Sülfürik asit derişiminin etkisinin incelenmes

0,5 - 1 - 2 ve 4 M H2SO4 derişim değerlerinde yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlara kimyasal kontrollü küçülen partikül modeli uygulanmıştır. Küçülen partikül modeli için farklı sıcaklıklardaki görünür hız sabitleri de belirlenmiştir. Sonuçlar Çizelge 4.3. ve Şekil 4.5.`de verilmiştir.

Çizelge 4.3. Sülfürik asit derişiminin çinko çözünmesine etkisi: Hız sabiti değerleri H2SO4 (M) Hız sabiti (k) Regrasyon katsayısı (R2)

0,5 0,0031 0,9895 1 0,0042 0,9586 2 0,0053 0,9924 4 0,0096 0,991 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 50 100 150 200 250 300 Süre (dk) 1 -( 1 -X ) 1 /3 0,5 M 1 M 2 M 4 M

y = 0,4949x - 5,4714 R2 = 0,9679 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 ln [H2SO4], M ln k

Şekil 4.6. ZnS mineralinden Zn`nın extraksiyonu için 0,5 M-4 M sülfürik asit derişimi aralığında elde edilen ln k-ln [H2SO4] grafiği.

Şekil 4.6.`dan elde edilen doğrunun eğimi 0,4949 olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçtan hareketle çalışılan şartlarda sfalerit çözünmesinin sülfürik asit derişimine bağımlılığı [H2SO4]0,49 olarak verilebilir. Antonijevic ve ark. yüzey kontrollü kimyasal reaksiyon için çinko çözünme hızının asit derişimine bağımlılığını 0,25 – 2,5M H2SO4 derişim aralığında 0,87 olarak bildirmişlerdi

5. SONUÇLAR

Sülfürik asitli ortamda potasyum dikromat etkisinde sfalerit konsantresinin çözündürülmesi ile ilgili olarak aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır.

i) 400 dev/dak karıştırma hızı değerinde %48,31`lik çinko çözünme verimi ile en yüksek değere ulaşılmıştır. Karıştırma hızı 200-400 dev/dak aralığında arttıkça çinko çözünme verimi de artmıştır. 400 dev/dak`dan büyük karıştırma hızlarında çinko çözünme hızında 400 dev/dak`lık karıştırma hızına göre kayda değer bir yükselme görülmemiştir.

ii) Artan sülfürik asit derişimi ile birlikte, sfalerit konsantresinden çinko çözünme veriminin de arttığı gözlenmiştir. 0,5 M – 4 M H2SO4 derişimi aralığında, sfalerit çözünmesinin sülfürik asit derişimine bağımlılığı [H2SO4]0,49 olarak hesaplanmıştır.

iii) Artan sıcaklıkla çinko çözünmesinin de arttığı gözlenmektedir. 50-95 0C sıcaklık aralığında hesaplanan aktivasyon enerjisi 56,21 kj/mol`dür. Hesaplanan aktivasyon enerjileri daha önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında da literatürle uyumlu olduğu görülmektedir.

iv) Artan K2Cr2O7 derişimi ile çinko çözünmesinin de arttığı gözlenmiştir. 120 dakikalık bir liç işlemi sonucunda 0,01 M K2Cr2O7 derişiminde ki çinko çözünme verimi % 61 iken, 0,15 M K2Cr2O7 derişiminde bu değer % 100`e ulaşmıştır. 0,01-0,15 M K2Cr2O7 derişimi aralığında, sfalerit çözünmesinin K2Cr2O7 derişimine bağımlılığı [K2Cr2O7]0,28 olarak hesaplanmıştır.

v) Tane boyutuna bağlı olarak çinko çözünmesinin ters orantılı olarak arttığı gözlenmektedir. Yani tane boyutu küçüldükçe çinko çözünmesi artmaktadır. -38 µm tane boyutunda çözünme verimi ilk 15 dakika için % 100`lere ulaşmaktadır. Yine aynı süre içinde -45+38 µm tane boyutunda bu değer % 89 çinko çözünmesine ulaşırken, -212+106 µm tane boyutunda bu değer % 34 olmuştur. Bunun nedenide birim ağırlığa düşen sfalerit yüzey alanının tane boyutu küçüldükçe artması olarak açıklanabilir.

6. KAYNAKLAR

Arauco, H., Doyle, F.M. 1986. Hydrolysis and precipitation of iron during first stage pressure leaching of zinc sulphide concenrates, edited by Bautista, R.g. et all SME-AIME, metallurgical reactor design and kinetics, p. 187-208.

Au-Yeung, S.C.F., Bolton, G.L. 1986. Iron control in processes developed at Sherritt Gordon Mines, Iron control in hydrometallurgy, Edited by Bautista, R.G. et all. P.131-151.

