Konverter cüruf ve oksitli bakır cevherinin değerlendirilmesi /
Yazar: BERRİN ZİYADANOĞULLARI
Danışman: DOÇ. DR. RECEP ZİYADANOĞULLARI
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1993
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Cüruf = Slag ; Kükürtleme = Sulfurization ; Oksitli bakır = Oxidized copper ; Çeviriciler = Converters

Özet:
İV ÖZET Bu çalışmada kullanılan konverter cüruf ve oksitli bakır cevheri, "Ergani Bakır İsletmelerin" den temin edilmiştir. ülkemizde henüz değerlendirilmeyen bu kütleler milyon larca ton miktarlarda çeşitli bölgelerimizde atıl durumda bulunmaktadır. Bu cevherler içinde bulunan bakır ve kobalt miktarları küçümsenmeyecek düzeyde olup büyük bir ekonomik kayıp olarak değerlendirilmesi gerekir. Bu nedenle bu element lerin ekonomik bir yöntemle kazanılmaları amaçlanmıştır. Laboratuvar çalışmalarında kullanılmak üzere temin edi len konverter cüruf içindeki bakır 22,14, kobalt % 0,376 ka dar, oksitli bakır cevherindeki bakır XI, 98, kobalt ise 7. 0,142 kadar olduğu belirlenmiştir. Daha önce yapılan araştırmalar sonucu oksitli bakır cev herinden flotasyonla bakır ve kobaltın zenginlestirilemedigi ve konverter cüruftan flotasyonla ekonomik bir zenginleştirme işleminin yapılamadığı saptanmıştır. Bunun için bu çalışmada, konverter cüruf ve oksitli bakır cevherinde bulunan bakır ve kobalt, sülfat bileşiklerine dönüştürülüp çözünen tuzları ha linde çözelti ortamına alınarak diğer saf sızlıklardan uzak laştırılmıştır. Bundan böyle daha önce yapılan çalışmalarda belirlenmiş optimum sıcaklık olan 600°C ve çeşitli sürelerde örnekler kavurma işlemine tabi tutularak sülfatlaşma oranları incelen miştir. Bunun için önce oksitli bakır cevheri tabii haliyle-90 mesh'e kadar öğütülüp kavurma işlemine tabi tutulmuş, deney sonucu çözelti ortamına alınan bakır ve kobaltın sırasıyla284 ve %70 oldukları saptanmıştır. Bundan sonra deQisik oranlarda konverter cüruf ve oksit li bakır cevherlerinin karışımından oluşan örneklerin kavrul maları incelenmiş ve uygun karışımın kavrulması sonucu çözel ti ortamına gecen bakır ve kobalt miktarlarının X81 ve X52 oldukları belirlenmiştir. Bu deneylerde çözelti ortamına alınan bakır ve kobalt yüzdeleri düşük olduğundan, bundan sonra yapılan deneylerde otoklav ortamında yapılan sülfürleme işlemlerinden sonra elde edilen örnekler kavrularak, çözelti ortamına alınan bakır ve kobalt değerleri incelenmiştir. Bu düşüncelerin ışıQı altında, önce oksitli bakır cevheri değişik oranlarda FeS ve H SO ile otoklav ortamında sülfür - 2 4 leme işlemine tabi tutulmuştur. Elde edilen sülfürlenmiş ör neklerin kavrulmaları sonucu çözelti ortamına alınan bakır ve kobalt oranlarının %91,5 ve %76,3 oldukları saptanmıştır. Bu deneyler sonucunda bakır ve kobalt veriminde belirgin bir artış olduQu da görülmüştür. Daha sonra çeşitli oranlarda konverter cüruf ve oksitli bakır cevherleri karışımı aynı şekilde sülfürleme işlemine tabi tutulmuş ve elde edilen örnekler kavrularak çözelti or - tamına alınan bakır ve kobalt oranlarının *<496,7 ve 7.86,1 ol dukları saptanmıştır. Daha önce yapılan çalışmalarla konverter cürufun aynı koşullar altında yapılan sülfürleme işlemlerinden elde edilen örneklerin kavrulmaları sonucu çözeltiye alınan bakır ve ko-bait oranlarının aynı düzeylere ulastiQi saptanmıştır. Ayrıca konverter cürufun hava atmosferinde yapılan sül fürleme işlemleri sonucu elde edilen örneklerin kavrulmasıyla çözel tiye alınan kobalt, oranının %57 seviyesinde olması, sül fürleme i s 1 e m i n i n _, o t o k 1 a v o rtammda yapılmasını gere k t i r m e k t e d i r. Bu şekilde çözelti ortamına alınan bakır ve kobalt içe ren çözelti bakırca doymuş çözelti elde edilinceye kadar bu har lastırılmıstır »Bu çözeltide kobalt konsantrasyonuna yakın oranda demir de bulunduğu saptanmıştır. Bu çözelti 2,9b volt- 1 u. k s a b i t b ir pota n s i y e 1 d e y a k lası k 0,4 A m p e r 1 i k akım şidde ti altında elektroliz yapılmıştır. Elektrolizce F't elektrot lar kullanılmıştır. Elektrolize çözeltinin mavi rengi pembe oluncaya Kaciar devam edilmiştir. Bu işlem sonucu katotta ba kır saf bir şekilde toplanırken kobalt ve demirin tümü çözel ti ortamında kalmıştır. Bu çözelti buhar laştırı larak, bir mik tar sülfürik asit ile birlikte CoSO ve FeSO katı örneÇii el- 4 4 de edilmiştir. Bu örnekler 600° C, 625° C, 650° C. 675° C ve 700° C de kavur ma işlemine tabi tutulmuştur. 650° C civarındaki kavurma sonu cu pratik olarak kobaltın tümü CoSO halinde kalırken demir 4 F e 0 ' e d ö n ü ş m ü s

