Düşük tenörlü altın cevherinin zenginleştirmesinde mineralojinin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of mineralogy on the beneficiation of low grade gold ore
Yazar: SENA NAZ GÖKDEMİR
Danışman: PROF. DR. İLKAY BENGÜ CAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Refrakter altın tipi cevherler doğrudan siyanür liçine tabi tutulduğunda düşük altın kazanımının elde edildiği cevherleşmelerdir. Özellikle altının sülfürlü/oksitli minerallerin kafes yapısında kapanım halinde bulunması ve çok ince taneli olması refrakterliğe neden olmaktadır. Bu tarz cevherlerin siyanür liçi ile zenginleştirilmesinden önce bazı ön işlemlere ihtiyaç olabilmektedir. Günümüzde, özellikle sülfürlü minerallerle birlikte bulunan refrakter altın için toplu flotasyon yöntemi, uygulanan ön işlemlerin maliyeti ve siyanürün çevresel etkileri göz önüne alındığında oldukça tercih edilir hale gelmektedir. 
Bu tez kapsamında, Kırşehir masifinde yer alan bir cevher yatağından alınan numunelerin detaylı mineralojik karakterizasyonu yapılmış ve altın içeren mineralleşmenin saptanmasından sonra cevherin yerçekimi ve flotasyonla zenginleştirme davranımı incelenmiştir. 
Temsili alınan karot numunelerinin mineralojik karakterizasyonuna göre, cevher yatağı sülfürlü, geçiş ve oksitli olmak üzere üç farklı zona bölünmüştür. Zonlarda, majör mineraller olarak kuvars ve feldspat saptanmış, sülfürlü ve geçiş zonundaki ana sülfürlü mineralin ise pirit olduğu belirlenmiştir. Bu iki zonda nabit altının tamamen pirit minerali ile bağlı olduğu, oksit zonunda ise altının submikroskopik boyda olduğu ve demir oksit mineralleriyle birlikte bulunduğu saptanmıştır. 
Mineralojinin yanı sıra her üç zonun oksitlenme derecesi ve kimyasal bileşimi de incelenmiştir. Buna göre sülfürlü, geçiş ve oksitli zonların yüzey oksidasyonunun az olduğu, Au içeriklerinin ise sırasıyla 1,13 g/t, 0,71 g/t ve 0,76 g/t olduğu belirlenmiştir.   
Altın yatağının refrakterliğini tanımlamak için şişe çevirme testleri (bottle-roll test) yapılmış; sülfürlü, geçiş ve oksitli zon için ortalama Au verim değerleri sırasıyla %38,3, %39,6 ve %56,5 olarak ölçülmüştür. Düşük çözünme verim değerleri, mineralojik kenetlilik, submikroskobik oluşum ve düşük Au içeriği bulgularıyla desteklendiğinde cevher yatağının refrakter olarak sınıflandırılabileceğini göstermiştir. 
Altının oksitli zonda demir oksit mineralleriyle birlikte bulunması nedeniyle sadece bu zon için sallantılı masa testi yapılmış, altın konsantrede 25,9 g/t tenör ve %52,7 verimle kazanılmasına rağmen iri boyda serbest altının bulunmamasından ve submikroskobik boyda bulunan altının %21'inin şlam fraksiyonu ile kaybedilmesinden dolayı sallantılı masa testinin tek başına yeterli olmadığı ortaya konmuştur. 
Flotasyon yöntemi her üç zon için farklı koşullarda uygulanmış, elde edilen sonuçlar altın verimi ve tenörü açısından değerlendirilmiştir. Sülfürlü ve geçiş zonu için altın taşıyıcı mineralin pirit olması nedeniyle toplu sülfür flotasyonu, oksitli zon için ise demir oksit minerallerinin yüzdürülmesine yönelik flotasyon koşulları uygulanmıştır. Farklı tipte toplayıcılar ve bunların sinerjik etkileri de incelenmiştir. 
Buna göre sülfürlü ve geçiş zonlarında en yüksek altın kazanımı sırasıyla %97 verim ve 5,7 g/t, %86,7 verim ve 5,4 g/t tenörüyle Aero 8045 toplayıcısı kullanıldığında elde edilebilmektedir. Oksitli zonda Aero 825 kullanılarak yapılan flotasyon testine göre verim %27, tenör ise 0,9 g/t olmaktadır. 
