KALKOPİRİT KONSANTRESİNİN PERSÜRFATLI ORTAMDA LİÇİNİN İNCELENMESİ

Abstract

YÜKSEK LİSANS TEZİ KALKOPÎRİT KONSANTRESİNİN PERSÜLFATLI ORTAMDA LİÇİNİN İNCELENMESİ Nurdan BAHAR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2004, Sayfa: 108 Bakır üretiminin temel hammaddesi olan kalkopirit cevheri, flotasyon teknikleriyle zenginleştirilerek bir konsantre elde edildikten sonra, genellikle pirometalurjik yöntemlerle işlenir. Diğer taraftan, sağladığı çevresel ve ekonomik avantajlar nedeniyle, kalkopirit cevherinden ve konsantresinden hidrometarurjik yöntemlerle bakır üretimi önemli bir konu haline gelmiştir. Bu çalışmanın amacı, yüksek oksidasyon kabiliyetine sahip persülfat bileşiklerinin kullanılmasıyla kalkopirit konsantresinden sulu çözeltide bakırın ekstraksiyon özelliklerinin incelenmesidir. Deneylerde kullanılan kalkopirit konsantresinin temel bileşenler olarak % 26.23 Cu, % 28.21 Fe ve % 29.26 S içerdiği belirlendi. Konsantrenin yapılan mineralojik analizlerinde, kalkopirit (CuFeS2) yanında bir miktar pirit (FeS2) içerdiği tespit edildi. Yapılan ön denemeler, kalkopiritten tatminkar seviyede Cu ekstraksiyonu için bir mekanik aktifleştirmeye ihtiyaç duyulduğunu göstermiştir. Mekanik aktifleştirmenin metallerin ekstraksiyonuna etkisinin incelendiği deneylerde en uygun aktifleştirme süresi 4 dk olarak belirlendi. Mekanik olarak aktifleştirilmiş kalkopirit konsantresi kullanılarak metallerin ekstraksiyonu üzerine, sülfürik asit varlığının, persülfatm türünün ve konsantrasyonunun, sıvı- katı oranının, liç sıcaklığın ve sürenin etkileri incelendi. Mekanik olarak aktifleştirilmiş kalkopirit konsantresinden metallerin ekstraksiyonu için optimum şartlar olarak sıvı-katıIV oranının 10, amonyum persülfat konsantrasyonunun 250 g/l, liç sıcaklığının 60°C, liç süresinin 360 dk olduğu durum belirlenmiştir. Bu şartlar altında Cu ve Fe ekstraksiyon verimleri sırasıyla % 68.59 ve % 77.3 olarak belirlendi. Ayrıca amonyum persülfatm, sodyum ve potasyum persülfata göre daha uygun olduğu ve çözeltideki asit varlığının metallerin ekstraksiyonu üzerine bazı olumsuz etkileri olduğu belirlendi. Liç kinetiğinin incelendiği çalışmalar farklı zaman aralıkları için farklı kinetik modellerin kullanılabileceğini göstermiştir. Bu nedenle, kısa vadeli kinetik model eşitliği olarak krt =l-(l-x)1/3 (yüzey reaksiyonu kontrollü küçülen partikül modeli) ve uzun vadeli kinetik model eşitliği olarak da kat = l-3(l-x) +2(l-x) (diffüzyon kontrollü küçülen çekirdek modeli) kullamlmıştır. Her iki modelle farklı sıcaklıklarda belirlenen görünür hız sabitlerinden Arrhenius eşitliği yardımıyla aktivasyon enerjileri 20-60°C aralığında sırasıyla 53.67 ve 55.67 kJ/mol olarak hesaplandı. Ayrıca, reaksiyon hızının persülfat konsantrasyonuna bağlılığım ortaya koymak amacıyla yapılan deneyler, reaksiyon hızının kısa vadede persülfata göre yaklaşık olarak 1.4. mertebeden ve uzun vadede 1. mertebeden olduğunu göstermektedir. Ayrıca, liç kinetiği üzerine partikül boyutunun etkisinin de oldukça önemli olduğu belirlendi. Mekanik olarak aktifleştirilmiş kalkopirit konsantresinden bakırın ekstrakte edilen milctannm arttırılması için yapılan ardışık liç deneyleri, üç kademeli bir ekstraksiyon sonrasında kümülatif Cu ve Fe kazanımmın sırasıyla % 92.52 ve % 95.92 olduğu belirlendi. Son olarak optimum şartlarda gerçekleştirilen tek kademeli bir liç işlemi sonunda elde edilen liç çözeltilerinden Fe giderilmesi amacıyla yapılan bir seri deneyde, 18.0 g/l Cu ve 21.8 g/l Fe içeren çözeltinin litresine 112.5 mi derişik NH3 ilavesini takiben otoklavda 121°C(1.2 bar) 15 dk ısıtma sonucunda Cu miktarında bir kayıp meydana gelmeksizin Fe'nin % 76.4'ünün uzaklaştınlabildiği belirlendi. Anahtar Kelimeler: Kalkopirit konsantresi; Mekanik aktifleştirme; Persülfat liçi; Bakır kazanımı; Liç kinetiği; Demir uzaklaştırma.