Abstract:
vıı SUMMARY The converter slag and oxidized copper ore used in this study were provided from "Ergani Copper Works". Great quantity of this mass which hasn't been used yet, exists in various regions in our country. The quantity of cop per and cobalt contained in these ores can not be under esti mated and this can be considered as a big economical loss from the point of the country. Due to this, it was aimed to recover these elements by an economical method. The quantity of copper in converter slag used in labora tory studies was % 2, 14, cobalt 7. 0,376 and copper found in oxidized copper ore was 7. 1,98, cobalt V. 0,142. The enrichment of oxidized copper ore carried out by the flotation technique in the previous studies was unsuccessful and for converter slag used by the same technique was not economical. Because of this reason, in this study copper and cobalt in the converter slag and oxidized copper ore were converted to CuSD and CoSO and passed into the solution 4 4 thus, was removed from the other impurities. Since the most appropriate roasting temperature was found to be 600°C, subsequent experiments were carried out at that temperature but at various period of time. To do these emperiments, oxidized copper ore was roasted after being ground under 90 mesh and at the end of theVill experiment, the copper and cobalt which were put into solution were found to be 7.84. and "X70. respectively. After these experiments, various quantity of converter slag and oxidized copper ores were mixed and roasted and put into solution. The amout of the copper and cobalt were found to be %S1. and £52 respectively. Since the percentage of copper and cobalt put into solu tion was low the other experiments were carried out in a autoclave for sulfidized process and then the samples were roasted and carried out into solution and the results were examined. Taking these into consideration, first of all oxidized copper ore were sulfidized in a autoclave by taking various quantity of FeS and H SO. These samples was roasted 2 4 and the percentage of copper passed into solution was found to be %91,5 and cobalt %76,3 At the end of these expe riments, it was seen that there was a significant increase in copper and cobalt. After that, the combination of converter slag and oxi dized copper ores was sulfidized in the same way and the samples obtained were roasted and put into solution. The quantities of copper and cobalt obtained were %96,7 and %B6,1 respectively. It was found out that the amount of copper and cobalt reached to the level which was the same of the one done with converter slag previously. In adition to this converter slag was sulfidized in air condition and then roasted and put intosolution and the quantity of cobalt put into solution was found to be X57. Due to this, sulf idization process must be carried out in the autoclave. The solution contained copper and cobalt was vaporized until the saturated copper solution obtained. In this solution as well as cobalt concentration nearly the same ratio of iron concentration was also found. This solution was electrolized under 0,4 A. current at 2,95 V constant potential. During the electrolysis process Pt electrot were used. The electrolysis process continued until the blue colour of the solution turned into pink. At the end of the process, pure copper collected in cathode and all cobalt with iron stayed in the solution. This solution was evaporated and in the residue, some H SO, CoSO 2 4 4 FeSO were found. This sample was roasted at 600°C,6250C,650°C, 4 675° C and 700° C. When it was roasted at 650°C all the cobalt remained as CoSO, whereas iron converted into Fe 0. The cobalt was put 4 2 3 into solution and seperation of iron was provided. In this way, pure elemental copper was obtained from the ore whereas cobalt was obtained as CoSO. 4