + CO 2 (g) (endotermik ısıl bozunum) Sülfür dioksit (SO 2 ), liç proseslerinde tüketilmek için gerekli olan sülfürik asit üretiminde tüketilir.

ÇOK KATLI KAVURMA FIRINININ ŞEMATİK GÖSTERİMİ 1- Fırın 9 veya daha fazla katlıdır. Konsantre yukardan aşağı doğru akar. 2- Konsantre aşağı doğru hareket ederken, aşağıdan yukarı doğru çıkan sıcak fırın gazları ilk katta konsantreyi kuruturken daha aşağıdaki katlarda okside olmuş kalsine üretilir. 3- Fırındaki reaksiyonlar yavaş olup hızlandırmak için ek bir yakıt tüketilebilir. 4- Çok katlı fırınlarda kavurma sıcaklığı ~ 700 C kadardır. 5- Operasyon süresi konsantrenin kompozisyonuna ve ortadan uzaklaştırılmak istenen sülfür miktarına bağlıdır. 6- Bu fırınlar yüksek saflıkta kalsine üretebilecek kapasiteye sahiptir.

AKIŞKAN YATAKLI KAVURUCUNUN ŞEMATİK GÖSTERİMİ Akışkan yataklı kavurucularda kükürdü giderme çok katlı fırınlara göre çok daha hızlıdır. Kavurma atmosferik basıncın çok az altında ve ortalama 1000 C sıcaklıkta gerçekleşmektedir. Yanma başladıktan sonra ek bir yakıta gerek duyulmaz. Bu fırının en önemli avantajı kapasite ve sülfür giderme potansiyelinin yüksek olması. Ayrıca bakım giderleri de daha düşüktür.

HİDROMETALURJİK YÖNTEMLE METALİK ÇİNKO ÜRETİMİ Dünya çinko üretiminin %90 ı geleneksel hidrometalurjik (elektrolitik proses) yöntemle gerçekleştirilir. Roast-Leach-Electrowinning (RLE) Kavurma sonrası elde edilen çinko konsantresi liç aşamasında çinko oksit diğer kalsinelerden ayrılır. Bu uygulama için sülfürik asit kullanılır. Çinko içeriği çözünüp çözeltiye alınırken, demir kurşun ve gümüş çözünmeden ortamda çökelirler. Halbuki çözeltiye geçen bazı safsızlıklar vardır ve sonuçta daha yüksek saflıkta çinko elde edebilmek için bu safsızlıkların bertaraf edilme mecburiyeti vardır. Konsantre cevher sülfürik asitle liç işlemine tabi tutulur. Liç : ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O Elektroliz : ZnSO 4 + H 2 O Doğru Akım = Zn + H 2 SO 4 + 1/2O2

HİDROMETALURJİK YÖNTEMLE METALİK ÇİNKO ÜRETİMİ 3- Conversion of zinc oxide to zinc sulfate : The crude zinc oxide is leached with spent electrolyte, which is sufficiently rich in sulfuric acid to dissolve the oxide and restore the concentration of the zinc sulfate in the electrolyte solution (Fig 4). The main reaction taking place is: ZnSO 4 + H 2 O DC = Zn + H 2 SO 4 + 1/2 O 2 Figure 4 Leaching of zinc oxide.

KALSİNENİN LİÇİ VE DEMİRİ ÇÖKTÜRME Kavurma işlemi sonunda üretilen kalsinede çinkonun bir kısmı çinko oksit, ZnO halinde bir kısmı da çinko ferrit, ZnFe 2 O 4 halindedir. Çinko oksit sülfürik asitli çözeltilerde; ZnO + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2 O reaksiyonuna göre kolaylıkla reaksiyona girip sulu faza geçer Buna karşılık çinko ferritin sülfürik asitli çözeltilerdeki ZnFe 2 O 4 + 4H 2 SO 4 ZnSO 4 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 O reaksiyonu 90 C ve 150 g H 2 SO 4 1-1 şartlarında gerçekleştiğinden ZnO nin liçine göre daha güçtür Kalsinedeki kurşun PbO + H 2 SO 4 PbSO 4 + H 2 O reaksiyonuna göre PbSO 4 haline dönüşür. PbSO 4 in suda çözünürlüğü olmadığı için katı artıkta kalmaktadır Diğer taraftan demir, çinkonun elektrolitik redüksiyon işlemi için zararlı olduğundan çinko sülfatlı çözeltiden tamamen uzaklaştırılması istenir.

