deney föyü için tıklayın

BARTIN ÜNİVERSİTESİ
METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MALZEME LABORATUVARI-I DERSİ
“OKSİTLİ BAKIR CEVHERİNİN LİÇİ” DENEYİ
DENEYİN AMACI:
Uygun bir reaktif kullanarak oksitli bakır cevherindeki bakırı çözeltiye almak, liç işleminde etkili olan
parametreleri incelemek ve liç çözeltisine geçen bakır miktarını tayin etmektir.
GENEL BİLGİLER:
Genel olarak hidrometalurjik yöntemler iki aşamada gerçekleşmektedir. Birinci aşama liç aşamasıdır
ve cevherdeki minerallerin uygun bir çözücü ile etkileşmesi sonucunda metallerin seçimli olarak çözeltiye
alınması işlemidir. İkinci aşama ise çözeltiye alınan metallerin kazanılmasıdır.
Liç işlemi madencilikten metal üretimine kadar geniş bir alanı kapsamaktadır. Liç işleminde kullanılan
çözücü genellikle asit ve tuzlardır. Liç edilen madde ise genellikle cevher, konsantre, karbonat, silikat, oksit
ve sülfat gibi çeşitli bileşimdeki hammaddeler olabilir.
Cevherler, ocak üretimi ile liç işlemi arasında bazı hazırlık işlemlerine tabi tutulabilirler. Liç işlemi
öncesi cevhere aşağıdaki ön işlemler uygulanır.
 Kırma: Kırıcılar yardımı ile yapılan kaba boyut küçültmedir. Kaba kırma (ortalama 100 mm
tane boyutu) ve ince kırma (1-10 mm tane boyutu) olmak üzere iki aşamada uygulanır.
 Öğütme: Bilyeli değirmenler gibi öğütücüler yardımı ile yapılan ince boyut küçültmedir. (0,1
mm tane boyutu altı)
 Eleme: Elekler yardımı ile yapılan tanelerin boyut tasnifi işlemidir.
Cevherlerdeki metaller, özelliklerine göre farklı kimyasal çözücüler ve değişik yöntemlerle çözeltiye
alınmaktadır. Kullanılan çözücünün cinsine ve işlemin uygulanış şekline bağlı olarak liç işlemine isim
verilir. Çözücünün derişimi, çözünme sıcaklığı, karıştırma sıcaklığı ve katı/sıvı oranı liç işleminde kontrol
edilmesi gereken başlıca değişkenlerdir.
Liç uygulamaları aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir;
Yerinde Liç:
Liç çözeltisi patlayıcı maddeler kullanılarak yerinde kırılmış cevherin üzerine beslenir. Bu
uygulamanın avantajları: ucuz yatırım ve işletme maliyetidir (Örnek; ekstraksiyon, taşıma ve katı-sıvı
ayırımı gerektirmez). Bu avantajları uygulamada içermesine karşın yerinde liç işlemi, uygun jeolojik
koşulların sağlanmış olmasını gerektirir ve ayrıca işlem seçimli olmadığından dolayı liç ürünleri kötüdür. Bu
da fazla miktarda çözücü tüketilmesine neden olur. Çok düşük oranlarda metalik değerler çözündürülür,
tepkimeler yavaştır.
Yığın Liç:
Liç çözeltisi, kırılmış cevher yığınının üzerine beslenir. Yığının içinden süzülen çözeltiler havuzlarda
toplanır. Bu işlemde de yerinde liç de olduğu gibi yatırım ve işletme maliyetleri düşüktür. Katı-sıvı ayırımı