Bobeck, G.E., ve Sue, H. 1985. The Kinetics of Dissolution of Sphalerite in Ferric Chloride Solution, Metallurgical Transactions 16B. p.413-424.

Biswas, A.K., Davenport, W.G., 1980, Extrative Metallurgy of Copper (2. nd Edition), p.15-22, 387-391, Beccles Ltd., London.

Canbazoğlu, M., 2001, Çözelti Madenciliği Ders Notları, s.18-24, Zn Cumhuriyet Ün. Müh.Mim. Fak. Maden Müh Bölümü, Sivas.

Canbazoğlu, M., Girgin, Đ. 2001. Cevher Hazırlama El Kitabı, 1-18. ĐTÜ Yayınları Đstanbul Corriou, J.P. 1988. Thermodynamic and kinetic study of the pressure leaching of zinc sulphide inqueous sulphuric acid, Hydrometallurgy, 21.p. 85- 102.

Crundwell, F.K., Refractory behaviour of two sphalerite concentrates to dissolution in ferric sulphate solutions, Hydrometallurgy 19 (1987) 253-258.

Çopur, 2001. Solubility of ZnS concentrate containing pyrite and chalcopyrite in HNO3 solutions, Biochem. Eng. Q.15 (4) p.181-184.

Demopoulos, G.P., Baldwin, S.A. 1999. Stoichiometric and kinetic aspects on the pressure leaching of zinc concentrates, In:Mishra, B.(Ed), TMS Annual Meeting, San Diego, p.567-583.

Dennis, W.H. 1987. Demirden Gayri Metaller Metalurjisi, ĐTÜ Kütüphanesi sayı: 842,Đstanbul.

DPT, 2001, Metal Madenler Alt Komisyonu Çinko-Pirit Çalışma Gurubu Raporu. http://ekutup.dtp.gov.tr/madencil/metalmad/oik638.pdf.

Forward, F.A., Veltman H. 1959. Direct leaching of zinc sulphide concentrate by Sherrit Gordon, J. Met. 11.p. 836-840.

Fugleberg, S. 1999. Finnish expert report on best available techniques in zinc production, Finnish Environment Institude, ISSN: 1238-7321.

Holmes, P.R. 2000. The kinetics of the oxidation of pyrite by ferric ions and dissolved oxygen : an electrochemical study, Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 64, no.2 p. 263-274.

ILZSG, 2003. Lead and Zinc Statistics. http://www.çilzsg.org/ilzsgframe.htm IZA, 2003. http://www.iza.com.

ĐTÜ, 2004, http://mines.itu.edu.tr/mineraller/D-9sulfurler.htm.

Jackson, E., 1986, Hydrometallurgicall Extraction and Reclamation, p.56-51, John Wily and Sons, Ellis Harwood Ltd., New York.

Knuutila, K. 1985. Effect of semiconducting properties of mineral suphides on electrochemical dissolution (in Finnish), Hlesinki University of Technology TKK-V-C44, Espoo.

Levensiple, O., 1974, Chemical Reaction Engineering, John Wiley and Sons, New York.

Majima, H., Awakura, Y., Misaki, N. 1981. A Kinetic Study on Nonoxidative Dissolution of Sphalerite in Aqueous Hydrochloric Acid Solutions, Metallurgical Transactions 12B. p. 645-649.

Mizoguchi, T., Habashi, F. 1981. The aqueous oxidation of complex sulphide concentrates in hydrochloric acid, Int. J. Miner. Process. 8. p. 177-193.

MTA, 2004, http://www.mta.gov.tr/mineraller/çinko.asp.

Papangelakis, V.G., Demopolous G.P., 1991, Acid Pressure Oxidation of Pyrite Reaction Kinetcs, Hydrometallurgy, Volume 26, Issue 3, 309-325.

Parker, E.G. 1961. Oxidative pressure leaching of zinc concentrate, CIM Bull. 74 (5). p. 145-150.

Ruiz, M.C., Padilla, R., 1998, Copper Removel From Molybdenite Concentrate by Sodium Dichromate Leaching, Hydrometallurgy, p. 313-325.

Shantz, R., Morris, 1974, T.M., Engr. Mining J.,vol. 175, no. 5, pp. 71-72.

Takala, H. 1999. Leaching of zinc concetrates at outokumpu Kokkola plant, Erzmetall 52, Nr.1.

Utine, T., 1988, Hidrometalurjik Süreçlerin Kimyası, s.s. 5, 67-68, 82-89, TMMOB Maden Müh. Odası Yayını.

Webminerals, 2004, Sphalerite Mineral Data, http://www.webmineral.com/data/Spha lerite.shtml.