Metal Kazanma Yöntemleri

5.2.2.4.1 Sülfatlama Kavurması Yöntemi. Önceki bölümlerde de anlatıldığı gibi

çinko cevheri, redüksiyon, oksidasyon, yoğunlaştırma ve liç işlemleri gibi pek çok işlemden geçirildiği için liç sonrası elde edilen artık malzeme çok kompleks bir yapıya sahiptir. İçerisinde elementlerin sülfat, oksit, metal, silikat ve ferritik bileşiklerine rastlamak mümkündür (Addemir ve diğer., 1995). Bu yapıların bozulup çözünebilir formlar elde edilebilmesi için artıklara bir dizi kavurma testleri uygulanmıştır.

Sülfatlama kavurması testlerinde, 10 g liç artığı belirlenen miktarlarda derişik H2SO4 ile karıştırılmış ve işlem, farklı sıcaklık aralıklarında (100-700°C) ve

sürelerde (30-120 dk) porselen kroze içinde Vecstar marka atmosfere kapalı muffle fırında gerçekleştirilmiştir. Bazı testlerde hidratlı yapı oluşturmak amacıyla liç artığı asit ile karıştırılmadan önce değişik oranlarda (%0-%200) su kullanılarak nemlendirilmiştir.

H2SO4 miktarı, kavurma sıcaklığı, kavurma süresi ve nem oranı gibi

parametrelerin metal çözünme verimleri üzerine etkilerini belirlemek amacıyla elde edilen kavrulmuş ürün, distile su kullanılarak, manyetik karıştırıcıda 1000 D/d karıştırma hızında, %20 katı oranında, 25°C sıcaklık şartlarında 1 saat süreyle liç işlemine tabi tutulmuştur. Liç sonrası pülp, Advantec marka süzme aparatı yardımıyla mavi bant süzgeç kağıdı kullanılarak vakum altında süzülmüştür. Katı kısım yıkanarak elde edilen çözelti ana çözeltiye ilave edilmiş, ve nihai katı ise kurutularak daha sonra kurşun-gümüş kazanım proseslerinde kullanılmıştır. Çözeltideki elementlerin analizi AAS ile gerçekleştirilmiştir.

5.2.2.4.2 Liç Yöntemleri

Su ve Asit Liçi Yöntemi: Çinko tesisi liç artığı içerisinde bulunan değerli metallerin herhangi bir ön hazırlama işlemi yapılmaksızın su ve H2SO4 ile çözünme

malzeme kullanılmış, işlem cam beher içerisinde, manyetik karıştırıcıda 1000 D/d karıştırma hızında, %20 katı oranında, 25°C sıcaklık şartlarında 1 saat süreyle uygulanmıştır. Asit liçi de su liçiyle aynı şartlarda yapılmıştır. Asit liçi testlerde, değişik H2SO4 konsantrasyonları (0, 12,5, 25, 37,5, 50 ve 100 g/L) kullanılarak

bunların metal çözünmeleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır.

Su Liçi Yöntemi: Kavurma işlemlerinden sonra oluşturulan sülfatlı yapıyı çözmek için su liçi işlemleri uygulanmıştır. Kavrulan 10 g malzeme, distile su ile cam beher içerisinde Heidolph marka MR Hei-Tech model kontak termometre monte edilmiş dijital manyetik karıştırıcılar kullanılarak değişik sıcaklık (25-90°C), katı oranı (%10-%50) ve sürelerde (0-8 saat) çözme işlemlerine tabi tutulmuştur. Karıştırıcının hızı 1000 D/d olarak seçilmiştir.

Tuz Liçi Yöntemi: Yüksek oranda kurşun içeren su liçi artığı malzemeye kurşun ve gümüşü kazanabilmek amacıyla tuz liçi uygulanmıştır. Tuz liçi işlemleri, değişik konsantrasyonlarda Riedel-de Haen marka analiz kalite NaCl ile hazırlanan çözeltiyle, cam beher içerisinde, Heidolph marka MR Hei-Tech model kontak termometre monte edilmiş dijital manyetik karıştırıcılar kullanılarak değişik sıcaklık, katı oranı ve liç sürelerinde yapılmıştır. Karışım liç sonrasında filtre edilmiş ve sıvıdan AAS yardımıyla element analizi yapılmıştır. İşlemlerde tuz konsantrasyonu, liç sıcaklığı, katı oranı ve liç süresi gibi parametrelerin Pb ve Ag çözünme verimleri üzerine etkileri araştırılmıştır.

5.2.2.4.3 Demir Çöktürme Yöntemleri. Kavurma ve su liçi işlemleri sonucunda

elde edilen çinko sülfat çözeltisi içinde aynı zamanda yüksek oranda çözünmüş Fe bulunmaktadır. Demirin, elektroliz işlemlerine zararlı etkisi olduğu için çözeltiden kolay süzülebilir şekilde uzaklaştırılması gerekmektedir. Bunun için araştırmada jarosit ve goethit olarak demir çöktürme yöntemleri uygulanmıştır.

