Akademik Veri Yönetim Sistemi
Kaya M. (Yürütücü)
UFUK 2020 Projesi, 2018 - 2022
Ö
Z E T
Bu AB ERA-MIN2 projesi için Yahyalı-Kayseri’deki
Oreks Madencilik Şirketinin oksitli Pb-Zn flotasyon tesis atıklarından temsili 100
kg numune alınmıştır. Numune özellikleri
(nem içeriği, parça boyut dağılımı, kimyasal ve mineralojik analizler, termal
analiz, yüzey morfolojisi ve alanı)
belirlenmiştir. Oreks flotasyon atıklarının çok ince (%50’si – 13 mm) boyuttadır. Serüzit, smithsonit,
götit, korkit ve bodantit
ana mineraller iken, kalsit, kuvars ise tali gang mineraller olduğu
bulunmuştur. Oreks flotasyon atıkları başlıca %5,77 Zn, %7,5 Pb, %21,3 Fe, %5,6
As ve 101 ppm Ag içermektedir. Atıklar çok ince dağılımlı, poroz, karmaşık ve
dissemine yapıdadır.
Bu projede laboratuvar ölçeğinde üç
kademeli, seçimli ve kesikli liç deneyleri yapılmıştır. Liç testlerinde en az
25 g temsili numune ile 1/10 katı/sıvı oranında 500 mL cam balon ısıtmalı ve
spiral yoğuşturuculu reaktörde yapılmıştır. 1. aşama Zn liçinde 18 farklı liç
reaktifi ve 4 oksileyici reaktif, 2. aşama Pb liçinde 16 farklı liç reaktifi ve
üçüncü aşama Ag liçinde 2 farklı liç reaktifi test edilerek optimizasyon
sağlanmıştır. 1. aşama liç için H2SO4, sitrik asit ve
malik asit %90’dan fazla Zn çözünmesini, yüksek Zn-Pb ve Zn-Fe çözünürlük seçimlilik
farkı sağladığından liç reaktifi olarak seçilmişlerdir. İkinci aşamasa
NaOH+KNa-tartart %85’den fazla Pb çözünümü sağladığı için optimum seçilmiştir.
Solvent ekstraksiyonu öncesi, 1. aşama liç yüklü çözeltileri hidrolitik ve H2SO4
çöktürme saflaştırmalarına Fe ve As safsızlıklarını gidermek için tabi
tutulmuştur. Hidrolitik çöktürme sonunda oluşan Fe’ce zengin atıklar ve jips
atık barajına gönderilebilir. Saflaştırma sonrası D2EHPA+hekzan ile pH: 2,6’da solvent
ekstraksiyonu (SX) %98 Zn’i organik faza almıştır. Sitrik ve malik asit Yüklü
Liç Çözeltileri (YLÇ) H2SO4 ile çöktürme saflaştırmasına
tabi tutulmuş ve %98,9 Pb ile %96,7 Pb, PbSO4 olarak
uzaklaştırılmıştır. Saflaştırılan sitrik ve malik asit YLÇ’leri sırasıyla %20 D2EHPA
ile pH: 3,59’da %98,3 Zn ekstraksiyonu ve %10 D2EHPA ile pH: 4,2’de %98 Zn
ekstraksiyonu vermiştir. Organiğe aktarılan Zn daha sonra pH: 0,25’te H2SO4
YLÇ’inden %100, sitrik asit YLÇ’inden pH: 0,25’te %100 ve malik asit YLÇ’inden
pH: 0,5’te %98,7 Zn olarak sıyrılmıştır. Asidik pH’larda yapılan elektroliz ile
%99’dan fazla Zn metal kazanımı H2SO4 ve sitrik asit YLÇ’lerinden
ve %97 Zn metal kazanımı malik asit YLÇ’inden %99 saflıkta kazanılmıştır.
