Moebius elektrolizi anot çamurlarından platin grubu metallerin uzaklaştırılması ve geri kazanımı
Removal and recovery of platinum group metals through anode slimes of moebius electrolysis
Yazar: TAYLAN ALP MÜHÜR
Danışman: PROF. DR. İSMAİL DUMAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Son 10-15 yıldır dünya primer altın üretimi 2500-2800 ton/yıl mertebesinde seyretmektedir. Yıllık tüketimin sektörel bazda dağılımı ise şöyledir: % 4-5 elektronik (scart fişlerinin kaplaması, folyö üretimi, yapay uydular için güneş kollektörleri v.b.), % 8-10 stok külçesi (kilobar, large-bar), % 85-88 mücevherat (kuyum – takı). Bu tablodan anlaşılıyor ki, kuyum sektörü en büyük altın miktarını dünya çapında dolaşıma sokan faaliyet alanıdır. Gerek altın fiyatlarının yükseldiği dönemlerde acil nakit ihtiyacı veya kar realizasyonu nedeniyle bozdurulan takılar, gerekse çok satmış bir dizaynın modasının geçmesi nedeniyle kuyumculara geri satılan mücevherat, uluslararası düzeyde en büyük altın döngüsünü yaratmaktadır. Örneğin, İstanbul Kapalıçarşı'dan üç büyük rafineriye ve kırk iki adet "merdivenaltı" işletmeye işletme artığı (ramat) ya da tekrar eritilmiş hurdalar (takoz) halinde ulaştırılan altın miktarı günde 5 tonu aşmaktadır. Başka bir deyişle, sadece İstanbul'da yıllık ortalama 1500 ton altın rafine edilmektedir. Rafine gümüş miktarı ise 4000 ton dolayındadır.
Bu çok büyük miktarların ticari olarak el değiştirmesi esnasında yetersiz teknik uygulamalar nedeniyle altın ve gümüş içinde kalan Platin Grubu Metaller (PGM) bazen satıcı lehine bazen de alıcı lehine rol oynamakta ve anlaşmazlıklara yol açmaktadır. 24 ayara karşılık gelen 995 milyem altının bünyesinde 5 milyem bakır ve/veya gümüş legal olarak bulunur. Ancak, palladyum dışında kalan platin, rutenyum, rodyum, osmiyum, iridyum metalleri dünya çapındaki altın ticaretinde tek geçerli analiz yöntem, olan küpelasyon (Fire-Assay) esnasında –nitrik asitte çözünmedikleri için- altın gibi davranırlar. Bu metaller ancak saf külçe dökümü sırasında segregasyon yapıp yüzeyde "fiskeler" ortaya çıktığında fark edilirler.PGM'in altından ve gümüşten uzaklaştırılması ve geri kazanımı, bunların rafinasyon proseslerinin doğru dizayn edilmesiyle mümkündür.
Bu çalışmada, hem altına hem de gümüşe PGM kaçmasını önleme yöntemlerinin en etkilisi olan Moebius Gümüş Rafinasyon Elektrolizi İstanbul'daki bir soy metal rafinerisinin farklı proses adımlarından alınan (PGM içerikleri farklı olan) ve anot halinde dökülen gümüş külçelere uygulanmıştır. Elektroliz işlemi boyunca anot torbasında biriken anot çamurlarından PGM'in kimyasal yöntemlerle uzaklaştırılması-geri kazanımı ve ürünlerin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir.
Başlangıç çamurlarının ve elde edilen tozların karakterizasyonları stereo mikroskop (SM), X-ışını difraktometresi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve bu cihazın bünyesindeki enerji-dağılımlı X-ışınları spektrometresi cihazları ile yapılmıştır. Çözelti analizleri ise atomik absorbsiyon spektrometresi (AAS) cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Annual primary gold production in the last decade has been within the range of 2500 to 2800 tons per year while the sectoral distribution of annual consumption has been 4-5% electronics (coating scart plugs, foil production, solar collectors for artificial satellites etc.), 8-10% ingot stocks (kilobars, large-bars) and 85-88% jewellery (jewellery and ornaments). These distribution statistics show that the main field of use that introduces gold into global circulation is jewellery. The largest loop of gold circulation on a global level rises from resales by users for liquidifying gold assets for profit at times of rising unit prices or for emergency cash, or reselling ornaments when they fall out of fashion. For example, the amount of gold delivered to the three major refineries and forty two unregistered businesses in Istanbul's Grand Bazaar in the form of operation residue (recycling) or re-melted scrap (wedge) is over 5 tons per day. In other words, every year ca. 1500 tons of gold is refined in Istanbul alone. The amount of refined silver is around 4000 tons.
The Platinum Group Metals (PGM) remaining in gold and silver as it commercially changes hands are subject to dispute due to inadequate technical procedures that work either in favor of the seller or the client. 5‰ copper and/or silver may be present legitimately in 24 carat gold corresponding to 995‰. However, the only method of analysis in use for gold trade is cupellation and it fails to detect platinum, ruthenium, rhodium, osmium, iridium metals (except palladium) as they do not dissolve in nitric acid and therefore behave like gold through this analysis. Consequently, they are only noticed when they form "blisters" on the surface due to segregation during pure ingot casting.
It is possible to remove and recover PGM from gold and silver by designing the right processes for their refining. 
Silver especially is a perfect collector fo platinum group metals, and also the easiest metal to extract platinum group metals off of.
Moebius Silver Refining Electrolysis is the most effective method for preventing PGM from infusing into gold and silver. Within the scope of this study, this method was applied, on spilled silver bullions in anode form and with varying PGM content from different process phases of a noble metal refinery in Istanbul. Throughout the electrolysis procedure chemical extraction and recovery of the PGM from accumulating anode sludge and characterization of the products were performed.
The characterization of raw slimes and synthesized powders were carried out by stereo microscope (SM), X-ray diffraction spectrometer (XRD), scanning electron microscope (SEM) and energy-dispersive X-ray spectrometer (EDS) function of SEM. The analysis solutions were performed in atomic absorption spectrometer (AAS).