Not: Yukarıda sıralanan nedenler, çinko kalsinelerinin liç işleminin 2 kademeli olmasını gerekli kılmaktadır. Bu kademeler: (a) nötr liç ve (b) sıcak asidik liç Birinci kademede sadece ZnO çözülmektedir. İkinci kademede çözünmeyen artık kalan çinko daha yüksek sıcaklık ve asit konsantrasyonunda çözülerek çözeltiye alınmaktadır.

NÖTR LİÇ Elektroliz tesisinde gelen 150-200 g H 2 SO 4 asit konsantrasyonundaki artık elektrolit kalsine ile karıştırılarak ZnO ve PbO yi çözmek üzere liç edilir. Sülfürik asit ZnO ve PbO tarafından yukarıdaki reaksiyonlar gereği tüketildiği için çinko ferrit ile reaksiyona girecek asit kalmamaktadır. Bu nedenle ferrit halinde bağlı çinko (ZnFe 2 O 4 ) PbSO 4 la beraber liç artığına karışmaktadır. Asit tüketimi nedeni ile ph, 4 e doğru yaklaştığı için bu işleme uygulamada nötr liç adı verilmektedir.

ÇÖZELTİ TEMİZLEME Liçten sonra çözeltide bu safsızlıkların konsantrasyonları bu sınırların çok üzerindedir. Bu nedenle, çözeltinin mutlaka temizlenmesi gerekmektedir. Bu safsızlıklardan As, Sb, Sn ve Ge; demirin, demir hidroksit halinde çöktürülmesi sırasında çözeltiden uzaklaşmaktadırlar. Co, Cu, Cd, F, Cl gibi elementler bu işlem sırasında çözeltide kalmaktadırlar. Çözeltiden bu elementlerin uzaklaştırılabilmesi için uygulanan yöntemler; kimyasal çöktürme, elektrokimyasal ayırma, iyon değişimi ve çinko tozu ile sementasyondur.

PLEASE note: In the industrial production of zinc by electrolysis (called electro-winning) the negative ( ) cathode is made of aluminium (Al, where zinc deposits) and the positive (+) electrode is made of a lead-silver alloy (Pb-Ag, where oxygen gas is formed). Why these particular electrode metals are used in this 'electrowinning' process. Elektroliz : ZnSO 4 + H 2 O Doğru Akım = Zn + H 2 SO 4 + 1/2 O 2

IMPERIAL SMELTING FURNUCE (ISF) Emperyal Eritme Fırını ZnO + C Zn + CO ZnO +CO Zn + CO 2 CO 2 + C 2CO Not: Calamine minerali kullanıldığı durumlarda kavurma olmadan mineral doğrudan ergitme fırınında tüketilebilir ve ısıtma anında oksitlenme gerçekleşir. ZnCO 3(s) ZnO (s) + CO 2(g) (endotermik ısıl bozunum)

Emperyal Eritme Fırını Pirometalurjik yöntemde (thermal process) çinko oksit, karbon veya karbonmonoksitle 950 C ve üzeri sıcaklıkta metalik çinkoya indirgenir. Oksidin indirgenmesiyle çinko buharlaşır ve daha sonra kodansetörlerde yoğunlaştırılır. Metal Ergime derecesi ( C) Buharlaşma derecesi ( C) Bakır 1084 2562 Çinko 419,53 907 Kurşun 327,46 1749 Kadminyum 320 765