gerekli değildir. Diğer taraftan yığın liçinin metalurjik artıklara uygulanması durumunda artıklar ancak ön
cevher zenginleştirme işlemlerine tabi tutularak değerlendirilebilir.
Tank Liçi:
Hammadde, kırma ve öğütme gibi ön hazırlıklardan geçirildikten sonra tankta liç işlemine tabi tutulur.
Ön hazırlıklar ve hammadde maliyetini yükseltir. Ayrıca liç tanklarının yatırım ve işletme maliyetleri diğer
liç uygulamalarına göre yüksektir. Ancak tank liçinde tepkime koşullarının kontrol altında tutulabilmesi en
büyük avantaj oluşturmaktadır.
Liç Reaktifleri:
Oksitli bakır cevherleri için geniş ölçüde kullanılan ve en önemli reaktiflerden biri olan liç reaktifi
seyreltik sülfürik asittir. Çünkü bu asit çözeltisi bakırı iyi derecede çözmekle kalmaz, aynı zamanda bakırı
çökeltme ve elde etme işlemleri için de uygun hale getirir. Fakat bu asit bakır mineralleri ile birlikte
karbonat, silikat ve oksit gibi bileşiklerden oluşan malzemeyi de etkilemektedir. Bakırın iki değerlikli
oksitlerini kolayca çözmesi, maliyetinin düşük olması, geri kazanılabilme özelliği, düşük konsantrasyonlarda
yüksek liç veriminin elde edilmesi, çözünmesi istenmeyen diğer safsızlıkların seyreltik sülfürik asit
çözeltilerinde az çözünmeleri ve korozyon özelliğinin az olması diğer reaktiflere göre sülfürik asidin en
önemli avantajlarıdır. Sülfürik asit ile bazı oksitli bakır minerallerinin kimyasal reaksiyonları şöyledir;
Azurit:
Cu3(OH)2(CO3)2 + 3H2SO4 → 3CuSO4 + 2CO2 + 4H2O
Malahit: Cu2(OH)2(CO3) + 2H2SO4 → 2CuSO4 + CO2 + 3H2O
Tenörit: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
Küprit:
Cu2O + H2SO4 → CuSO4 + Cu + H2O
Krizokol: CuSiO3.2H2O + H2SO4 → CuSO4 + SiO2 + 3H2O
Sülfürik asitten başka bakır içeren cevherler için kullanılan çeşitli liç reaktifleri de vardır. Bu reaktifler:
HNO3, HNO3+HCl, Fe2(SO4)3, FeCl3+CuCl2, KCN, NaCN çözeltileri ile SO2, H2S ve Cl2 gibi endüstriyel
uygulamaları olan gazlardır. Liç işlemi uygulanırken yukarıdaki reaktiflerden herhangi birisi kullanılabilir.
Reaktiflerin belli konsantrasyondaki cevherlerle muamelesi sonucu çözme işlemi gerçekleştirilir. Reaktif
konsantrasyonu ve çözündürme süresinin arttırılması liç verimini artırır. Aşırı çözücü kullanılması veya
zamanın fazlası safsızlıkların (çözeltide bulunması istenmeyen demir, alüminyum v.s.) çözeltiye geçmesine
sebep olur. Bunun için, çözündürme süresi ve reaktif konsantrasyonunun dikkatli olarak seçilmesi gereklidir.
Aynı zamanda, sıcaklık da çözündürme verimini artıran bir parametredir. Fakat ısıtma maliyetinden dolayı
bazı işletme şartları için ekonomik olmayabilir. Reaktif seçiminde dikkat edilmesi gerekli olan faktörler
şunlardır:

