Bakır konverter cürufunun dikromatlı ortamda liçinin incelenmesi
An investigation on dichromate leaching of copper converter slag
Yazar: MUSTAFA BOYRAZLI
Danışman: Y.DOÇ.DR. H. SONER ALTUNDOĞAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2001
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Bakır cürufu = Copper slag ; Liçing = Leaching

Özet:
nı ÖZET YÜKSEK LİSANS TEZİ BAKIR KONVERTER CÜRUFUNUN DİKROMATLI ORTAMDA LİÇİNİN İNCELENMESİ Mustafa BOYRAZLI Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metalürji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı 2001, Sayfa: 97 Sülfürlü minerallerden pirometalurjik olarak bakır üretimi sırasında genellikle atılan konverter cürufları bakır, kobalt ve çinko gibi değerli metalleri önemli miktarlarda içerirler. Bu metallerin geri kazanılması için konverter cürufunun değerlendirilmesi büyük önem arz eder ve bu amaç için genellikle hidrometalurjik ekstraksiyon işlemlerine başvurulur. Bu çalışmanın amacı, dikromat liçi ile konverter cürufundan metallerin ekstraksiyon özelliklerinin incelenmesidir. Bu amaçla öncelikle Ergani Bakır İşletmeleri (EBİ) ve Karadeniz Bakır İşletmeleri'nden (KBİ) temin edilen konverter cürufları kimyasal ve mineralojik açıdan karakterize edildi. Daha sonra bu cüruflardan metallerin ekstraksiyonu üzerine KaCr207 ve H2SO4 konsantrasyonu, sıcaklık, süre, partikül boyutu ve cüruf dozu gibi çeşitli parametrelerin etkileri incelendi. Ayrıca cüruflardan bakırın ekstraksiyonu için elde edilen deneysel veriler liç mekanizmasının açıklanması için çeşitli kinetik modellere uygulandı. Deney sonuçlan KaCr2O7 ve H2SO4 konsantrasyonlarının metallerin ekstraksiyonları üzerine önemli etkilerinin olduğunu göstermiştir. H2SO4 konsantrasyonunun arttırılmasıyla metal ekstraksiyon verimlerinin arttığı gözlendi. Diğer taraftan K2Cr207 konsantrasyonunun artmasıyla Cu ekstraksiyon verimlerirv artarken Co, Zn ve Fe ekstraksiyon verimleri, muhtemelen meydana gelen bazı hidroliz, çökme ve adsorpsiyon olayları nedeniyle kayda değer bir şekilde azalmaktadır. Ayrıca tüm metallerin ekstraksiyon verimleri artan sıcaklıkla ve süre ile ve azalan partikül boyutuyla artmaktadır. Bu prosesde yüksek oranda bir bakır ekstraksiyonunun elde edilebildiği söylenebilir. -200 mesh boyut fraksiyonuna sahip cüruf örneklerinin 10 g/l dozunda ve 70 °C'de 120 dk süreyle 0.1 M K2Cr207 ve 0.25 M H2S04 içeren çözeltilerle liçi sonrası EBİ cürufundan Cu, Co, Zn ve Fe'nin ekstraksiyon verimleri sırasıyla % 99.66, % 42.09, % 49.86 ve % 27.59 olarak gerçekleşmiştir. Aynı şartlar altında KBİ cürufundan Cu, Zn ve Fe'nin ekstraksiyon verimleri sırasıyla % 74.69, % 39.76 ve % 21.58 olarak gerçekleşmiştir. Yapılan kinetik çalışmalar her iki konverter cürufundan bakırın ekstraksiyonunun, bağıntısi l-3(l-X)2/3+2(l-X)=kt şeklinde olan poröz bir tabaka boyunca diffüzyon kontrolünün etkin olduğu bir küçülen çekirdek modeliyle iyi olarak temsil edildiğini göstermiştir. Bakırın ekstraksiyonu için Arhenius eşitliği ve farklı sıcaklıklarda elde edilen görünür hız sabitleri kullanılarak aktivasyon enerjileri belirlenmiştir. EBİ ve KBİ konverter cüruflarından bakırın ekstraksiyonu için aktivasyon enerjileri 25-70°C sıcaklık aralığı için sırasıyla 33.6 ve 28.28 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Son olarak, bakırın liç hızının K2Cr2C>7 başlangıç konsantrasyonuna bağlılığının EBİ ve KBİ konverter cürufları için sırasıyla birinci ve sıfırıncı mertebelerden olduğu bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Bakır konverter cürufu; Dikromat liçi; Metal kazanımı; Liç kinetiği

Abstract:
ABSTRACT MASTER THESIS AN INVESTIGATION ON DICHROMATE LEACHING OF COPPER CONVERTER SLAG Mustafa BOYRAZLI Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Metallurgy and Material Engineering 2001, Page: 97 The converter slags usually discarded during the pyrometallurgicall copper production from sulphuric minerals contain significant amounts of some valuable metals such as copper, cobalt and zinc. The evaluation of converter slag for the recovery of these metals is important. The hydrometallurgical extraction processes are usually employed for this purpose. The aim of this study is to investigate the extraction characteristics of metals from converter slag by dichromate leaching. For this purposes, first, converter slag samples obtained from Ergani (EBİ) and Karadeniz (KBİ) Copper Plants were characterized chemically and mineralogically. Then, the effects of various parameters such as KîCraO? and H2SO4 concentrations, temperature, time, particle size and slag dosage on the extraction of metals from these slags were investigated. Also, experimental data obtained for Cu extraction were applied to various kinetic models in order to explain the leaching mechanism. The experimental results indicated that the Y^CriOj ve H2SO4 concentrations have large influences on the extraction of metals. It was observed that the metal extraction yields increase by increasing of H2SO4 concentration. On the other hand, while the Cu extraction yield increases by increasing of K2&2O7 concentration, Co, ZnVI and Fe extraction yields decrease significantly probably due to some hydrolyzing, precipitation and adsorption phenomenon. Also, it is said that the extraction yields of all metals increase by increasing of temperature and time and by decreasing of particle size. It was concluded that a high degree of copper extraction can be achieved in this process. The extraction yields of Cu, Co, Zn and Fe from EBİ converter slag were 99.66 %, 42.09 %, 49.86 % and 27.59 %, respectively, under the conditions of -200 mesh of particle size fraction, 10 gA of slag dosage, 70 °C of leaching temperature, 120 min of leaching time, 0.1 M of K^G^O? and 0.25 M of H2SO4 concentrations. Under the same conditions, extraction yields of Cu, Zn and Fe from KBİ slag were 74.69 %, 39.76 % and 27.58 %, respectively. The kinetic study showed that the extraction of copper from the both converter slags is well represented by a shrinking core model controlled by diffusion through a porous layer, l-3(l-X)2/3+2(l-X)=kt. The Arhenius equation and observed rate constants obtained at various temperatures have been used to determine activation energies for extraction of copper. The activation energies for Cu extractions from EBİ and KBİ converter slags were calculated as 33.66 and 28.18 kj/mol, respectively for the temperature range 25 to 70 °C. Finally, it was found that dependence of the leaching rate of Cu from EBİ and KBİ converter slags on the initial concentration of the K^C^O? are first and zero orders, respectively. Key Words: Copper converter slag; Dichromate leaching; Metal recovery; Leaching kinetics