İ STANBUL TEKNİ K ÜNİ VERSİ TESİ FEN Bİ Lİ MLERİ ENSTİ TÜS Ü
OKSİ T- SÜLFÜR KARIŞI MLI KURŞ UN- Çİ NKO CEVHERLERİ Nİ N FLOTAS YON ARTI KLARI NDAN
Hİ DROMETALURJİ K YÖNTE MLERLE Çİ NKO KAZANI L MASI
YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Ma d. Müh. Yıl dı z AYKAÇ
OCAK 2006
Anabili m Dalı : MADEN MÜHENDİ SLİ Ğİ
İSTANBUL TEKNİ K ÜNİ VERSİ TESİ FEN Bİ Lİ MLERİ ENSTİ TÜS Ü
YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Ma d. Müh. Yıl dı z AYKAÇ
(505021100)
Dat e of sub missi on : 19 Aralı k 2005
Dat e of defence exa mi nati on : 30 Ocak 2006 Tez Danı ş manı: Prof. Dr. Fat ma ARSLAN Di ğer Jüri Üyel eri: Prof. Dr. Cüneyt ARSLAN
Doç. Dr. Hayrunni sa Dİ NÇER
OCAK 2006
OKSİ T- SÜLFÜR KARIŞI MLI KURŞ UN- Çİ NKO CEVHERLERİ Nİ N FLOTAS YON ARTI KLARI NDAN
Hİ DROMETALURJİ K YÖNTE MLERLE Çİ NKO KAZANI L MASI
ÖNS ÖZ
Bu çalış mada Kayseri- Aladağ yöresi oksit sülfür karışı mlı kurşun çi nko cevheri ni n fl ot asyon artı kl arı ndan çözündür me yönt e mleri yle çi nko kazanıl maya çalışıl mıştır. Yüksek lisans t ezi min hazırlanması nda ve öğreni mi m süresi nce her t ürl ü i mkanı sağl ayan İst anbul Tekni k Üni versitesi Maden Fakült esi Maden Mühendi sliği Böl ü m Başkanı Sayı n Pr of. Dr. Güven ÖNAL’ a, Maden Mühendi sli ği Böl ümü Cevher ve Kö mür Hazırla ma Anabili m Dalı Başkanı Sayı n Prof. Dr. Neşet ACARKAN’ a, t ezi m esnası nda gerek bil gi, gerekse anl ayışı yl a beni dest ekl eyen t ez danış manı m Sayı n Pr of. Dr. Fat ma ARSLAN’ a, t ezi min her aşa ması nda yar dı mları ndan dolayı Sayı n Yr d. Doç. Dr. Gül ay BULUT, Sayı n Yr d. Doç. Dr. Ali m GÜL, Ar aş.Gör. Dr. K. Tahsi n PEREK, Ki mya Müh. Sezi n BAKAN’ a ve Ar aş. Gör. Ozan Kökkılı ç’a ve öğreni m hayatı m boyunca e meği geç miş ol an büt ün hocal arı ma, çalış mal arı m sırası nda ve çalış mal arım dı şı nda yar dı mları nı esirge meyen ar kadaşı m Ma den Müh. Hakan Arsl an Gİ RAY’ a teşekkürl eri mi sunarı m.
Tezi mi n t a ma ml an ması esnası nda bana duydukl arı güven, hoşgör ü ve destekl eri nden öt ürü Fako İl açl arı A. Ş. İst anbul Tr akya Böl ge Müdür ü Sayı n Ka mr an İ LHAN’ a, Şi mşek Gr ubu Şefi Sayın Must afa SANCAK’ a ve mesai ar kadaşl arı ma teşekkürl er ederi m.
Ayrı ca bugünl ere gel memi sağl ayan anne m Emel AYKAÇ’ a, baba m Arif AYKAÇ’ a ve kardeşi m Uf uk AYKAÇ’ a teşekkürl eri mi borç biliri m.
İ Çİ NDEKİ LER Sayf a No TABLO Lİ STESİ i v ŞEKİ L Lİ STESİ v SE MBOL Lİ STESİ vi ÖZET vii SUMMARY i x 1. Gİ Rİ Ş 1 2. GENEL Bİ LGİ LER 4 2. 1. Kurş un 4
2. 1. 1. Kurşunun Kull anı m Al anl arı 5
2. 1. 2. Kurşun Mineralleri 7
2. 2. Çi nko 8
2. 2. 1. Çi nkonun Kull anı m Al anl arı 7
2. 2. 2. Çi nko Mineralleri 10
2. 3. Dünya Kurş un- Çi nko Rezervl eri 11
2. 4. Dünya Kurş un- Çi nko Üreti mi 12
2. 5. Türki ye’ ni n Kurşun- Çi nko Cevheri Rezervl eri 12
2. 6. Kurş un- Çi nko Cevherl eri Zengi nl eşti r me Yönt e mleri 15
2. 6. 1. Gr avit e Yönt e mleri 15
2. 6. 2. Fl ot asyon 16
2. 6. 2. 1. Sülf ürl ü Pb-Zn Minerall eri ni n Fl ot asyonu 16
2. 6. 2. 2. Oksitli Pb- Zn Minerall eri ni n Fl ot asyonu 17
2. 6. 3. Met ali k Çi nkonun Kazanıl ması 18
2. 6. 3. 1. Wael z Pr osesi 18
2. 6. 3. 2 I. S. P. (I mperial Smelti ng Pr ogr ess) 22
2. 7. Çözündür me Uygul a mal arı 23
2. 7. 1. Uni on Mini ere Doğr udan Çözündür me Prosesi 24
2. 7. 2. Out oku mpu Çökt ür me Çözündür me Pr osesi 25
2. 7. 3. MI M Bi oli ç Pr osesi 26
2. 7. 4. CENI M- LNETI Pr osesi 27
2. 7. 5. MI M Al bi on Prosesi 28
2. 7. 6. Lul ea Bi oli ç Prosesi 28
2. 8. Çi nkol u Çözeltil eri n Te mi zl en mesi 30
3. 1. Cevheri n Ki myas al ve Mi neral oji k Özelli kleri 34
3. 2. Fl ot asyon Deneyl eri 35
3. 3. Çözündür me Deneyl eri 36
3. 3. 1. Bazi k Ort a mda Çözündür me Deneyl eri 36
3. 3. 1. 1. Reaktif ( NaOH) Mikt arı nı n Et ki si 37
3. 3. 1. 2. Çözündür me Sür esi ni n Et ki si 38
3. 3. 1. 3. Katı/ Sı vı Oranı nı n Et ki si 39
3. 3. 2. Asi di k Çözündür me Deneyl eri 40
3. 3. 2. 1. Kavur ma + Li ç Deneyl eri 41
3. 3. 2. 2. Doğr udan Asi di k Çözündür me Deneyleri 47
3. 4. İrdel e mel er 51
4. GENEL SONUÇLAR VE ÖNERİ LER 53
KAYNAKLAR 55
TABLO Lİ STESİ
Sayf a No
Tabl o 2. 1. Kurşunun Fi zi ksel Özelli kl eri ... 5
Tabl o 2. 2. Dünya Met al Kur şun Kull anı m Al anl arı... 6
Tabl o 2. 3. Doğada İzl enen Kurşun Minerall eri... 7
Tabl o 2. 4. Saf Çi nko Fi zi ksel Özelli kl er... 9
Tabl o 2. 5. Çi nko Mineralleri... 10
Tabl o 2. 6. Dünya Kurşun Rezer vl eri ni n Büyükl üğüne Gör e İl k Dokuz Ül ke Sıral a ması... 11
Tabl o 2. 7. Dünyadaki Öne mli Ül kel eri n Çi nko Topl a m Rezer v ve Baz Rezer vl eri... 12
Tabl o 2. 8. Tür ki ye Kurşun- Çi nko Rezer vl eri ni n Gör ünür ve Topl a m Rezerv Kat egori si nde Dünya Rezer vl eri ne Or anl arı... 15
Tabl o 3. 1. Şekil 3. 1.’deki akı m şe ması na göre yapılan fl ot asyon deneyi ni n sonuçl arı... 35
Tabl o 3. 2. Fl ot asyon artıkl arı nı n bazi k çözündür ül mesi nde reaktif ( Na OH) mikt arı nı n Pb ve Zn çözün me veri mlerine et ki si... 37
Tabl o 3. 3. Fl ot asyon artıkl arı nı n bazi k çözündür ül mesi nde çözündür me süresi ni n Pb ve Zn çözünme veri mleri ne et kisi... 38
Tabl o 3. 4. Fl ot asyon artıkl arı nı n bazi k çözündür ül mesi nde Katı/ Sı vı oranını n Pb ve Zn çözün me veri mleri ne ol an etki si... 40
Tabl o 3. 5. Kavur ma sı caklı ğı nı n Pb ve Zn çözünme veri mleri ne et ki si ni n i ncel endi ği deneyl eri n sonuçl arı... 42
Tabl o 3. 6. Asit konsantrasyonunun Zn çözün me veri mleri ne et ki si ni n i ncel endi ği deney sonuçları... 43
Tabl o 3. 7. 400oC kavr ulmuş nu munede 40 g/ L asit konsantrasyonunda sı caklı ğı n Zn çözün me veri mi n et ki si... 45
Tabl o 3. 8. Asit konsantrasyonunun Zn çözün me veri mi ne et ki si ... 47
Tabl o 3. 9. Sı caklı k ve Sür e deği şi mi ni n Zn çözün me veri mleri ne et ki si... 48
ŞEKİ L Lİ STESİ
Sayfa No
Şekil 2. 1. Tür ki ye Cu- Pb- Zn Cevherl eş me Kuşakları nı n Dağılı mı... 14
Şekil 2. 2. Wael z Fırı nı... 19
Şekil 2. 3. Çi nkur Tesisi Akı m Şe ması... 21
Şekil 2. 4. I. S. P Pr osesi... 23
Şekil 2. 5. Uni on Mini ere Doğr udan Çözündür me Pr osesi Akı m Şe ması... 25
Şekil 2. 6. Out oku mpu Yoğunl aş ma Çözündür me Pr osesi Akı m Şe ması... 26
Şekil 2. 7. MI M Bi oli ç Prosesi Akı m Şe ması... 27
Şekil 2. 8. CENI M- LNETI Prosesi Akı m Şe ması... 28
Şekil 2. 9. Lul ea Bi oliç Prosesi Akı m Şe ması... 29
Şekil 2. 10. El ektroliti k çinko üreti mi akı m şe ması ... 31
Şekil 2. 11. Sı cak asi di k liçe ent egre edil miş de mir çökt ür me teknol ojil eri akı m şe ması ... 32
Şekil 3. 1. Topl ayı cı ol arak KAX ve Aer o 407’ ni n birli kt e kullanıl dı ğı altı kade meli fl ot asyon deneyi ni n artı ğıdır... 36
Şekil 3. 2. Fl ot asyon artı kları nı n bazi k çözündür ülmesi nde reaktif mikt arı nı n Pb ve Zn çözün me veri mleri ne et ki si ... 38
Şekil 3. 3. Fl ot asyon artı kları nı n bazi k çözündür ülmesi nde çözündür me süresi ni n Pb ve Zn çözün me veri mleri ne et ki si... 39