Cevherin fiziksel ve kimyasal özellikleri

Reaktifin maliyeti

Reaktifin rejenere edilerek kazanıldıktan sonra yeniden kullanılabilme özelliği

Reaktifin toksik olup olmaması

Reaktifin korozif özelliği
DENEYİN YAPILIŞI:
Alınan cevher numunesine kırma,öğütme ve eleme ön işlemleri uygulanır ve bu işlemler sonucunda 230+270 mesh boyutlarına sahip numune elde edilir.
Şekil 1. Öğütülmüş cevher numunesi
Belirli bir tane boyutunun altına indirilen cevherden numuneler alınarak liç yöntemi için düzenek
hazırlanır ve belirli parametreleri çalışmak üzere deneyler gerçekleştirilir.
Şekil 2. Liç düzeneği
Şekil 3. Titrasyon düzeneği
Çözeltiye geçen bakır titrasyon yöntemi ile tayin edilir. Tayini yapılacak olan çözeltinin pH’sı 6,5’a
ayarlanır ve indikatör (renk değişimini gözlemleyebilmek için) ilave edilir. Oluşan sarı-portakal renkli
çözelti, menekşe rengine dönünceye kadar EDTA (çözeltiye geçen bakırın miktarını belirlemek için)
çözeltisi ile titre edilir.
Cu+2 tayininde titrasyon çözeltisinin 1 ml’si 0.6354 mg bakıra karşılık gelmektedir. Buradan çözeltiye
geçen bakırın çözünme yüzdesi ve çözünme kesri aşağıdaki gibi hesaplanabilir.
%Cu= [(Sx0.6354x10-3)/m] x 100
S: Titrasyon esnasında harcanan EDTA miktarı (ml)
m: Alınan numune miktarı (gr)
Cevherden ekstrakte edilen bakır kesri ise aşağıdaki gibi hesaplanır.
Xcu= (Çözeltiye geçen bakır miktarı) / (Başlangıçta numunedeki bakır miktarı)
DENEY SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ:
1. Sülfürik asit konsantrasyonunun çözünme hızı üzerine etkisi 2 M ve 5 M konsantrasyonlarında
incelenmiştir. XCu değerlerini hesaplayarak Süre (dk) - XCu grafiğini çizerek yorumlayınız.
Deneylerde reaksiyon sıcaklığını 40 oC, katı/sıvı oranını 2/500 gr/ml, karıştırma hızını da 400 rpm
olarak alınız.
5M
2M
EDTA (ml)
Süre (dk)
5
0,74
5
1,33
10
0,95
10
1,66
15
1,68
15
2,87
30
2,11
30
3,39
45
2,47
45
3,88
60
2,74
60
4,23
75
2,99
75
4,49
90
3,21
90
4,82
105
3,75
105
5,39
Süre (dk)
XCu
XCu
EDTA (ml)
2. Karıştırma hızının çözünme hızı üzerine etkisi 200 rpm ve 500 rpm karıştırma hızlarında
incelenmiştir. XCu değerlerini hesaplayarak Süre (dk) - XCu grafiğini çizerek yorumlayınız.
Deneylerde sülfürik asit konsantrasyonunu 4 M, reaksiyon sıcaklığını 40 oC, katı/sıvı oranını da
2/500 gr/ml olarak alınız.
500 rpm
200 rpm
EDTA (ml)
Süre (dk)
5
0,84
5
1,32
10
1,19
10
1,89
15
1,92
15
2,37
30
2,42
30
3,08
45
2,81
45
3,66
60
3,07
60
4,03
75
3,32
75
4,43
90
3,63
90
4,77
105
4,32
105
5,47
Süre (dk)
XCu
XCu
EDTA (ml)
3. Sıcaklığın çözünme hızı üzerine etkisi 30 oC ve 50 oC sıcaklıklarında incelenmiştir. XCu değerlerini
hesaplayarak Süre (dk) - XCu grafiğini çizerek yorumlayınız. Deneyde sülfürik asit konsantrasyonunu
4 M, karıştırma hızını 400 rpm, katı/sıvı oranını da 2/500 gr/ml olarak alınız.
50 oC
30 oC
EDTA (ml)
Süre (dk)
5
0
5
1,80
10
0
10
2,01
15
1,15
15
2,87
30
1,61
30
3,39
45
1,92
45
4,45
60
2,27
60
5,08
75
2,46
75
5,41
90
2,68
90
5,72
105
3,30
105
6,18
Süre (dk)
XCu
XCu
EDTA (ml)