YÜKSEK FIRINDA İNDİRGEME YÖNTEMİYLE ÇİNKO VE KURŞUN ÜRETİMİ

ÇİNKONUN ÜRETİMİ Çinko metali ekstraktif metalurji yöntemleri ile elde edilir. Çinko sülfür minerali, flotasyon tekniği kullanılarak zenginleştirilir ve ardından pirometalurjik yöntemlerle kavurma işlemi uygulanarak çinko sülfürün, çinko okside kavrulması sağlanır. Çinko oksit daha sonra sülfürik asitte liç edilir ve elde edilen çözelti çinko tozu ile arındırılır. Nihayet çinko metali, bu temiz çözeltiden elektroliz yoluyla katot levhalar halinde kazanılır. Çinko katotlar ya doğrudan dökümhaneye gönderilerek ingotlar halinde dökülür ya da alüminyum ile alaşımlandırılır. Bir diğer çinko üretim prosesi de pirometalurjik bir proses olan flaş ergitme yöntemidir.

Pirometalurjik metotlar: (1) Cevher hazırlama Çinko cevheri (% 3-11) öğütme, flotasyon, ayırma "Sonuç konsantrasyon Zn ~ % 52-60 " (2) Kavurma (kalsinasyon) ve Redükleme işlemleri Kavurma işlemleri : * Akışkan yatakta kavurma * Sinterleyici kavurma * Waelz prosesi "Kalsine Zn elde edilir " Zn redükleme ve distilasyon yöntemleri Retort prosesi (yatay retort (mufl) veya düşey retort) Yüksek fırında ISP Diğer fırınlarda yapılan işlemler "Sonuçta slab Zn elde edilir "

HİDROMETALURJİK VE ELEKTROMETALURJİK YÖNTEMLER (1) Cevher hazırlama Çinko cevheri (% 3-11) öğütme, flotasyon, ayırma "Sonuç konsantrasyon Zn ~ % 52-60 " (2) Kavurma (kalsinasyon) ve Liç işlemleri Kavurma işlemleri * Akışkan yatakta kavurma * Sinterleyici kavurma * Waelz prosesi "Kalsine Zn elde edilir " Zn nötr çözümlendirilmesi (Liç işlemi) 80 C de H 2 SO 4 ile çözme Liçin tasviyesi (Cu, Pb, Cd, Fe ve Ni gibi elementlerin çöktürülmesi) Süzme İşlemi Diğer fırınlarda yapılan işlemler "Sonuçta slab Zn elde edilir " (3) Elektroliz (redüksiyon elektrolizi) Liç işleminden elde edilen çözeltiden redüksiyon elektrolizi ile saf Zn (%99,99) eldesi

Zn Elektrolizi Şartları, Kullanılan Malzemeler ve Reaksiyonlar Elektroliz, aside dayanıklı malzemelerden hazırlanmış ve birbirine taşımalı şekilde bağlanmış hücrelerden oluşan bataryalarda gerçekleştirilir. Anot; Pb veya Pb-%0,05-1Ag alaşımlı levhalar Katot; Al veya Zn Akım yoğunluğu; 400-800 A/dm 2 Sıcaklık; 35-40 C - Elektroliz verimini etkileyen faktörler; Çözelti sıcaklığı, Asit ve Zn konsantrasyonu, Safsızlıkların miktarı, Anot katod kontaktları, Çözelti sirkülasyonu Katodik reaksiyon; Zn +2 + 2 e- Zn Anodik reaksiyon; SO 4 2- + H 2 O SO 4 2- + 1/2O 2 + 2H +

ÇİNKO İLE ELEKTRO KAPLAMA ( Zinc Electroplating Process )

Hot Dip Galvanizing (Galvaniz Sıcak Daldırma)

KAYNAKLAR Halil Arık Demir Dışı Metallerin Üretimi Ders Notları 2015 Adem Demir Demir Dışı Metaller sunu 2012 Muzaffer Zeren Demir Dışı Düşük Sıcaklık Metal ve Alaşımları, 2014 Ayşegül Akdoğan Eker Demirdışı Metal ve Alaşımları sunusu 2008 Çeşitli sunumlar Çeşitli internet web sayfaları

Dinlediğiniz için Teşekkür ederim!..