Şekil 3. 4. Fl ot asyon artı kları nı n bazi k çözündür ülmesi nde Katı/ Sı vı oranı nı n Pb ve Zn çözün me veri mleri ne ol an et ki si... 40
Şekil 3. 5. Kavur ma sonrası yapılan asit çözündürül mesi nde değişi k çözündür me sı caklı kl arı nda kavur ma sı caklı ğı nı n Pb ve Zn çözün me veri mleri ne et kisi... 42
Şekil 3. 6. Kavr ul muş ürünün çözündür ül mesi nde asit konsantrasyonu deği şi mi ni n Zn çözün me veri mi ne et ki si... 44
Şekil 3. 7. 400oC’ de kavrul muş numuneni n 40 g/ L asit konsantrasyonunda yapıl an çözündür me deneyl eri nde sıcaklı k değişi mini n Zn çözün me veri mine et kisi... 45
Şekil 3. 8. 60 oC’ de yapılan çözündür me deneyl erinde asit konsanrasyonu deği şi mini n Zn çözün me veri mine et kisi... 47
Şekil 3. 9. Sı caklı k ve süre değişi mini n Zn çözün me veri mleri ne et kisi... 48
SE MBOL Lİ STESİ
Zn : Çi nko
Pb : Kurşun
O : Oksij en
Zn Ox : Çi nko oksit / bil eşi kl eri
Pb Ox : Kurşun oksit / bil eşi kl eri
PbS : Gal en mi nerali Fe : De mir Cu : Bakır Cd : Kad mi yu m Al : Al ü mi nyu m As : Arseni k Sb : Anti muan Ge : Ger manyu m S : Kükürt Si : Silisyu m
KAX : Pot asyu m a mil ksant at
o
C : Santi grad derece
K : Kel vi n
gr/ cal : gra m / kal ori
V : Volt H : Hi dr oj en N : Azot Kg : Kil ogra m J : Joul e W : Watt
p H : Hi dr oj en pot ansi yeli (asitli k biri mi) g/ L : gra m/litre
g/t : gra m/t on
ÖZET
Oksi t- Sülf ür Karı şı mlı Kurş un- Çi nko Cevherleri ni n Fl ot asyon Artı kları ndan Hi dro met al urji k Yönteml erl e Çi nko Kazanıl ması
Al adağ yöresi oksit-sülfür karışı mlı kurşun-çi nko cevherl eri nden, kurşun ve çi nko kazanı mı na yöneli k zengi nl eştir me çalış mal arı sonucunda fl ot asyon artı kl arı nı n yüksek mi kt arlarda ( % 12, 31 Zn) çi nko i çerdi ği sapt anmış ve bu nedenl e fl ot asyon artı kl arı ndan çi nkonun hi dromet al urji k yönt e mlerle kazanıl ması bu t ezi n a macı nı ol uşt ur muşt ur.
Yapıl an mi neral oji k analizler sonucu cevher numunesi nde, kurşun mi neralleri ni n, gal en, serüzit, angl azit ve he mi morfit, çi nko mi neralleri ni n sfal erit, si mitsonit, zi nkit, hi drozi nkit ol duğu bunun yanısıra nabit gü müş i le kalsit, kuvars, he matit, li monit, dol omit ve pirit gi bi gang mi neralleri ni n bul unduğu t espit edil miştir. Bu cevher üzeri nde, t opl ayı cı ol arak KAX ve Aer o 407’ ni n kull anıl dı ğı altı kade mel i fl ot asyon deneyi yapıl mış ve çi nko kazanı mına yöneli k kull anılan fl ot asyon artı ğını n %1, 35 Pb, %12, 31 Zn, 198, 33 g/t Cd ve %22, 3 Fe içerdiği gör ül müşt ür.
Çi nkonun çözelti ye alı nması a macı yl a fl ot asyon artı ğı üzeri nde yapıl an çözündür me deneyl eri, bazi k çözündür me, kavur ma+asi di k çözündür me ve doğr udan asi di k çözündür me şekli nde yapıl mıştır.
Çözücü ol arak Na OH’ ı n kull anıl dı ğı bazi k çözündür me deneyl eri nde, Na OH konsantrasyonunun, kat ı/sı vı or anı nı n, çözündür me s ür esi ni n met al çözün me veri mine ol an et kisi i ncel enmiştir. 400 g/ L NaOH konsantrasyonunda ve 120 dak çözündür me süresi nde yapıl an deney sonunda, en yüksek Zn ve Pb çözün me veri mleri sırası yl a % 67. 6, ve % 58. 6 ol arak bul un muşt ur. Bazi k çözündür me deneyl eri nde kurşun ve çi nko arası nda sel ektif bir ayırı m sağl ana ma mı ş, deneyl ere H2SO4 kull anıl arak asi dik ort a mda deva m edil miştir.
Kavur ma+asi di k çözündür me deneyl eri nde 400oC opti mu m kavur ma sı caklı ğı ol arak
bul un muşt ur. Opti mu m koşull ar da kavr ul muş ürün ( kal si ne) il e yapıl an çözündür me deneyl eri nde, çözündürme süresi, çözündür me sı caklı ğı ve asit konsantrasyonunun Zn çözün me veri mi üzeri ne et kisi i ncel enmiştir. En uygun çözündür me koşull arı nı n, çözündür me süresi 60 dak, çözündür me sı caklı ğı 60o
C, asit konsantrasyonu 50 g/ L ol arak bul un muşt ur. Bu koşull arda, Pb çözelti ye geç mezken %83, 1 Zn çözün me veri mi el de edil miş, asit sarfi yatı 442, 9 kg/t on olmuşt ur.
Doğr udan asi di k çözündür me deneyl eri nde; asit konsantrasyonu, çözündür me süresi ve çözündür me sı caklı ğı nı n Zn çözün me verimi ne ol an et kisi i ncel en mi ştir. En uygun çözündür me koşulları, 60 g/ L asit konsantrasyonu, 30 dak çözündürme süresi ve 60oC çözündür me sı caklı ğı ol arak belirlenmiştir. Bu koşullarda Pb çözündür me artı ğı nda kalırken, %91, 5 Zn, %79, 2 Cd, %14, 3 Fe çözün me veri mleri ne ul aşıl mış, asit sarfi yatı 466, 8 kg/t on ol muşt ur.
Al adağ yöresi oksit-sülfür karışı mlı Pb- Zn cevherl eri ni n fl ot asyon artı kl arı ndan hi dromet al urji k yönt e mlerle Zn kazanıl ması na yöneli k yapıl an bu çalış mada, en uygun yönt e mi n doğr udan asit çözündür mesi ol duğu t esbit edil miş ve yapılan ki neti k çalış mal arda çi nko çözün me mekani z ması nı n bi li nen ki neti k modell ere uy madı ğı gör ül müşt ür.
Doğr udan asit ile çözündür me sonunda, opti mum koşull arda el de edil en çözelti den çi nkonun kazanıl ması i çin önceli kl e çözelti deki empi r üt el eri n ( Cd, Fe) t emi zl en mesi ve t e miz çözelti den el ektroliz il e met ali k çi nko elde edil mesi gerek mekt edir. Bundan sonraki çalış mal ar çözeltiden çi nkonun kazanıl ması konusunda yoğunl aştırılmalı dır.
SUMMARY
Recovery of Zi nc Fro m Lead- Zi nc Fl ot ati on Taili ngs of Mi xed Oxi de-Sul fi de Pb- Zn Ores by Hydro met all urgi cal Processes
As a result of fl ot ati on st udi es carried out wit h Al adağ regi on mi xed oxi de-sulfi de lead-zi nc or es, it was f ound t hat al most all zi nc re mai ned i n t he t aili ngs. Ther ef ore t he ai m of t hi s r esearch was conduct ed on r ecoveri ng zi nc fr o m t hese t aili ng by hydr o met all ur gi cal pr ocesses.
The mi neral ogi cal exa mi nati ons s ho w t hat t he ore sa mpl e cont ai ns, gal ena, ser uzit e, angl azit e and he mi morfite as l ead mi neral s and s phal erit e, si mit hsonite, zi nkit e, hydr ozi nkit e as zi nc mi neral s and cal cit e, quartz, he matit e, li monit e, dol o mit e and pyrit e as gang mi neral s toget her wit h t he exi st ence of sil ver.
Si x-st ep-fl ot ati on was carri ed out by usi ng KAX and Aer o 407 coll ectors and t he taili ngs cont ai ni ng 1. 35% Pb, 12, 31 % Zn, 198. 33 g/t Cd and 22. 3% Fe wer e pr ocuded. I n or der t o recover zi nc exi st i n t he fl ot ati on t aili ngs, basic ( Na OH) leachi ng, direct aci d l eachi ng and r oasti ng + aci d leachi ng t ests were used.
In t he basi c l eachi ng experi ment s by usi ng Na OH, effect s of Na OH concentrati on, soli d/li qui d r ati o and l eachi ng ti me on t he met al di ssol uti on effi ci enci es wer e i nvesti gat ed. It was f ound t hat zi nc and l ead di ssol uti on effi ci enci es wer e 67. 6 % and 58. 6 at 400g/ L Na OH c oncentrati on and 120 mi nut e l eachi ng ti me. These r esult s sho w t hat t here i s no sel ecti vit y bet ween zi nc and l ead i n t er ms of sol ubilit y. Ther ef ore, t he f oll owi ng experi ment s utilili zed i n t he aci di c conditi ons by usi ng H2SO4.