2. aşama Pb yüklü liç çözeltisi Na2S
ile çöktürme işlemine tabi tutulup PbS konsantresi üretilmiştir. Bu aşamada, PbS
konsantresi ve Na2SO4 yan-ürünü üretilmiştir. PbS kurşun
izabe tesisine gönderilip Pb metal üretimi yapılabilir. Bu projede geliştirilen
akım şemasıyla işlenen 1 ton atık başına 42-51 kg Zn, 63-70 kg Pb ve 67-85 g Ag
üretilebilir. Proses esnasında kullanılan asitler ve SX reaktifleri proseste
tekrar kullanılabilir. Bu projesinde iş planına uygun olarak iş paketlerinden (WP2)
kapsamında “Pb-Zn Oksitli/Sülfür-Dışı Flotasyon Atıklarının Laboratuvar
Ölçeğinde Liç Testleri” çalışmaları yapılmıştır. Baz ve kıymetli metallerin
kazanımı için uygun reaktifler ve optimum şartlar araştırılmış ve bir akım
şeması geliştirilerek önerilmiştir.
ABSTRACT
For this EU ERA-MIN2 project, 100 kg representative
samples were taken from Oreks Mining flotation plant tailing dam. Sample
characteristics (moisture content, particle size distribution, chemical and
mineralogical analyses, thermal analysis, surface morphology, and area) were
determined. Oreks tailings were very fine (D50 is -13 µm).
Cerussite, smithsonite, goethite, corkite, and beudantite are major mineral
phases, while calcite and quartz are gangue phases. Oreks tailings mainly
contain 5,77% Zn, 7,5% Pb, 21,3% Fe, 5,6% As, and 101 ppm Ag. Tails are
disseminated and porous, and have complex structures.
In this project, three-stage selective
and batch laboratory leach tests were performed. A minimum 25 g sample with
1/10 Solıd/Liquid (S/L) ratio was used. 500 mL balloon flask reactors with glass
spiral reflux condensers were employed in leaching. In the first-stage Zn
leaching, 18 different reagents with and without 4 oxidants; in the
second-stage Pb leaching, 16 different reagents, and in the third-stage Ag leaching
2 different reagents were tested and optimized. In the first-stage leaching, H2SO4,
citric acid, and malic acid achieved more than 90% Zn dissolution with high
Zn-Pb and Zn-Fe dissolution selectivity differences. In the second-stage leach,
NaOH+KNa-tartrate provided more than 85% Pb dissolution and was selected as the
optimum reagent. Prior to solvent extraction (SX), the first-stage H2SO4
leach PLS was purified by hydrolytic precipitation using NaOH+H2O2.
After hydrolytic precipitation, Fe-rich waste and gypsum were produced. After
purification of H2SO4 PLS, SX with 20% D2EHPA+hexane at
pH: 2.6 achieved 98% Zn extraction to the organic phase. Citric and malic acid PLSs
were subjected to the PbSO4 precipitation with 98.9% Pb and 96,7%
Pb, respectively using H2SO4. Purified citric and malic
acid PLSs were subjected to SX using 20% D2EHPA+Hexane at pH of 3,59 and 10%
D2EHPA+Hexane at pH of 4,2 to obtain more than 98% extraction. 100% Zn was
stripped from the organic phase to the aqueous phase at pH of 0,25 from H2SO4
and citric acid PLSs. 98,7% Zn was stripped at pH of 0,5 from malic acid YLÇ.
Electrowinning (EW) at acidic pHs, achieved 99% Zn metal recovery from H2SO4
and citric acid PLSs and 97% Zn metal from malic acid PLS with 99% Zn purity.
From
the second-stage Pb PLS, PbS was precipitated by Na2S along with Na2SO4
by-product. PbS concentrate can be sent to the Pb smelter to produce Pb
metal. From the developed flowsheet, 42-51 kg Zn, 63-70 kg Pb and 67-85 g Ag
can be produced from 1 ton of treated Oreks tailing. Used acids and organic
lixiviants can be recycled in the proposed flowsheet. In this project work
package 2 (WP2) was performed which was related to the laboratory leaching of
oxidized Pb-Zn flotation tailings from Turkey. A suitable flowsheet was
suggested for the recovery of base and precious metals.