Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ, MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ANGELA MANKA TİTA
Danışman: Muammer Kaya
Özet:
SUMMARY
The management and treatment of mine tailings in order to alleviate toxicity in the environment, and to recover important metals, has become a global concern. The present work is aimed at recovering zinc and lead from low-grade carbonaceous zinc (smithsonite) and lead (cerussite) by means of hydrometallurgical and bio-hydrometallurgical methods, under optimal recovery, economic and technical conditions. To accomplish this, the study was performed in three major stages: The objective of the first stage was to maximally co-leach lead and zinc using alkaline solutions. NaOH was used as the leaching reagent, while parameters such as reagent concentration, time, temperature, and solid-liquid ratio were tested, and enhancers/catalyzers such as EDTA, NaCl, and ultrasound were employed to improve on the leaching efficiency. Also, EDTA as an organic acid was used to leach the flotation tailing, in which the most efficient and most economic option was chosen. A total of 49 experiments were performed in the first stage. The second stage which was aimed at separating zinc from lead in the pregnant leach solution, was achieved through selective lead precipitation as lead sulphide (PbS) using Na2S as the reagent. The key playing factor in this stage is the Na2S/Pb weight ratio which was determined to be 1.4 in our study. At this point, maximum Pb is precipitated while minimum zinc is precipitated. At the end of the second stage, the purified zinc in the PLS is ready for electrowinning (EW), while the lead in the form of PbS in the precipitate is fed to the bioleaching stage. A total of 10 experiments were performed in the second stage. The objective of the third stage was to effectively recover lead from the lead sulphide precipitate which was obtained in stage two. This was achieved by bioleaching of the lead sulphide using the bacterium L. ferrooxidans. A total of 45 experiments were performed in the third stage.
The experiments showed that it was possible to
co-extract lead and zinc at 95.4% and 83.2%, respectively under the conditions:
0.5 M NaOH, 0.2 M EDTA, 85 oC temperature, S/L: 1/10, stirring rate: 400 rpm,
time: 180 minutes. Also, the fact that Fe, a major impurity did not dissolve in
the solution was a great advantage as follow-up purifications were not
necessary. The precipitation reaction at a Na2S/Pb weight ratio of 1.4
yielded 99.99% Pb precipitation which was used as the feed for the bioleaching
experiments. The use of Leptospirillum ferrooxidans for the bioleaching
of lead sulphide was not seen to be very efficient, as a maximum of 48.03% at
pH 2 and 5% pulp density was obtained.
Keywords: Hydrometallurgy, bioleaching, precipitation, L. ferrooxidans. alkaline solutions
ÖZET
Ortamdaki toksisiteyi azaltmak ve önemli metalleri geri kazanmak için maden atıklarının yönetimi ve arıtılması küresel bir endişe kaynağı haline gelmiştir. Bu çalışma, optimum geri kazanım, ekonomik ve teknik koşullar altında, hidrometalurjik ve biyo-hidrometalurjik yöntemlerle düşük dereceli karbonatlı çinko (smitsonit) ve kurşundan (seruzit) kurşun ve çinkonun geri kazanılmasını amaçlamaktadır. Bunu başarmak için çalışma üç ana aşamada gerçekleştirildi: İlk aşamanın amacı, alkali çözeltiler kullanılarak çinko ve kurşunun maksimum düzeyde birlikte çözünmesiydi. Liç reaktifi olarak NaOH kullanılırken, reaktif konsantrasyonu, zaman, sıcaklık ve katı-sıvı oranı gibi parametreler test edildi ve liç verimliliğini artırmak için EDTA, NaCl ve ultrason gibi katalizörler kullanıldı. Ayrıca, organik asit olarak EDTA, en verimli ve en ekonomik seçeneğin seçildiği flotasyon atığını çözmek için kullanıldı. İlk aşamada toplam 49 deney yapıldı. Yüklü liç çözeltisinden kurşunun çinkodan ayrılmasını amaçlayan ikinci aşama, reaktif olarak NA2S kullanılarak kurşun sülfür (PbS) formunda kurşunun seçici olarak çökeltilmesi ile sağlandı. Bu aşamada kilit rol oynayan faktör çalışmamızda 1.4 olarak belirlenen Na2S/Pb ağırlık oranıdır. Bu noktada maksimum Pb çökeltilirken minimum çinko çökeltilir. İkinci aşamanın sonunda, PLS'deki saflaştırılmış çinko elektriklenmeye hazır hale gelirken, çökelti içindeki PbS formundaki kurşun biyo-liç aşamasına beslenir. İkinci aşamada toplam 10 deney yapıldı. Üçüncü aşamanın amacı, ikinci aşamada elde edilen kurşun sülfür çökeltisinden kurşunun etkili bir şekilde geri kazanılmasıydı. Bu, L. ferrooksidanlar bakterisi kullanılarak kurşun sülfürün biyo-liçi sağlandı. Üçüncü aşamada toplam 45 deney yapıldı.
Deneyler,
0.5 M NaOH, 0.2 M EDTA, 85 oC sıcaklık, S / L: 1/10, karıştırma hızı: 400 rpm,
süre: 180 dakika koşulları altında kurşun ve çinkonun sırasıyla %95,4 ve %83,2
oranında birlikte ekstrakte edilmesinin mümkün olduğunu göstermiştir. Ayrıca,
büyük bir safsızlığın Fe'nin çözelti içinde çözülmemesi, takip saflaştırmalarının
gerekli olmaması nedeniyle büyük bir avantajdı. 1.4'lük bir Na2S / Pb ağırlık
oranındaki çökeltme reaksiyonu, biyo-liç deneyleri için besleme olarak kullanılan
%99,99 Pb çökeltme sağlamıştır. Kurşun sülfürün biyo-liçinde Leptospirillum
ferrooksidanlarının kullanılmasının çok etkili olduğu görülmedi, çünkü pH 2
ve %5 pülp yoğunluğunda maksimum %48,03 Pb elde edildi.
Anahtar kelimeler: Hidrometalurji, biyoliç, çökeltme, L. ferrooksidans. alkali
çözeltiler