In t he r oasti ng + aci d l eachi ng experi ment s, 400oC of r oasti ng t e mper at ure was f ound t o be opti mu m. Effect s of l eachi ng t e mper at ure, l eachi ng ti me and aci d concent rati on on zi nc di ssol uti on effi ciency of cal ci ne was i nvesti gat ed. 60 mi nut es of l eachi ng ti me, 60oC of l eachi ng t e mper at ure and 50 g/ L of aci d concentrati on wer e f ound t o be t he opti mu m l eachi ng conditi ons. Whil e l ead was not di ssol ved, 83 % of Zn di ssol uti on effi ci ency was obt ai ned and t he aci d consu mpti on was ar ound 442, 9 kg/t. In t he direct aci d l eachi ng experi ment s, effect s of t he aci d concentrati on, l eachi ng ti me and l eachi ng t e mperat ure on t he zi nc di ssol uti on effi ci ency was i nvesti gat ed. 360 mi nut es of l eachi ng ti me, 60oC of l eachi ng t e mper at ure and 60 g/ L of aci d concentrati on wer e f ound t o be opti mu m l eachi ng conditi ons. I n t hi s conditi ons, whil e l ead and sil ver r e mai n i n t he l eachi ng r esi due, 91. 5 % Zn, 79. 2 % Cd and 14. 3 % Fe of l eachi ng effi ci enci es were obt ai ned and aci d consu mpti on was 466, 8 kg/t.
The ai m of t hi s t hesi s was t o r ecover zi nc fr om t he fl ot ati on r esi dues of Al adağ mi xed oxi de-sulfi de l ead-zi nc or es by usi ng hydro met all ur gi cal met hods. As a r esult of experi ment al st udi es, It was obt ai ned t hat t he most suit abl e met hod was direct aci d leachi ng and t he ki neti c st udi es sho wed t hat t he mechani s m of zi nc di ssol uti on was not be expl ai ned by any ki neti c model s si nce t he di ssol uti on i s ver y f ast and t akes pl ace i n a short ti me.
Aft er direct aci d l eachi ng i n or der t o r ecover t he zi nc fr o m t he s ol uti on, t he i mpuriti es such as Cd and Fe ar e r e moved and met alli c zi nc can be r ecover ed fr o m cl ean s ol uti on by el ectrol ysis. It i s r eco mme nded t hat t he f urt her st udi es shoul d be conduct ed on t his subj ect.
1. Gİ Rİ Ş
Kurşun-çi nko madenciliği ve met al urjisi dünya çapı nda büyük bir sanayi kol u ol up, t opl a m kurşun üreti mi; çeli k, al ümi nyu m, bakır ve çi nkodan sonra beşinci sırada yeral makt adır. Dünya kurşun üreti mi, pri mer kaynakl arı n yanı sıra, i ki ncil kaynakl ar denil en, eski hur da kaynakl ardan gerçekl eştiril mekt edir. Rafi ne kurşun deği şi k kull anı m al anl arı nda ve al aşı mları n üreti minde de kull anıl makt adır. Pi yasada ana ür ün bazı nda, ha m kurşun, rafi ne kurşun ve anti muanlı kurşun ol arak tanı mlan makt adır. Çi nko i se kull anı m açısı ndan de mir dı şı met aller i çerisi nde al ümi nyu m ve bakırdan sonra gel en en öne mli üç met al den biri dir. Bu üç met ali n kull anı m a macı de mir ve çeli ği n kor ozyona karşı direnci ni n arttırıl ması, dökü m sanayi nde kull anılan özel al aşı mlar ve piri nç al aşı mı yapıl ması dır. Di ğer kull anı m al anl arı ise, çi nko pl akal ar, çatı kapl a ma mal ze mesi, lasti k sanayii ( ZnO ol arak) dir. Tür ki ye kurşun-çi nko cevher üreti mi sülfürl ü ve oksitli cevherl erden yapıl makt adır. Cevher üreti mi sonrasında el de edil en konsantrel eri n i zabe ve rafi nasyonu, ül ke mi zde bu konuyl a çalışan t esisl eri n ol ma ması nedeni yl e, yurt dı şı nda geçi ci i hraç yol u il e gerçekl eştiril mekt edir. Sülfürl ü cevherler dışı nda, oksitli çi nko- kurşun cevherl eri ni n değerl endiril mesi ise, kapan madan önce Çi nkur t esislerinde Wael z pr osesi il e met al çi nko kazanı mı şekli nde gerçekleştiril mekt eydi. Cevher bünyesi nde bul unan kurşun ise liç artı ğı ol arak depol anmakt aydı .
Oksit-sülfür karı şı mlı kurşun-çi nko cevherl eri nin doğr udan met al urji k işl e ml erl e işlenmesi ekono mi k ol ma dı ğı ndan, bunl arı n önce çeşitli cevher zengi nl eştir me yönt e mleri yl e konsantre edil mel eri gerek mekt edir. Konsantre el de edil mesi nde kull anılan yönt e mleri n başı nda mi neralleri n farklı özgül ağırlı kl arı ndan faydal anarak, mi neral serbestleş me boyut una bağlı ol arak ji g, ağır ort a m ayırıcıları, spiral, sarsı ntılı masal ar, t ek başı na veya ko mbi nasyon şekli nde gravite yönt e ml eri ol arak uygul anmakt adır. Bu yönt e m dı şı nda kurşun-çi nko cevherl eri ni, manyetik ayır ma yönt e mleri ve fl ot asyon ile zengi nl eştir mek mü mkündür. Ancak gravite yönt e mleri ve manyeti k ayır ma il e zengi nl eştir mede met al kazan ma veri mi %50‟l er ci varı nda
kal makt adır. Oksit cevheri ni n kl asi k fl ot asyonunda da veri m açısı ndan yet erli düzeye ul aşıla ma makt adır.
Bu konuyl a il gili ol arak 1983 yılı nda Za mantı yör esi oksitli çi nko- kurşun cevherl eri yl e il gili ol arak zengi nl eştir me araştırması yapıl mıştır. Özelli kle fl ot asyon yönt e mi ni n uygul anabilirli ği ni gör mek a macı yl a yapıl an fl ot asyon araştır mal arı nda kurşunda zengi nl eştir me sağl anmış, fakat çi nkoda ayrıl ma mü mkün ol mamı ştır [ 1]. Yapıl an bir di ğer çalış mada i se i nce t anel eri n normal fl ot asyonda gang mi nerall eri ni n köpüğe karış ması ile kı ymetli mi neral kaybı nedenl eri yl e yüksek veri m el de edile me mi ştir.
Daha önce yapıl an bir çalış mada Za mantı yöresi kurşun-çi nko cevherl erini n kurşun ve çi nko kazanı mı ol anakl arı araştırıl mış ol up kırma, öğüt me, gravite yönte mleri yl e ve fl ot asyon il e zengi nleştir me çalış mal arı yapıl mıştır [ 2]. El de edil en sonuçl ara dayanarak bu çalış mada fl ot asyon deneyl eri artıkl arı nı n yüksek mi kt arlarda çi nko ( %12 Zn) içerdi ği sapt anmı ştır.
Daha önce yapıl an araştır mal arı n ı şı ğı nda sülfür-oksit karışı mlı kurşun-çi nko cevherl eri ni n zengi nl eştiril mesi günü müzde sor un t eşkil et mekt edir. Kurşun açısı ndan konsantrede met al veri mi yüksek ol makl a birli kt e, çi nko veri mi düşükt ür. Çi nko genelli kl e atı kl arda kal dı ğı ndan çi nkoyu kazan mak i çi n pr oses artı kl arı nı n değerl erlendiril mesi gerek mekt edir.
Endüstri yel çapt a uygul anan pr osesl erde en öneml i konu ni hai ür ünün mali yeti dir. Bi r i şl et medeki a maç cevher i çi ndeki met ali k değerl eri en yüksek veri m ve en ekono mi k şekil de ni hai ür ün hali ne getir mektir. Mali yeti et kileyen en öne mli fakt ör seçilen üreti m pr osesi dir. Çünkü üreti m esnasında ol uşan met al kayı pları ni hai ür ünün mali yeti ni doğr udan et kile mekt edir. Son yıllarda uygul a mal arı günden güne artan artı kl arı n değerl endiril mesi konusunun t emel a macı da cevher deki mevcut met ali k değerl eri t ümüyl e kazan mak ve böylece pr osesi daha ekono mi k hal e getir mektir. Ayrı ca, artıkl arı n değerl endiril mesi çevresel açı dan da öne mli ol up gi derek zor unl u hal e gelme kt edir.
Lit erat ürde veril di ği gibi çi nko üreti mi sırasında çeşitli kade mel erde ür etilen artı kl ardan met ali k değerleri n kazanıl ması na yöneli k ol arak cevher hazırl a ma ve hi dromet al urji k yönt e mler mevcutt ur. Artı kl arı n değerl endiril mesi ne yöneli k ol arak
kull anıl makt a ve basınç altı nda li ç yapıl abil mekt edir. Son yıllarda bi oli ç uygul a mal arı da söz konusu ol makt adır[1]
Çi nko cevher veya konsantresi ni n kavr ul arak çi nkonun oksit hali ne getiril mesi uygul anan büt ün çi nko i zabe met odl arı nda il k i şle mdir. Li ç - el ektroliz met odl arı nda ise i ki ana kade me var dır. Biri ncisi kalsi nedeki çinkoyu asitli ort a mda çözündürerek liç yap mak, i ki nci kade mede i se el ektroliz yol u il e çözelti den kat od üzeri ne t opl ayarak çi nko met ali ni el de et mektir [1].
Çözün me i şl e mleri nde kurşun ve t oprak al kaliler a monyaklı çözücül erl e (a monyu m hi droksit, a monyu m kar bonat) çözün mezl er. Buna karşılı k çözün müş çi nko kar bonat hali nde çökeltilebilirler. Bu hal de çökel en kar bonatı n %71, 5 Zn i çer di ği gör ül müşt ür. Sodyu m hi dr oksit ile çinko mi neralleri ni n i yi bir çözün me veri mine eriş mesi i çi n çi nko sili katları 60C‟ ye kadar ı sıt mak gerek mekt edir. Nor mal sı caklı kta yal nı zca %50‟ ni n üzeri nde çöz me veri mine ul aşıl dı ğı gözl en miştir. Sülfüri k asit il e yapıl an li ç çalış mal arı nda met al çözün me veri mini n daha fazla ol duğu da tespit edil miştir [1].
2. GENEL Bİ LGİ LER
2. 1. Kurşun
Kurşun-çi nko madenciliği ve met al urjisi dünya çapı nda büyük bir sanayi kol u ol up, t opl a m kurşun met al üreti mi; çeli k, al ümi nyu m, bakır ve çi nkodan sonra beşi nci sırada yer al mıştır. Dünya, kurşun üreti minde, pri mer kaynakl ardan üreti min yanı sıra i ki ncil kaynakl ar denil en eski hur da kaynakl ardan da kurşun üreti mi gerçekl eş mekt edir. Deği şi k kull anı m al anl arı olan, i zabeden sonra rafine edil en kurşun, çeşitli al aşı mların üreti minde kull anıl makt adır. Pi yasada ha m kurşun, rafi ne kurşun ve anti muanlı kurşun ol arak tanı mlan makt adır [3].
