Altın madeni atıklarından altın geri dönüşümü prosesinin optimizasyon çalışmaları
Optimization studies of gold recycling process from gold mine waste
Yazar: AHMET GÜN
Danışman: PROF. DR. MUZAFFER BALBAŞI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Teknolojinin yakın bir gelecekte hammadde olarak atıkları kullanması kaçınılmaz bir gerçektir. Günümüzde değerli metallerin doğal kaynaklardan elde edilmesi kadar, kullanılmış metallerin geri dönüşümü de oldukça önem kazanmıştır. Altın elektronik sanayi, havacılık ve uzay sanayi, inşaat, tıp, tekstil sektörleri, kaplama ve süsleme sanatları, yatırım aracı gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Bununla birlikte, hurda haline gelmiş altınlar ve üretim sırasında oluşan atıklar içindeki altının da geri dönüşümü ilgili tesisler yardımıyla yeniden ekonomiye kazandırılabilir. Bu çalışmada atık altın içeren aktif karbon çamurundan altın geri dönüşümü yapan bir tesiste proses şartlarının optimizasyonu çalışıldı. Prosesin bir bölümünden elde edilen kral suyundan altın geri kazanımı yapıldı. Laboratuvar ölçekli deneysel çalışmalar iki seviyeli faktöriyel tasarım ve tepki yüzeyi deneysel tasarım yöntemlerine göre planlandı. Bu yöntemler endüstriyel alanında faaliyet gösteren proses şartlarının optimizasyonunda kullanılabilir ve prosesin ekonomik sayıda deneyle kolayca anlaşılabilmesi ve geliştirilebilmesi için istatistiksel modellere dayalı bilimsel çıkarımlar sağlayabilir. Deneysel planlamada, proses üzerinde doğrudan etkisi olan ana parametreler ve bu parametreler arasındaki ikili ve çoklu etkileşimlerin deneysel verilere dayalı olarak incelenmesi amaçlandı. İki seviyeli faktöriyel tasarım yönteminde ana parametreler olan üre ve sodyum metabisülfit için stokiyometrik miktarlar esas alınarak kullanıldı ve bunun yanında sıcaklık üçüncü bir parametre olarak dahil edildi. Sonuçlar, sıcaklığın proses üzerinde hiçbir etkisinin olmadığını gösterdi. Ancak diğer iki parametre birbirleriyle doğrusal olmayan bir şekilde etkileşmektedir. Sonuca göre, bu kez sıcaklık parametresi çıkarılarak tepki yüzeyi deneyleri planlandı ve gerçekleştirildi. Sonuç olarak, geri kazanım prosesinde kullanılan kimyasal miktarlarıyla kazanılan altın miktarları arasındaki ilişkiyi gösteren istatistiksel model çıkarıldı. Model kullanılarak maksimum kazanım için optimum çalışma aralıkları tahmin edilebilmektedir. Faktöriyel tasarım deneylerinden elde edilen sonuçlar doğrultusunda üre ve SMB'nin altın çöktürme reaksiyonlarından hesaplanan stokiyometrik oranlarının 1,275 kat ve üzerinde kullanıldığında %100 ve civarında çöktürme verimi sağlamaktadır.

Abstract:
It is an inevitable fact that technology uses wastes as raw materials in the near future. Nowadays, the recycling of used metals has gained importance as much as the recovery of precious metals from natural sources. Gold is used in various fields such as electronics industry, aerospace, construction, medicine, textile sectors, coating and decoration arts, an investment tool. However, recycling of scrap gold and gold in the waste generated during production can be recycled by means of related facilities. In this study, the optimization of the process conditions was studied in a facility that recycles gold from activated carbon sludge containing waste gold. Laboratory scale experimental studies were planned according to two-level factorial design and response surface experimental design methods. These methods can be used in the optimization of process conditions in the industrial field and can provide scientific inferences based on statistical models so that the process can be easily understood and improved by an economic number of experiments. In experimental planning, the main parameters which have a direct effect on the process and the two and three interactions between these parameters are investigated based on experimental data. In the two-level factorial design method, the main parameters were used for urea and sodium metabisulphite based on stoichiometric amounts, and the temperature was included as a third parameter. The results showed that the temperature had no effect on the process. However, the other two parameters interact with each other in a nonlinear way. According to this result, response surface experiments were planned and realized by removing the temperature parameter. As a result, the statistical model showing the relationship between the amount of gold used in the recovery process and the amount of gold obtained was derived. Optimal working ranges can be estimated for maximum gain using the model. According to the results obtained from the factorial design experiments, the stoichiometric ratios of urea and SMB calculated from the gold precipitation reactions are used in 1,275 times or more and provide 100% precipitation efficiency.