Konya İnlice epitermal altın cevherlerinin zenginleştirilmesi
Enrichment of Konya Inlice epitermal gold ores
Yazar: AYŞE NUR DÖĞME
Danışman: PROF. DR. ALİ GÜNEY
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Cevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cevher Hazırlama Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Cevher zenginleştirme = Ore dressing ; Düşük tenörlü cevher = Low grade ore ; Köpük flotasyonu = Foam flotation

Özet:
Altın, Latince parlayan şafak anlamına gelen "Aurum" kelimesinden gelen metalik bir elementtir. Kimyasal sembolü "Au" dur. Altın, ortalama 35 km kalınlığındaki yer kabuğunun 10 milyonda 2 sini oluşturan nadir elementlerden biridir. Bu nedenle insanların altın edinme arzusu tarih boyunca hiç azalmamış olup aksine altına sahip olmayı güç sembolü olarak görmüşlerdir. Yer kabuğunda bulunan nadir elementlerden biri olma özelliğine sahip altın doğada bilinen en iyi iletken malzemedir. Ayrıca su ve oksijenle tepkimeye girmez, yani altında oksitlenme olmaz. Bu özelliği sayesinde elektronik, uzay sanayi ve sağlık sektöründe çok yaygın biçimde kullanılmaktadır. Altının kolay işlenebilir özelliği, ona şekil verme konusunda olağanüstü bir üstünlük sağlamaktadır. Bu üstünlük sayesinde altın kuyumculuk sanayinin vazgeçilmez metali haline gelmiştir. Geçmişten günümüze gücün, güzelliğin, ihtişamın simgesi haline gelen altının en önemli özelliği ise yüzyıllar boyunca en güvenilen yatırım aracı olarak kullanılmasıdır. Altının, para olarak ticarette kullanılması ona ekonomik önem kazandırmıştır. Sanayi devrimi sonrasında uluslararası ticaretin de gelişmesiyle altının devletlerin iç-dış ticareti başta olmak üzere ekonomi politikalarındaki önemi artmıştır. Günümüzde altın fiyatlarında gerçekleşen artış eğilimi, bu metalin tüm dünyada kazanılması için yürütülen çalışmaları arttırmıştır. Altın sülfürlü renkli metal cevherlerinden yan ürün olarak kazanıldıkları gibi, ana ürün olarak bulundukları kendi cevherlerinden zenginleştirilerek elde edilebilirler. Yan ürün olarak diğer metal cevherlerinden elde edilen altının büyük bölümü bakır cevherlerinden elde edilmektedir. Gümüş ve kurşun üretiminde de bir miktar altın elde edilmektedir. Ayrıca dünya altın üretiminin yaklaşık %25-30'u da teknolojik hurdalardan ve eski süs eşyası ile hurda paralardan sağlanır. Yürütülen tüm çalışmalar değerlendirildiğinde dünyada altın üretiminin ve kazanımının yaklaşık %85'lik kısmının doğrudan siyanürasyon işlemi sonucunda altının çözündürülmesi esasına dayanmakta iken, geri kalan altın üretimi ise altının cevherleşmesine göre fiziksel ve/veya fizikokimyasal yöntemleri ile kazanılmaktadır. Son yıllarda hem ülkemizde hem de küresel anlamda çevresel duyarlılık artışının olması ile birlikte çevresel problemleri azaltmak ve nitelikli ön konsantre elde edebilmek adına daha çok tercih edilen yöntemler fiziksel ve fizikokimyasal yöntemlerdir.