Yer yüzünde rastlanan ele mentl er arası nda 34. sırayı al an kurşunun at om nu mar ası 82, at om ağırlı ğı ise 207, 21‟ dir. Doğada özgün krist al yapı sı na rastlanan kurşun kübi k siste mde kristalleşir. Gri renkli ol up, met alik parlaklı ğa sahi ptir.
Er gi me nokt ası düşük ( 327º C), kayna ma nokt ası ( 1 at mosferde) 1525º C‟ dır. Kor ozyona karşı dayanı klı, kol ayca şekillenebilen, yüksek özgül ağırlı klı (11, 4 t/ m3
) kurşun, değişi k al aşı mlar da kull anılabil me özelli ği ne sahi ptir. Düşük bir çek me mukave meti ne sahi p ol ması nedeni yl e, geril meni n öne mli ol duğu hall erde kull anı m sahası sı nırlı dır.
Adi met aller arası nda korozyona en dayanı klısı olması nı n yanı nda, yassılaş ma ve t el çek me özelli ği ne de sahip bir met al dir. Kurşun, Pb O, Pb2O3, Pb O4, Pb O2 ve Pb2O
ol mak üzere 5 ti pt e oksitli bileşi k ol uşt urur. En dayanı klısı PbO‟ dur. Kurşunun at omi k, kütle, mekani k, ter mal ve el ektri ksel özelli kl eri Tabl o 2. 1‟de verilmi ştir [3].
Tabl o 2. 1. Kurşunun Fi zi ksel Özelli kl eri [3].
2. 1. 1. Kurşunun Kull anı m Al anl arı
Kurşunun en öne mli kullanı m al anı akü i mal atı dır. Yeraltı haberl eş me kabl ol arı nı n kurşunl a i zol asyonu, di ğer öne mli t üketi m al anları dır. Kor ozyonu önl eyen kurşun oksit; boyal ar ve çeli k yapı mı nda kull anılır. Kurşun t etraetil ve t etra metil, benzi n içi nde okt an ayarl ayı cı bileşi kl erdir. Kurşun radyasyonu en az geçiren metal ol ması nedeni yl e bu ı şı nl ardan kor umada, renkli t elevi zyon t üpl eri ni n yapı mı nda ve mühi mmat hali nde öneml i kull anı m al anı bulmuşt ur. Kull anı m al anl arı ve genel özelli kl eri aşağı da başlıkl ar altı nda veril mekt edir. Tabl o 2. 2„ de i se Dünya kurşun t üketi minde çeşitli kaynakl arda derl enen, son 5 yıllı k ort al a ma değerl eri yl e, kull anı m al anl arı na göre dağılı mı veril miştir [3].
Tabl o 2. 2 Dünya Met al Kur şun Kull anı m Al anl arı [3].
Kull anı m Al anı Tüketi m Oranı ( %)
Akü i mal atı 60, 0
Ki myasal maddel er ve pig mentl er 13, 0
Ka bl o i zol asyonu 5, 5
Hadde ve di ğer ürünl er 8, 0
Al aşı mlar 4, 0
Benzi n kat kısı 3, 0
As keri Mal ze me ( Cephane) 2, 5
Di ğer 4, 0
TOPLA M 100, 0
Kurş un ve ürünl eri ni n di ğer kull anı m al anl arı[3, 4]
Kar ayol u t aşıtları ve maki na i mal atı sanayi; akü, ot omobil, çeşitli maki ne ve ci haz üreti minde
İnşaat; kapl a ma, kurşun bor u, tesisat mal ze mesi, kurşun yünü yapı mı nda
Savaş sanayi; mer mi çekirdeği ve muht elif silah ve araç gereç i mal atı içi n al aşı m ol arak
Haberl eş me sanayi; kablol arı n kapl anması nda
Ambal aj sanayi; paket mühür ü kurşunu, muht elif a mbal aj mal ze mesi i mal atı nda
Mat baacılı k; mat baa harfleri i mali ve kalı p yapı mında
Ki mya sanayi; kurşun oksit, kurşun kr omat, bazi k kr omat, üst übeç, toz kurşun gresi, kurşun bor osili kat üreti minde
Di ğer kull anı m al anl arı; asi de dayanı klı depo i çi kapl a mal arı, titreşiml i önl eyi ci bl okl ar, x ı şı nları ndan kor un ma i çi n, lehi m ol arak, anot ol arak av saç ması yapı mında
Tür ki ye kurşun met ali tal ebi yukarı da verilen genel kull anı m al anl arı nda ol ma kt a, t üm t al ebi n yakl aşı k %50‟si akü i mal atı nda, %30‟ u çeşitli kurşun alaşı mları nda, %20‟li k böl ümü ise, di ğer al anl arda kull anıl makt adır.
2. 1. 2. Kurşun Minerall eri
Doğada 130‟ dan fazl a kurşun mi nerali bul un makt adır. Öne mli kurşun mi neralleri; gal en ( PbS), angl ezit ( PbSO4), j a mesonit ( Pb2Sb2S5), j or danit ( Pb4As2S7), bul anj erit
( Pb3As2S6), pir o morfit ( Pb5Cl ( PO4)3), mi memi t ( Pb10C12( As O4)6) ve vulfenit
( Pb Mo O4)‟dir. Ekono mi k ol arak i şl etil mekt e ol an yat akl arda en çok bul unan kurşun
mi ner ali gal en ol up, genelli kl e çi nko, bakır, gümüş, altı n ve de mir mi nerall eri yl e birli kt e bul unur. Dünyada çok az sayı da cevher yat ağı nda ( Güneydoğu Missouri -A. B. D.) kurşun, yal nı z başı na cevher mi neralizasyonu ol uşt urur. Doğada i zl enen di ğer kurşun mineralleri ise aşağı da özetlenmekt edir [3, 4].
Tabl o 2. 3. Doğada İzl enen Kurşun Minerall eri [3,4].
2. 2. Çi nko
Çi nko il k ol arak M. Ö. 2000 yılı nda Çi nliler ve Romalılar t arafı ndan al aşı m mat eryali ol arak, piri nç yapı mı nda kull anıl mıştır. Bili nen en eski çi nko ar keol oji k kalı ntı, Ro manya Tr ansil vanya‟da Dor oseh şehri ndeki pr ehi st ori k Daci an yerl eşi m mer kezi nde bul un muşt ur.
Hi ndi st an‟da i se M.S. 1000- 1300 yılları nda çi nkonun met al ol arak kull anıldı ğı ve 14. yy‟ da ti cari a maçl a i zabesi ni n yapıl dı ğı bili nmekt edir. Çi nko ol arak kullanıl dı ğı ve
bili msel çalış mal ar Paracelsus ( 1490- 1541) t arafı ndan yapıl mıştır. Çi nkonun Avr upa pazarı na girişi 17. ve 18. yy‟a rastla makt adır. İl k i zabe t eknol ojisi 1730 yılı nda Çi n‟ den İ ngiltere‟ye getiril miştir. İl k çi nko üreti mi Washi ngt on DC Ar senal‟de yapıl mıştır. Çi nko endüstrisi ise 1860‟lı yıllarda La Sall e‟de ve Sout h Betlehe m‟ de kur ul muşt ur [5].
Çi nko, kull anı m açısı ndan de mir dı şı met aller içerisi nde al ümi nyu m ve bakırla birli kt e en öne mli üç metal den biri dir. Çi nko‟ nun kull anı m a macı, de mir ve çeli ği n kor ozyona karşı direnci ni n artırıl ması, dökü m sanayii nde kull anıl an özel al aşı ml ar ve piri nç al aşı mı yapı mı dır. Di ğer kull anı m al anl arı i se, çi nko pil akal ar, çatı kapl a ma mal ze mel eri ve l asti k sanayii ( Zn O ol arak) dir.
Çi nko, at om ağırlı ğı 65, 39g/ mol ve at om nu marası 30 ol an gü müş renkli bir met al dir. Öne mli fi zi ksel özelli kl eri Tabl o 2. 4‟de veril miştir. Düşük kayna ma sı caklı ğı di kkat çeki ci dir. Bu değer özellikl e piromet al urji k met al üreti minde belirleyi ci bir et mendir. Dökül müş hal de sert ve kırıl gandır. 120º C‟ de şekillendirilebilir. Böyl ece çi nko anot ol arak kat odi k kor ozyon kor u mada öne mli bir kull anı m al anı bul ur. Gal vani zl e me, bu t ür uygul a mal ardan biri dir.
2. 2. 1. Çi nkonun Kull anı m Al anl arı
Çeşitli kull anı m al anl arı na sahi p met allerden biri de çi nkodur. Ür etilen çi nko met ali ni n ana ür ün ol arak t üketil di ği başlıca beş al an var dır: Gal vani zle me, kalı p dökü m, haddel enmiş çi nko, piri nç ve br onz ür ünleri ile ki myasal uygul amal ar i çi n çi nko oksittir. Gal vani zle me, çi nkonun mi kt ar ol arak en çok t üketil diği al andı r. Ör neği n; batı dünyası nda çi nko t üketi mini n % 43‟ ü gal vani zl e me, % 22‟si piri nç yapı mı nda, geri kal anı n %15‟i kalı p yapı mı nda kull anılır. Oksit hali nde kull anı mı ise, sadece % 9‟ u teşkil eder. Levha hali nde kullanı mı ise %2‟ dir [4, 5].
Çi nko kapl a malı ür ünl er bi nl erce ol up, bunl ar arası nda sı cak su t ankl arı, köpr ü ve iskel e ayakl arı, bor u bağlantıları, yangı n mer di veni, tel hal atlar en öne mlileri dir. Çi nko bazlı kalı p döküml er, ot omoti v endüstrisi nde kar bürat ör, yakıt po mpası, evl erde kull anılan çeşitli dayanı klı t üketi m mall arı nı n yapı mı nda, t ekstil, ayakkabı, paketl e me maki nal arı vb. gi bi çeşitli ticari maki ne parçal arı n yapı mı nda kullanılır.
Haddel enmiş çi nko; l evha, saç, şerit, çatı kapla ma, ofset baskı l evhaları ol arak kull anılır. Çi nko oksit, lasti k sanayi kor uyucu ve dekoratif kapl a mal arı sera mi k sanayi, mensucat ve tekstil sanayi nde kullanıl maktadır.