Jarosit Yöntemi: Bu işlem için öncelikle çözeltide bulunan demirin +3 forma dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu nedenle çözeltiye KMnO4 ilave edildikten sonra

ısıtılmıştır. Çökmeyi hızlandırmak için aşılayıcı olarak 50-400 g/L arasında değişik miktarlarda daha önceden hazırlanmış jarosit ilave edilmiştir. pH’ı 1,5’e ayarlamak için Merck marka analiz kalite Na2CO3 kullanılmıştır. Karıştırma işlemi Heidolph

marka RZR 2102 model elektronik karıştırıcı yardımıyla yapılmıştır. pH ayarlamak için kullanılan Na2CO3, reaksiyonun gerçekleşmesi için gerekli sodyumu karşıladığı

için, ilave sodyum bileşiği kullanılmamıştır. Çöktürme işlemi 0-360 dakika aralığında farklı sürelerde gerçekleştirilmiştir. Daha sonra karışım süzülmüş, çözeltide kalan Fe ve çökelme sonundaki Zn kayıpları tespit edilmiştir. Zn kaybını tespit edebilmek için çökelek tartılmıştır. Daha sonra içerisinden 1 g örnek alınmış, cam beher içerisinde üzerine 10 ml Merck marka analiz kalite derişik HCl ilave edilmiştir. Karışım hot plate üzerinde kaynatıldıktan sonra üzerine distile su ilave edilmiştir. Karışım tekrar kaynatıldıktan sonra soğutulmuş ve 100 ml’lik balon jöjeye alınmıştır. Daha sonra AAS yardımıyla içerisindeki Zn miktarı tespit edilmiştir.

Goethit Yöntemi: Bu yöntemde liç çözeltisindeki tüm demirin öncelikle +2 değerlikli hale indirgenmesi gerekmektedir. Bunun için çözeltiye ZnS ilave edilmiştir. İndirgeme işlemi sırasında oluşan kükürt süzüldükten sonra çözelti 95°C’ye ısıtılmış, 0,5 M Na2CO3 çözeltisi ile pH etkisini belirlemek için pH 3-4-4,5

değerlerine ayarlanmıştır. pH’ı ayarlanan çözeltiye %6-%36 arasında değişen oranlarda %10’luk amonyum peroxodisülfat çözeltisi damla damla ilave edilmiştir. Bunun nedeni oluşan reaksiyon sonucu H2SO4 açığa çıkması ve pH’ın sürekli düşme

eğiliminde olmasıdır. Karıştırma işlemi Heidolph marka RZR 2102 model elektronik karıştırıcı yardımıyla yapılmıştır. 15, 30, 45 ve 60 dakika süreyle yapılan çökeltme işleminden sonra karışım süzülmüş ve çözeltide kalan Fe, Mn, Co ve çökelekteki Zn miktarları tespit edilmiştir. Zn kaybı, jarosit yönteminde detaylı şekilde anlatıldığı gibi çökelek üzerinden belirlenmiştir.

5.2.2.4.4 Sementasyon Yöntemi. Sementasyon testleri, çinko sülfat çözeltisinde

bulunan ve elektroliz işlemlerine zarar veren Cu, Co, Cd, Ni, Sb gibi iyonların çözeltiden uzaklaştırılması amacıyla yapılmıştır. Çalışmalarda sementasyon şartlarını ve kinetiğini belirlemek için ilk önce sentetik numuneler hazırlanarak sementasyon işlemi yapılmıştır.

Tablo 5.3 Sentetik olarak hazırlanan çözeltinin bileşimi Element mg/L Reaktif Zn 20.000 ZnSO4.7H2O Co 5 CoSO4.7H2O Ni 20 NiSO4.6H2O Cd 15 CdCl2.H2O Cu 0-200 CuSO4.5H2O Sb 0-40 Sb2O3

Sementasyon işlemlerinde çinko tozu miktarı ve boyutunun etkisi, sıcaklık, bakır konsantrasyonun etkisi, antimuan konsantrasyonun etkisi kinetik olarak araştırılmıştır. Belirlenen optimal şartlar, demiri çöktürülmüş ana liç çözeltisine uyarlanmış ve benzer sonuçlar elde edilmiştir.

Testlerde Merck marka analiz saflıkta -25 µm, 25-75 µm, ve 75-150 µm boyutunda çinko tozu kullanılmıştır. Sentetik çözeltinin hazırlanmasında kullanılan reaktif ve özellikleri Tablo 5.3’te verilmektedir.

Testlerde Şekil 5.21’de görülen deney seti kullanılarak, çözelti daha önceden belirlenen sıcaklıklara ısıtılmış, bazı durumlarda Ni ve Co iyonlarını aktive etmek için içerisine farklı konsantrasyonlarda Cu ve Sb iyonları ilave edildikten sonra Zn tozu ile değişik sürelerde sementasyon işlemi uygulanmıştır.

100 BÖLÜM ALTI

BULGULAR VE İRDELEME