Sülfürlü ve geçiş zonlarının birbirine mineralojik olarak benzemesi nedeniyle rezerv oranlarınca karıştırılarak Paçal1 ve ayrıca tüm zonların karıştırıldığı diğer Paçal2 numuneleri oluşturulup flotasyon davranımları incelenmiştir. Buna göre, KAX+Aero 407 ile yapılan testlerde sırasıyla Paçal1 ve Paçal2 için Au verim değerleri %90,9 ve %89,2; Aero 8045 ile yapılan testlerde ise sırasıyla %95,3 ve %60,6 olmaktadır. Paçal1 açık devre temizleme flotasyonunda Au tenörü 8 g/t olurken en yüksek temizleme verimi %50,7 ile Aero 8045 ile sağlanmıştır. Bu sonuçlardan sülfürlü ve geçiş zonunun birlikte işlenebileceği, ancak oksitli zonun harmanlanmaması gerektiği belirlenmiştir. Oksitli zon için altına yönelik daha detaylı karakterizasyon çalışmaları gerekmektedir.

Abstract:
Refractory gold-type ores are the mineralization where low gold recovery is obtained when subjected to direct cyanide leaching. In particular, the presence of gold in the lattice structure of sulfide/oxide minerals and very fine grains cause refractoriness. Such ores may require some pre-treatment before they can be beneficiated by cyanide leaching. Nowadays, especially for refractory gold with sulphide minerals, the bulk flotation method is becoming highly preferable considering the cost of pretreatments and the environmental impacts of cyanide.
Within the scope of this thesis, detailed mineralogical characterization of samples taken from an ore deposit located in the Kırşehir massive was carried out and the gravity and flotation beneficiation behavior of the ore was investigated after the detection of gold-bearing mineralization.
According to the mineralogical characterization of representative drill core samples, the ore deposit was divided into three different zones such as sulphide, transition, and oxide. In the zones, quartz and feldspar were identified as the major minerals and pyrite was the main sulphide mineral in the sulphide and transition zones. In these two zones, it was determined that the native gold was completely locked with pyrite mineral, while in the oxide zone, gold was found to be submicroscopic in size and was found associated with iron oxide minerals.
In addition to mineralogy, the degree of oxidation and chemical composition of all three zones were also examined. Accordingly, it was determined that the surface oxidation of the sulfide, transition and oxide zones was low, and the Au contents were 1.13 g/t, 0.71 g/t and 0.76 g/t, respectively.
Bottle-roll tests were carried out to characterize the refractoriness of the gold deposit and the average Au recovery values for the sulphide, transition and oxide zones were 38.3%, 39.6% and 56.5%, respectively. The low dissolution values, supported by the findings of mineralogical interlocking, submicroscopic occurrence and low Au content, indicate that the ore deposit can be classified as refractory.
Since gold was associated with iron oxide minerals in the oxide zone, shaking table test was performed only for this zone and although gold was recovered in the concentrate with a grade of 25.9 g/t and a recovery of 52.7%, it was revealed that shaking table test alone was not sufficient due to the absence of free gold in the coarse size and the loss of 21% of the gold in the submicroscopic size with the slime fraction.
The flotation method was applied under different conditions for all three zones and the results obtained were evaluated in terms of gold recovery and grade. Bulk sulfide flotation was applied for the sulfide and transition zones since the gold bearing mineral was pyrite, and flotation conditions for the oxide zone were applied for the flotation of iron oxide minerals. Different types of collectors and their synergistic effects were also investigated.
According to the results, the highest gold recovery in the sulfide and transition zones could be obtained when using the Aero 8045 collector with 97% recovery, 5.7 g/t grade and 86.7% recovery, 5.4 g/t grade, respectively. According to the flotation test performed in the oxide zone using Aero 825, the recovery is 27% and the grade is 0.9 g/t.
Since the sulfide and transition zones are mineralogically like each other, Blend1 sample was prepared by mixing them in proportion to their reserve ratios and another Blend2 sample was formed by mixing all zones and their flotation behavior was investigated. Accordingly, the Au recovery values for Blend1 and Blend2 were 90.9% and 89.2% for tests with KAX+Aero 407 and 95.3% and 60.6% for tests with Aero 8045, respectively. While Au grade was 8 g/t in Blend1 open circuit cleaning flotation, the highest cleaning efficiency was achieved with Aero 8045 with 50.7%. From these results, it is determined that the sulphide and transition zone can be processed together and should not be blended with the oxide zone. For the oxide zone, more detailed characterization studies are required for the gold.