Ot o mobil yapı mı nda kull anılan bakır/ piri nç yapı mı radyat örleri n yerine pl asti k, al ümi nyu m kull anıl maya başl andı ğı i çi n, piri nç t üketi minde düşüşl er bekl en mekt edir. Öt e yandan ot o mobil üreti minde el ektr o- gal vani zli çeli kleri n, çi nko kaplı çeli kl eri n yeri ni alması bekl enmekt edir.
2. 2. 2. Çi nko Minerall eri
Çi nkonun 50‟ den fazl a mi nerali bili nmekt edir. Çi nko üreti mine en büyük kat kı yı sağl ayan en öne mli mi nerali sfal erittir ( çi nko bl end : ZnS). Bunun dı şı ndaki ti cari değer t aşı yan çi nko mi neralleri ise s mitsonit ( ZnCO3), zi nkit ( Zn O), vill e mit
( Zn2Si O4), frankli nit ( Fe, Zn, Mn) O.( Fe, Mn)2O3 ve he mi morfit ( H2Zn2Si O5) tir.
Genel ol arak çi nko mi neralleri altı gr up ol arak sı nıflandırıl makt adır. Bunl ar Tabl o 2. 5‟de veril miştir [5, 6].
2. 3. Dünya Kurşun- Çi nko Rezervl eri
Dünya kurşun rezervi 100 mil yon t onu gör ünür ol mak üzere t opl a m 138. 25 mil yon t on ci varı ndadır. Tabl o 2. 6‟da i se kurşun rezervleri ni n % 78, 5‟i ni n yer al dı ğı il k dokuz ül ke ve rezerv değerleri veril miştir.
AB ül kel eri nden İspanya ve İrlanda‟ da öneml i Pb- Zn yat akl arı ol duğu ve rezervi ndeki payl arı nı n kurşunda % 3‟ e ul aştı ğı gözl enmekt edir. Bu ül kel erle birli kt e AB‟ ni n kurşun rezervl eri ndeki payı nı n i se % 5 ol duğu t ah mi n edil mektedir. Eski SSCB t opl a mı ol arak bili nen 17000 t onluk r ezervi n, %70‟i Kazaki st an Cu mhuri yeti nde bul un makt adır [3, 4].
Tabl o 2. 6. Dünya Kurşun Rezer vl eri ni n Büyükl üğüne Gör e İl k Dokuz Ül ke Sıral a ması [7].
1984 yılı çi nko baz rezervl eri 290 mil yon t on met al çi nko ci varı ndadır. 1984- 1993 yılları arası nda çi nko 108. 8 mil yon t on ci varı nda yeni rezervl er bul un muşt ur. Aynı yıllar arası nda 68. 7 mil yon m t on üreti m yapıl mış ol up, 1994 yılı çi nko baz r ezervl eri 330 mil yon t on met al çi nko ci varı nda bul un makt adır. Şu anda da bili nen çi nko kaynakl arı 1. 8 mil yar t on ci varı nda ol up, ekonomi k ol mayan kaynakl ar da di kkat e alı ndı ğı nda bu mi kt ar 4. 4 mil yar t ona kadar çı kmakt adır [ 3]. Öneml i çi nko rezervl eri ne sahi p ül kel eri n baz rezerv değerl eri Tabl o 2. 7‟de veril mekt edir.
Tabl o 2. 7. Dünyadaki Öne mli Ül kel eri n Çi nko Topl a m Rezer v ve Baz Rezer vl eri [3].
2. 4. Dünya Kurşun- Çi nko Üreti mi
Dünya kurşun madencili ği üreti m ve t üketi m olarak 1994‟l ü yıllardan sonra bir gerile me trendi yaşa makt adır. Gerek madencilik faali yetleri gerekse konsantre ve met al üreti mleri nde 1994 öncesi ne göre düşüş gözl enmekt e, özellikl e met al üreti minde i ki ncil kaynakl ara bir yönel me i zl enmekt edir.
1995 yılı nda dünyada t opl a m 52 ül ke çi nko üret miş, bunl ardan 6 t anesi t opl a m üreti min 2/ 3‟ünü gerçekl eştir miştir. I nt ernati onal Zi nc St udy Gr oup (I LZSG) verileri ne göre, en büyük ve en düzenli çi nko cevher üreticisi ül ke Kanada‟ dır. Kanada 1995 yılı nda üreti mini %9 artırarak 1. 1 mil yon t ona ul aştır mıştır. Kanada‟ dan sonra 930 bi n t on il e Çi n gel mekt edir. Üçüncü ol arak Avustral ya 890 bi n t on, Per u 688 bi n t on, A. B. D. 640 bi n t on ve Me ksi ka 378 bi n t on cevher üreti mi gerçekl eştir mişl erdir. Genel ol arak dünyaya bakıldı ğı nda Avustral ya hari ç dünyanı n her yeri nde üreti min arttı ğı gözl enmekt edir. Ni t eki m 1995 yılı nda, 1994 yılı üreti mini n %1. 6 fazl ası olan, t opl a m 6. 94 mil yon ton üreti m yapıl mıştır [3,4, 5].
2. 5. Türki ye’ ni n Kurşun- Çi nko Cevheri Rezervl eri
Ül ke mi zde sedi mant er, vol kani k ve met a morfi k biri mler i çi nde her yerde mostra, zuhur ve yat ak ol arak kurşun ve çi nkoya rastlanmakt adır. Bunun belli başlı üç öne mli ol ay il e yakı ndan il gisi bul un makt adır. Bunl ardan biri ncisi; doğu Al pl eri n
Tür ki ye‟ye giren ve Doğu Karadeni z sahili boyunca uzanarak, Kaf kasl ar üzeri nden İran‟a geçen vol kano-sedi mant er f or masyonl arı n ol uşt urduğu ve üzeri nde bir çok bakır yat akl arı nı n da yer al dı ğı Cu- Pb- Zn pr ovensi ni n da mar veya kur oko t i pi sayı sı z sülfür yat ak ve zuhurları nı i çer mesi, i ki ncisi; Yunani st an‟ı boyuna kat ederek güneybatı dan Tür ki ye‟ye giren Tor osl ar kuşağı üzeri nde yer al an Missisi pi vadi si ti pi Pb- Zn yat akl arı il e kı yaslanabil ecek kar bonatlı ve s ülf ürl ü yi ne sayı sı z f akat küçük rezervli zuhur ve yat aklar, üçüncüsü i se; özelli kle kuzeybatı Anadol u‟ da kar bonatlı sedi mant er arası na sokulu m yaparak skar nl ara bağlı, değişi k boyutl arda bi r çok yat ak ve zuhurl arı n ol uş masına neden ol an Al pi n i ntrüzifl eri ni n bul un ması dır. Bu bağl a mda Tür ki ye Cu- Pb- Zn yat akl arı:
A) Kuzey Tür ki ye bakır, kurşun, çi nko kuşağı, B) Güneydoğu Tür ki ye ofi yolit kuşağı,
C) Kuzeybatı Tür ki ye kurşun- çi nko kuşağı,
D) Güney Tür ki ye kar bonat ti pi çi nko- kurşun kuşağı
ol mak üzere 4 met al oj eni kuşağı nda yer al makt adır. Bu kuşakl arı n dağılı mı Şekil 2. 1‟de göst eril mekt edir [3, 4, 5].
1935 yılı nda Maden Tet ki k Ar a ma ( MTA)‟ nı n kur ul ması il e kurşun-çi nko ara mal arı belli bir sist e mati kl e ve bili msel ol arak yapıl maya başl anıl mıştır. Tür ki ye‟de met ali k ma denl eri n i şl etil mesi ve i zabesi i çi n Eti bank‟ı n devr eye gi r mesi sekt örde öne mli geliş meye ol anak sağl amı ştır. 1952 yılı nda Etibank Keban konsantre tesisl eri de Tür ki ye‟de il k konsantre t esisi ol arak faali yet e geç miştir. 1960 yılı ndan sonra özel sekt ör t arafı ndan küçük kapasiteli konsantre ve kal si ne t esisl eri kurul muş ve genelli kl e dışsatı ma yöneli k ürünl er üretil miştir.
Ül ke mi zde çi nko- kurşun madencili ği nde üretim, aşağı dan yukarı diliml i ra mbl e siste mi il e gerçekl eş mektedir. Mevcut madenl erimi z st andartları na göre çok düşük kapasiteli ve yüksek mali yetli ocakl ardır. Mevcut konsantre t esisl eri, birkaçı nı n dı şı nda 100- 150 t on/ gün t üvenan cevher i şleyebil ecek dur umdadır. Kapasit e düşükl üğü mali yetleri et kile mekt e ve düşük t enörl ü cevheri n zengi nl eştiril mesi yeri ne yüksek t enörl ü cevherl eri n fl ot asyonl a zengi nl eştiril mesi ne neden ol makt adır. Son yıllarda sülfürl ü cevher rezervl eri ni n geliştiril mesi, üretil mesi ve konsantre hali ne dönüşt ürül mesi nde Ri ze- Çayeli başt a ol mak üzere Şebi nkarahisar- Der eköy ve Bi ga yarı madası madenl eri ni n öne mli payl arı ol makt adır.
(1) Kuzeyde bakı r, kurş un- çi nko uşağı (2) Güneydoğu bakı r kuşağı
(3) Kuzeybatı Kurş un çi nko kuşağı
(4) Güneyde karbonat ti pi kurş un çi nko kuşağı 1. Çak makkaya Cu ( Murgul, Art vi n)
2. Anayat ak Cu ( Murgul, Art vi n) 3. Kutl ul ar Cu ( Sür mene, Trabzon) 4. Ma denköy Cu- Zn ( Çayeli, Rize) 5. Dereköy Cu- Mo ( Kırkl areli) 6. Lahanos Cu ( Giresun) 7. Koyul hi sar Zn- Pb- Cu ( Si vas) 8. İnl eryayl ası Zn- Pb ( Ş. karahisar,
Gi res un)
9. Ma den Cu ( El azı ğ) 10. Ma de nköy Cu ( Sii rt)
11. Baki baba Cu ( Küre, Kast a monu) 12. Aşı köy Cu ( Küre, Kast a monu) 13. Al tı nol uk Pb ( Edre mit, Balı kesi r) 14. Ar apuçan Pb- Zn ( Yeni ce, Çanakkale)
15. Kul akçiftli ği Pb- Zn ( Durs unbey, Balı kesi r) 16. De mi rboku Pb- Zn ( Durs unbey, Bal ı kesi r) 17. Bal ya Pb- Zn ( Balı kesi r)
18. Akdağ made ni Pb- Zn ( Yozgat) 19. Ke ban Pb- Zn- Ag ( El azı ğ)
20. Hüyükl ü Pb- Zn ( Afşi n, Kahra manmaraş) 21. Boz kı r Zn- Pb ( Konya)
22. Aks u Zn ( Develi, Kayseri) 23. Al adağ Zn- Pb ( Yahyalı, Kayseri) 24. Dereköy Zn- Pb ( Yahyalı, Kayseri) 25. Ana mur Zn ( Mersi n)
26. Te kneli Zn- Pb ( Ni ğde) 27. Caf al a Zn- Pb ( Mal at ya)
Şekil 2. 1. Tür ki ye Cu- Pb- Zn Cevherl eş me Kuşakları nı n Dağılı mı [4].
Ül ke mi zde çi nko- kurşun yat akl arı nı n en öneml i özelli ği, Çayeli dı şı nda küçük rezervl er kat egorisi nde ol mal arı dır. Çayeli ayrı tut ul duğunda, ol uşum başı na düşen ort al a ma met al i çeri ği sülfürl ü cevherl erde 56 bi n t on Zn, 43 bi n t on Pb, 5 bi n t on Cu dol ayı ndadır.
Tabl o 2. 8. Tür ki ye Kurşun- Çi nko Rezer vl erini n Gör ünür ve Topl am Rezer v Kat egorisi nde Dünya Rezervl eri ne Oranl arı [5].
Oksitli cevherl er Kayseri- Ni ğde- Adana üçgeni nde, Za mantı böl gesi ol arak adl andırılan Ort a Tor oslar da yer alır. Ayrı ca Mal at ya, Konya ve Ana mur‟da t ali zuhurl ara rastlanıl makt adır.
Sülfürl ü cevherl eri n çi nko ve bakırca zengi n kı s mı Doğu Karadeni z, kurşunca zengi n kı s mı i se Batı Anadol u böl gesi nde yer al maktadır. Sülfürl ü yat akl arı n ort al a ma tenör ü %6. 24 Zn, %1. 66 Pb ve %2. 9 Cu dol ayl arında ol up, rezervi 20. 73 mi l yon t onu gör ünür ol mak üzere t opla m 89. 74 mil yon t on mertebesi ndedir. Tür ki ye rezer vl eri ni n mi kt ar ol arak %98. 44‟ ü (met al i çeri ği ol arak çi nkonun %95. 82‟si, kurşunun %94. 9‟ u ve bakırı n ta ma mı) sülfürl ü cevherl ere aittir [5].
2. 6. Kurş un- Çi nko Cevherl eri Zengi nl eşti r me Yönt e mleri
Ür etilen kurşun-çi nko cevherl eri ni n doğr udan i zabe edil mel eri ekono mi k ol madı ğı ndan, bunl arı n önce çeşitli cevher zengi nl eştir me yönt e mleri yl e konsantre edil mel eri gerekmekt edir. Konsantre edilmesi nde başlı ca i ki yönt e m uygul anmakt adır [4, 5, 6].
2. 6. 1. Gravite Yönte mleri
Gr avit e zengi nl eştir mesi, mi neralleri n farklı özgül ağırlı kl arı ndan faydal anıl arak uygul anan bir yönt e mdi r. Mineralleri n serbestleş me t ane boyut unun büyükl üğüne bağlı ol arak ji g, ağır orta m ayırıcıları, spiral ve sarsı ntılı masal ar, t ek başı na veya ko mbi nasyon şekli nde kull anılır. Gr avite yönt e mleri ni n di ğer zengi nl eştir me yönt e mleri ne göre, gerek i şl et me gerekse yatırı m mali yetleri açısı ndan ol dukça ucuz ol ması na karşılı k, met al kazan ma veri mleri ni n düşükl üğü, kaçakl arı n önl ene me mesi ve sel ektif ayır maya t am uyu m sağl aya ma ması dezavant aj ol makt adır. Bu yönt e m daha çok ön zengi nl eştirme a macı yl a kull anıl makt adır. Ayrı ca son yıllarda gravit e
ayır ması nda küçük t aneli cevherl eri n (-0, 5 mm) zengi nl eştiril mesi nde geliştiril miş Multi Gr avit e Ayırıcısı‟da ( Multi Gr avit y Separat or- MGS) sarsı ntılı masal ara bir alternatif ol arak yer al makt adır [7, 8].
2. 6. 2. Fl ot asyon
Za manı mızda düşük t enörl ü kurşun-çi nko cevherl eri ni n zengi nl eştiril mesi nde kull anılan ve büt ün dünyada başarı yl a uygul anan en yaygı n yönt e m fl otasyondur. Fl ot asyon; t ane serbestleş me boyut u çok küçük ol an mi neralleri n sel ektif ol arak konsantre edil mesi ne ol anak sağl ayan ve mi neralleri n deği şi k yüzey özelli kl eri nden faydanılarak uygul anan fi zi ko- ki myasal t e mellere dayalı bir zengi nl eştir me yönt e mi dir [9, 10].
Günü müzde özelli kl e sülfürl ü kurşun-çi nko cevherl eri nde zengi nl eştirme he men he men t ümüyl e fl ot asyon yönt e mi yl e yapıl makt adır. Di ğer yönt e mlere oranl a daha pahalı ve fazl a enerji gerektiren bir yönt e m ol ması na rağ men düşük t enörl ü cevherl erde bil e yüksek met al kazan ma veri mleri yl e, yüksek t enörl ü konsantrel er el de edil mesi, fl ot asyonu en yaygı n zengi nl eştir me yönt e mi hali ne getir miştir.
2. 6. 2. 1. Sülf ürl ü Pb- Zn Mi nerall eri ni n Fl otasyonu
Kurşun-çi nko cevherl eri sülfür hali nde bul undukl arı za man geçerli zengi nl eştir me yönt e mi fl ot asyondur. Cevher de bul unan kurşun ve çi nkonun sel ektif ol arak birbiri nden ayrıl ması ve altı n, gü müş, bakır gi bi yan el e mentl eri n kurşun konsantresi içi nde t opl anması maksi mu m gelir sağl a makt adır. Ayrı ca çi nko konsantresi ni n mü mkün ol duğu kadar az piritli ol ması ist enmektedir. Bu nit eli kl eri ist enen öl çüde sağl a mak cevheri n mi neral oji k yapı sı nedeni yl e güç ol abilir. Ayrı ca bakır fazl a i se bunun bakır konsantresi hali nde el desi mü mkündür [3, 6].
Pirit i çeren sülfürl ü kurşun-çi nko cevherl eri ni n fl ot asyonunda genelli kle kurşun yüzdür ül ür, sonra çi nko, gerekli ise üçüncü kademe de pirit alı nır. Gal eni yüzdür mek içi n önce çi nko ve de mir mi neralleri ni n bastırıl ması gerekmekt edir. De mir mi neralleri ( özelli kl e pirit), fl ot asyon pül pü bazi k hal e getirilerek (pH=8- 10) bastırılır. Burada pH ayarlayı cısı ol arak kireç kull anıl makt adır [9, 10].
Sfal erit genel ol arak, ksant at ti p bir koll ekt örle yüz mez (çi nko ksant atı n çözünürl üğü ol dukça yüksektir), fakat pül pt e bul unan Pb2 +
si yanürl er ( Na CN veya KCN) ve ZnSO4 kull anıl makt adır. Di ğer yandan, cevher de
me vcut ol abil ecek, bakı r mi nerall eri ni n kurşun konsantresi il e birli kt e alı n ması istendi ği nden si yanür mi kt arı nı n bakırı bastır mayacak şekil de çok di kkatli ol arak ayarl anması gerek mekt edir. Na2SO4, H2SO3 veya SO2 gazı da çi nko mi nerall eri ni
bastır mada kull anılır [4, 5].
Pül p pH‟sı nı ayarl ayarak sfal erit ve piriti n bastırıl ması ndan sonra, gal eni n yüzdür ül mesi i çi n zayıf fakat sel ektif bir koll ektör (etil ksant at veya dit hi ofosfatlar) kull anılır. Aksi hal de kuvvetli bir koll ekt ör i sten meyen mi neralleri de köpükt e t opl ayabilir. Köpürt ücü ol arak ça m yağı, al kol veya suda çözün me özelliği ne sahi p et er ci nsi nden köpürt ücüler kull anılır.
İki nci kade mede daha önce bastırılan çi nko mi neralleri ni yüzdür mek i çi n Cu SO4 il e
yüzeyl er aktif hal e getirilir. Burada CuSO4 il e pirit de aktifleşti ği nden pül p p H‟sı
yükseltil meli dir. Çi nkonun yüz mesi i çi n uzun hi dr okar bon zi ncirli bir kolekt ör (a mil ksant at veya izopr opil ksant at) kullanıl makt adır.
2. 6. 2. 2. Oksitli Pb- Zn Mi nerall eri ni n Fl ot asyonu
Kurşun-çi nko yat akl arı nın az veya çok oksitlenmesi sonucu, gal eni n bir kıs mı veya ta ma mı Ser üzit ve Angl ezit‟e dönüşebil mekt edir. Çi nkonun oksi dasyon mi neralleri, si mitsonit, kal a mi n, hi drozi nkit gi bi mi nerallerdir. Cevheri n pri mer dur umunda bakır sülfürler mevcut sa, mal akit, azurit, kuprit gi bi oksit bakır mi nerall eri de bul unabil mekt edir. Bu t ür cevherl eri n fl ot asyonunda, ksant at ti pi koll ekt örlerl e büt ün mi neralleri n yüzdür ül mesi güçt ür ve fazl a ksant at t üketi mine yol aç makt adır. Ayrı ca bu ti p mi neraller suda fazl a çözündükl eri i çi n, kurşun ve çi nkonun sel ektif ol arak birbiri nden ayrıl ması da güçl eş mekt edir. Ör neği n fl ot asyonda bakır veri mi pek öne mli ol masa bil e, oksit bakır mi neralleri ni n bul unuşu ort a mdaki bakır i yonu konsantrasyonunu artırma kt a ve bakır i yonl arı sfal eriti canl andırarak, gal enden ayrıl ması nı güçl eştir mekt edir. Bunu önl e mek a macı yl a, pül pt eki çeşitli i yonl arı çökt üren ve ko mpl eks hal de bağl ayan ki myasal maddel eri n daha fazl a mi kt ar da kull anıl ması gerekmekt edir. Ör neği n bakır i yonl arı nı çökt ür mek i çi n, ort am p H‟sı nı daha fazl a yükselt mek veya si yanür mikt arı nı artırma k gerekmekt edir.
Kurşun ve çi nko konsantrel eri ni n met al randı manı nı artır mak i çi n, oksit mi neralleri ni n de yüzdürül mesi gerekli dir. Oksit mi neraller, ya sülfürle beraber bir konsantre hali nde, veya sülfür fl ot asyonundan sonra oksit fl ot asyonu yapılarak, ayrı
konsantrel er hali nde elde edil mekt edir. Oksit bakır cevherl eri nde ol duğu gi bi, sodyu m sülfür kull anılarak ser üzit, angl ezit ve si mitsonit mi neralleri ni n yüzeyi nde met al sülfür t abakası oluşt urul abilir. Sonra ksantat ti pi koll ekt örlerle bu mi nerall er sülfürleri ile birli kt e yüzdür ül ebil mekt edir. Kal ami n ve hi dr ozi nkit gi bi mi nerall eri n sülfürleştir me i şl e mi nden sonra ksant atlarla yüzdür ül mesi ol dukça zor ol makt adır. Bu ti p mi neralleri n oksit konsantresi hali nde ayrıca alı nması gerekli ol makt adır. Bu fl ot asyonda sodyu m sülfür mi kt arı nı n di kkatli bir şekil de kull anıl ması gerekmekt e, fazl ası gal eni bastır maktadır. Bu dur u mda yüksek p H‟ da a mi nl erle yüzdürül mekt edir [4, 6, 10].
Fl ot asyon mali yetleri nde, cevheri n t enör ü ve mi neral oji k özelli kl eri en et kili fakt ördür. Bu özelli kl ere bağlı ol arak mali yet girdileri ve met al kurt ar ma randı manl arı %60- 95 arası nda deği şir. Aynı nedenl e, bugün dünyada üretilen kurşun konsantrel eri ni t enör ü %50- 78; çi nko konsantrel eri ni n %48- 60 Zn ve bul k konsantrel eri ni n ise %15-35 Pb ve %20- 30 Zn ol abil mekt edir [3].
2. 6. 3. Met ali k Çi nkonun Kazanıl ması 2. 6. 3. 1. Wael z Prosesi
Wa el z pr oses fakir oksitli cevherl erden i zabi k oksit üreti mi hedefl enerek geliştiril miştir. Bu pr oses bazi k gang i çerisi nde ol uş muş kar bonatlı cevherl ere ve oksitli cevherl ere uygul anılır. Wael z yönt e mi çi nko cevherl eri ve çi nko artı kl arı nı n işlenmesi hari ci nde antimuan cevherl eri, kurşun cevherl eri ve kal ay cur ufl arı nı n işlenmesi nde de uygul a ma al anı bul muşt ur[11].
İşle mi n gerçekl eştiril di ği fırı n 12- 42, 7 m. uzunl uğunda 1, 2- 3 m. çapı nda ve uzunl uğunun %2- 4‟ ü oranı nda yat ay bir eği me sahi p çeli kt en i mal edil miş bir sili ndirdir. Sili ndiri n i ç çeperi yüksek al ümi nalı at eş t uğl ası ndan döşen miştir. Fırı n boyutl arı ve eği mi ne ait deği şkenl er i şl enecek cevher ve kapasiteye bağlı ol arak hesapl anmakt adır. Fırı nı n üst nokt ası nda şarj açı klı ğı ve gaz çı kış açı klı ğı bul un makt adır. Alt kı sımda i se br ül ör ve cur uf boşaltı m açı klı ğı bul un makt adır. Çeli k sili ndir, mer danel eri n üzeri ne ot urt ul muş ol up mekani k bir sist e mle daki kada 0. 25- 1 devir yapacak şekil de t ahri k edil mekt edir. Si st e m ür eti m esnası nda bi r t on çi nko başı na 7. 9x106 kcal mert ebesi nde enerji t üket mekt edir[11].
Katı fazı ile il gili gerçekleşen direkt redüksi yon reaksi yonl arı (1. Gr up reaksi yonl ar): Zn O( k) + C → Zn( g) + CO(g) (11)
C + O2 → CO2 (11)
Ferrit ve sili katlar parçalanarak,
3Zn O. Fe2O3( k) + 3C( k) → 3Zn( g) +3Fe2O3( k) + 3CO (11)
2Zn O. Si O2( k) + 2C( k) → 2Zn( g) + 2Si O2( k) + 2CO reaksi yonl arı redükl enir.
Gaz fazı il e il gili ol arak gerçekl eşen i ndirekt r edüksi on reaksi yonl arı ( 2. Gr up reaksi yonl ar):
Zn O( k) + CO( g) → Zn( g) + CO2( g) (11)
2Zn O. Si O2( k) + 2C → 2Zn( g) +2Si O + 2CO2( g) (11)
C + CO2 → 2CO (11)
İki nci grup reaksi yonl arın hı zı biri nci gruba nazaran daha fazl adır.
Şekil 2. 2. Wael z Fırı nı
Wa el z fırı nı nda i şl e me t abi t ut ul acak cevher 10 mesh‟li k bir el ekt en geçirili p el ek altı %15- 25 or anı nda kö mür ve kokl a har manl anır. El de edil en har man f ırı na şarj edilerek gaz akı ş yönünün t ers yönünde hareket ettirilir bu esnada fırı nı n üst sevi yel eri nde şarj kur utma ve ön ı sıt ma i şl e mleri gerçekl eşir. Şarjı n fırı nı n ort a sevi yel eri ne il erle mesi esnası nda çi nkonun uçurma i şl e mi gerçekl eş mekt edir. Wael z
yönt e mi %9- 12 Zn, %10- 15 Pb i çeren cevher, ara ür ün ve artı kl ara uygul anabilir. 900- 1100 º C de gerçekl eş meye başl ayan reaksi yonl ar da Zn O kar bonl a redükl enir. Reaksi yon sonucu buharlaşan çi nko kı s mi ol arak e mpüriteleri nden ayrılır. Çi nko buharı du man ve t ozl ar, sı cak ol an gazl arı n yardı mı il e fırı nı n dı şı na çı karak ağı r t ozl arı n t opl andı ğı t oz t opl a ma odası na hareket eder. Çi nko buharı havadaki oksij en ile oksi dasyon sonucu Zn O el de edilir. Ol uşan Zn O t or ba filtrel erde t oz hali nde t opl anır.
Zn( g) + ½ O2 → Zn O( k) (toz) (11)
El de edil en t oz ür ün „‟Wa el z oksit‟‟ ol arak adlandırılır. Wael z oksit %65- 75 Zn içerir. Wael z oksit kli nker adı verilen i ki nci bir i şl e mden geçiril mek sureti yl e t oz hali ndeki parçacı kl arı n birbiri ne yapı ş ması ile yoğunl uğunun 0. 7- 0. 9 g/ cm3
„ den 3 g/ c m3‟e arttırıl ması ve bünyesi ndeki fl or ve kl or gi bi maddel eri n ayrıl ması sağl anır. Kl i nker i şl e mi 1100- 1200 º C‟ de döner fırı nda gerçekl eştirilir. İşl e m sonrası el de edil en ür ün öğüt ül ür. Aynı yönt e m kurşun üreti minde de kull anıl makt adır [11, 13]. Yüksek çi nko t enörl ü, si mitsonit cevherl eri kavur ma-liç-el ektroliz yönt e mi yl e değerl endiril mekt edir. Örneği n ül ke mi z Kayseri-Za mantı böl gesi ndeki çok sayı da ocakt an üretilen %21 Zn, %2 Pb, %0, 072 Cd t enörl ü oksitli çi nko cevheri, Çi nkur A. Ş. kapatıl madan önceki t esisl erde önce Wael z fırı nl arı nda 600- 700 º C‟ de kavr ul dukt an sonra, el de edil en Wael z oksi di sülfüri k asitte çözündür ül dükt en sonra te mizl enmiş çözelti den elektrolizle el ektroliti k çi nko üretil mekt eydi. Yan ürün ol arak kad mi yu m el de edil mekt eydi ( Wael z oksit %60- 65 Zn ve %6- 10 Pb i çer mekt edir) [13], Kayseri Çi nko Tesisleri, pr oj e değerl eri ne göre, 240. 000 t on/ yıl karbonat ve oksitli kurşun çi nko cevheri işl eyi p, 40. 000 t on/ yıl Zn ve 125 t on/ yıl Cd üret ebil ecek kapasiteyl e üreti m yapabil mekt eydi. Şekil 2. 3‟deki Çi nkur Tesisi ni n akı m şe ması nda gör ül düğü gi bi cevher önce boyut küçült meye t abi t ut ul makt adır. Bu i şl e mden sonra Wa el z döner fırı nı nda ısıl işle mle oksit hali ne gel en cevher 200 mesh altı na öğüt ül erek sülfüri k asit ile karıştır ma li çi uygul anarak çi nko çözelti ye alın makt adır. Katı-sı vı ayırı mı ve filtrasyon sonunda ayrılan çinkol u çözelti den el ektroliz yol u il e kat od çi nko üretil mekt e, bu da dökü m t esisi nde kül çe çi nko hali ne getiril mekt eydi. Filtrasyondan el de edilen filtre keki il e Wael z fırı nı sonundaki yoğunl aştır ma tesisi nde t ut ul an t ozl ar, Cd tesisi nde işlenerek Cd el de edil mekt eydi [1, 11].
2. 6. 3. 2. I mperi al Smel ting Process (ISP)
I. S. P. katı dur umda i şl eme girecek met ali k ol mayan maddel erle redüksiyon sonucu er git me ve aynı anda uçurt ma i şl e mleri ni n bir arada yapıl ması nı sağl ayan bi r işl e ml er di zi si dir.
Günü müzde gitti kçe öne m kazanan kurşun il e çi nko, çi nko il e bakır ko mpl eks cevherl eri t abi atta ol uşum şartları nedeni yl e ol dukça i nce t aneli ve birbiri i çi nde dağıl mış parçacı kl ar olarak zuhur et mişl erdir. Bu dur u m ko mpl eks cevherl eri n sel ektif bir fl ot asyon yönt e mi il e kurşun ve çi nko sülfürleri birarada i çeren bir konsantre el de edil mektedir. El de edil en kurşun çi nko karı şı mı konsantreni n işlenebil mesi i çi n I. S. P. geliştiril miştir. Bu yönt eml e aynı anda he m kurşun he mde çi nko üreti mi yapılabil mekt edir.
Si st e me besl enecek şarj mi ni mu m %12- 49 Zn, %7- 37 Pb, %0- 5 Cu i çer meli dir. Ayrı ca i deal bir işl e min yür üt ül ebil mesi i çi n şarj daki kurşunun çi nkoya or anı mi ni mu m 0. 38 ve maxi mu m 0, 48 ol ması gerekir. Opti mu m or anı i se 0, 47‟ dir. konsantre W.J şaft ti pi fırı nda i şl enmekt edir. Si nt erlenmiş 15 mmni n üzeri ndeki kurşun ve çi nko parçal ar ile cur uf yapı cılar ( Ca O, Si O2) 400- 500º C sı caklı kta şaft ti pi
fırı na şarj edilir. Oksitli di ğer ha mmaddel eri n şarj öncesi bri ketlenmesi gerekir. Fırı nda redüksi yon i şl evleri ni yeri ne getiren kok 60- 90 mm parça boyut unda ve 800 º C‟ de şarj edil meli dir. Şarjı n yapıl ması il e birli kt e fırı na 900- 1000 º C hava veril meye başl anır. İşle m fırı n içi sıcaklı k 1300 º C değeri ndedir [11].
Redüksi yon i şl e mi ni n gerçekl eş mesi il e beraber çi nko gaz faza kurşun i se sı vı faza geçer, ayrı ca gazl ar açı ğa çı kar. El de edil en çi nko buharı gaz ort a mdaki CO ve CO2
tarafı ndan t ekrar oksitlen meden yoğunl aştırıl malı dır. Gazl ar t arafı ndan çi nkonun tekrar oksitlenmesi i çi n 1000 º C‟ de CO2/ CO oranı nı n 0, 42 değeri ni n üzeri nde
ol malı dır.
Fırı n t abanı nda ol uşan sı vı kurşun üzeri nde curuf f azı yer alır. Şaft ti pi fırı nda si nt eri n redüksi yon sonucu ol uşan cur uf t e mel ol arak %30 Ca O, %20 Si O2, %35 Fe O
içer mekt edir.
İşle m sırası nda ol uşan baca gazl arı haci m ol arak %6 Zn i çerir. Kondansör i çi nde sı vı hal de kurşun bul unur ve bir per vane yar dı mı il e sı vı kurşun da ml acı kl arı ol uşt urul arak baca gazı na t e mas et mesi sağl anır. 550 º C‟ de ol an çi nko yükl ü kurşun
sı vı faz ol uşt uır ması sağl anır. Kondansör de el de edil en sı vı çi nko %99, 7 Zn saflı ğı ndadır [11].
Şekil 2. 4. I. S. P Pr osesi [11].
2. 7. Çözündür me Uygul a mal arı
1916 yılı nda Anaconda Copper Mi ni ng Co mpany adlı şirket Ameri ka‟ nın Mont ana Böl gesi nde 100 t on/ gün kapasiteli el ektroliti k çi nko t esisi ni kur muşt ur. Aynı yıllarda Tr ail, British Col umbi a ve Kanada‟ da el ektrolitik çi nko t esisleri üreti me başl a mıştır. Çi nkonun el ektroliti k üreti mi sfal erittendi. İl k ol arak kavur ma i şl e mi il e çi nko oksit üretili p çi nko oksit kalsi nesi sülfüri k asitle li ç yapıl makt aydı. El de edil en çinko sülfat çözeltisi di ğer met al empüritel eri de i çi nde barı ndırdı ğı i çi n el ektroliz yapıl arak çi nko kazanıl makt aydı [14].
Uzun yıllar boyunca uygul anan el ektroliti k çinko ya da kavur ma-liç-el ektroli z pr osesi ni n bili nmeyen yanl arı da bul un makt aydı. Bu da sfal eritle birli kte ol dukça yüksek oranda bul unan de miri n varlı ğı ndan kaynakl anmakt aydı. Kavurma da de mir içeren çi nkodan, çi nko f errit, ko mpl eks çi nko- de mir oksit ol uş makt aydı. Li ç işle minde de sıcak asit kull anılı yor du [14].
60‟l arı n ort ası na kadar liç çözeltisi ndeki de miri ayır mak i çi n geliştiril miş prati k bir met od bul un ma makt aydı. 1964‟ den 1973‟e kadar Jarosite‟ni n geliştirdi ği de mir içeren sülfat çözeltisi nden çökeltilerek krist al el de edil en Götit ve He mat it Pr osesi
uygul anmakt aydı. O günden iti baren her el ektroliti k çi nko t esisi, de mi r çökelt me pr osesi ni kullanarak yüksek de mir-çi nko konsantresi ni el de et meye başl a mıştı. 80‟l erde çi nko hi dr omet al urjisi nde yapıl an deği şi k araştır mal ar sonucunda yeni bir met od ort aya kondu. Bu met od bası nç altı nda çi nko li çi pr osesi i di. Kavurma yapıl an ve yapıl mayan büt ün çi nko üreti mleri nde bası nçlı çi nko liçi uygul anmakt aydı [14]. 90‟l arda çi nkonun değeri ni n yüksel mesi fi yatı nın da aşırı derecede yüksel mesi ne neden ol duğu gi bi çeşitli çi nko kaynakl arı ndan çi nko kazanı mı i çi n yeni araştır mal arı n yapıl masını ve yeni pr osesl eri n ortaya çı kması nı sağl a mıştır. 1994‟ de Güney Kor e‟ de Onsan Tesisi nde kapasiteyi arttır mak a macı yl a çi nko sfal erit, doğr udan çözündür me uygul anmıştır. 1998‟ de Fi nl andi ya‟da Kokkol a Tesisi nde de bu proses kull anıl mıştır.
Endüstri yel öl çekt e çi nkonun kazanıl ması na yöneli k çalış mal ara 1990‟ dan bu yana rastlanmakt adır. Lul ea bi oliç ve Nor anda oksitli çi nko pr osesi gi bi çalışmal ar pil ot tesis öl çeği nde ol up geliştiril meye çalışıl makt adır. Günü müzde araştır mal ar pr osesl eri n ayrı ntıları nı tarif edebil mekt edir. Pr osesl eri n analizl eri yapıl abil mekt e ve avant ajları yl a, açı klı ğa kavuş mayan yönl eri araştırıl makt adır.
2. 7. 1. Uni on Mini ere Doğrudan Çözündür me Prosesi
Uni on Mini ere at mosferi k doğr udan li ç pr osesleri ni n kur ul ması nı ve geliş mesi ni sağl a mıştır. Bu sayede el ektroliti k çi nko fabri kal arı nı n var ol ması ve ent egre bir şekil de çalış ması na ana neden ol muşt ur. Uni on Mini ere doğr udan liç pr osesi aşağı daki üç te mel akışı içi ne al makt adır.[14]
Çi nko konsantresi ni n kısmi oksitleyi ci kavr ul ması,
Kal si neni n nötr liçi,
Li ç çözeltileri nden Zn‟ nin el ektroliz yol uyl a kazanıl ması. Bu t esise ait akı m şe ması Şekil 2. 7‟de göst eril mektedir.
Şekil 2. 5. Uni on Mini ere Doğr udan Çözündür me Pr osesi Akı m Şe ması [14]. 2. 7. 2. Out oku mpu Çökt ür me Çözündür me Prosesi
Out oku mpu, at mosferi k bası nç li ç pr osesl eri nin geliş mesi doğr ult usunda geni ş kapsa mlı çalış mal ar yap mıştır. İl k dene mel erinde at mosferi k bası nç şartları nda, sfal erit çözün mesi ve he matit çökel mesi ni n aynı za manda meydana gel mesi ni a maçl a mışl ardır. En sonunda 1998 yılı nda değişi m pr osesi ni n ol uşması gi bi, yoğunl aşa ma liç prosesi ni n pat enti ni al mıştır.
Deği şi m pr osesi nde, çi nko ferrit liçi ve çökel miş ol an de mir, j arosit gibi t ek bir basa makt a birleş miştir. Bunu kontroll ü ol arak elektrolit ekl enmesi ve ha m sülfiri k asit yani konsantre H2SO4 kull anıl arak başarıl mıştır. Li çt eki H2SO4 mi ktarı 10- 30
Şekil 2. 6. Out oku mpu Çökt ür me Çözündür me Prosesi Akı m Şe ması [14]. 2. 7. 3. MI M Bi oliç Prosesi
MI M hol di ng Pt y. Lt d.‟da t a ma men ent egre ol muş bir pr osestir. Bu pr osest e çi nkosülfatı n bi oliçi yl e sol vent kazanı mı ve çinko met ali ni n el ektron kazanı mı ko mbi ne ol arak uygul anabil mekt edir [14].
Bi oli ç i şl e mi karıştırıcılı r eakt ör t ankl arı nda pH: 1, 6- 1, 7 değerl eri nde karıştırılarak yapılır ve bu sayede Thi obacill us ferrooxidans, Lept ospirill um f errooxi dans, Thi obacill us t hi ooxi dans, Sulf obacill u strai ns, Thi obacill us cal dus, Aci di phili u m cr ypt um, Aci di phili um or ganovor um ve di ğer het erotropi k mi kr oorgani z mal ar me ydana getirilir [14, 15].
Uygul anan bu bi oliçi n ot ur ma za manı yakl aşı k üç gündür ve sı caklı ğı 40-45 derece ci varı nda kor unur. Bi oliç r eakt örleri ni n i çi ne bakteriler i çi n besl eyi ciler eklenir: 1, 5 g/ L a monyu m sülfat (( NH4)2SO4) ve 0, 4 g/ L mono- a monyu m f osfat (( NH4) H2PO4).
Li ç çözeltisi ni n en anl aml ı i çeri ği ise 25- 30g/ L Zn, 3- 4 g/ L Fe (çoğunlukl a ferri k gi bi) ve 100 mg/ L Cd‟ dur [14].
Şekil 2. 7. MI M Bi oli ç Prosesi Akı m Şe ması [14]. 2. 7. 4. CENI M- LNETI Prosesi
CENI M- LNETI pr osesi Cent r o Naci onal de I nvesti gaci ones Met al ur gi cas ( CENI M), İspanya ve I nstit ut o Naci onal de Engenhari a e Tecnol ogi a I ndustrial, Port eki z‟i n ort akl aşa geliştirdi kl eri bir pr osestir. Seksenl erin sonundan doksanlı yılları n başı na kadar bu proses gerçekl eş miştir. [14]