Türkiye'nin değişik yörelerindeki altın ve gümüş cevherleri üzerinde sınırlı sayıda fiziksel ve fizikokimyasal yöntemlerle laboratuvar ölçekli çalışmalar yapılmış olmakla birlikte ülkemizde altının fizikokimyasal yöntemlerle kazanıldığı tesis uygulaması Tüprag Efemçukuru flotasyon ile altın zenginleştirme tesisi ile sınırlıdır. Bu açıdan yaklaşıldığında Türkiye'nin değişik yörelerindeki altın cevherleşmelerinden, gravite ve flotasyon yöntemleri ile veya bu yöntemlerin bir kombinasyonu ile altının ön konsantrasyonunun elde edilmesi ve bunun tesis bazında uygulanması gerek çevresel gerekse de ekonomik açıdan önemli olacağı düşünülmektedir. Bu tez kapsamında Konya-İnlice bölgesine ait epitermal altın cevherine uygulanan zenginleştirme yönteminin ilki; küçük boyutlara öğütülen cevherin gravite ile zenginleştirme yöntemi olan Falcon cihazı ile zenginleştirilmesidir. Bu deneyler xx
sırasında santrifüj kuvveti, hazne tipi etkisi ve besleme Pülpte Katı Oranı (PKO) gibi parametrelerin etkileri incelenmiştir. İkinci zenginleştirme yöntemi olarak Konvansiyonel Flotasyon tekniği uygulanmıştır. Bu zenginleştirme deneylerinde; uygun tane boyutu, flotasyon süresi, reaktif miktarı ve bastırıcı miktarı ve pH etkisi incelenmiştir. Sistematik deneyler sonucunda elde edilen optimum koşullarda üretilen kaba konsantrenin hangi koşullarda temizleme işlemine tabi tutulacağı da ayrıca araştırılmıştır.
Tez kapsamında gerçekleştirilen zenginleştirme deneyleri öncesinde deneysel çalışmalarda kullanılacak cevher kimyasal ve mineralojik analizlerle incelenmiştir. Cevher numuneleri Sülfürlü ve Oksitli cevher olarak ikiye ayrılmıştır. Kimyasal analiz sonucuna göre sarı renkli oksitli tüvenan cevherde 2,38 ppm Au ve gri renkteki sülfürlü tüvenan numunede 1,39 ppm Au bulunmaktadır.
Mineralojik incelemelerde ise; oksitli numuneyi oluşturan mineraller, kuvars, barit, az pirit ve ilmenit iken; sülfürlü numuneyi oluşturan mineraller, pirit, galen, kuvars ve barit olarak tespit edilmiştir.
Konya İnlice bölgesi epitermal yataklı altın cevherinden tamamı 53 mikron altı boyuta öğütülen sülfürlü ve oksitli numuneler ile öncelikle %15 lik sabit PKO ve ortalama 6 lt/dk besleme hızlarında, pürüzsüz hazne kullanılarak, 100 G, 200 G ve 300 G değerlerinde santrifüj kuvvetine tabi tutularak, Falcon aygıtı ile fiziksel zenginleştirme deneyleri gerçekleştirilmiştir.
Pürüzsüz hazne ile gerçekleştirilen Falcon zenginleştirme deneylerinde, sülfürlü numune ile 200 G'de yapılan deneylerde 2,46 ppm Au içerikli konsantre, %43 verimle elde edilirken, oksitli cevher numunesi ile 300 G'de yapılan deneylerde 1,85 ppm Au içerikli konsantre %21 verim ile alınmıştır.
Çentikli hazne ile gerçekleştirilen Falcon deneyleri sonucunda ise; sülfürlü numune ile 300 G'de yapılan deneylerde 4,79 ppm Au içerikli konsantre, %7 verimle elde edilirken, oksitli cevher numunesi ile 300 G'de yapılan deneylerde 2,70 ppm Au içerikli konsantre %2 verim ile alınmıştır.
Reaktif miktarı etkisinin incelendiği konvansiyonel flotasyon deneylerinde optimum konsantre tenör ve verim değerleri; 240 g/t Aerophine 3418A ve 240 g/t Aero 208 kollektörlerinin kullanıldığı deneyde 4,21 ppm Au ve %73 verim şeklinde elde edilmiştir.
Bastırıcı miktarı etkisinin incelendiği flotasyon deneylerinde sonuçlar karşılaştırıldığında; 2000 gr/ton Na2SiO3 kullanıldığı deneyde 4,21 ppm Au (%73 altın kazanım verimi) ile en yüksek tenör elde edilirken %88 altın kazanım verimi (2,39 ppm Au) ile en yüksek verim 1500 g/t silikat bastırıcı kullanılan deneyde elde edilmiştir.
Altının flotasyon yöntemi ile zenginleştirme deneylerinde en iyi verimin 3418 A ve Aero 208 kollektör kombinasyonunun kullanımı ile elde edilmesi ve bu kollektörlerle yapılan önceki çalışmalarda optimum tenör ve verimin, pH 4,5'da elde edilmiş olması dikkate alınarak, Konya İnlice altın cevherin için doğal pH (6,6-6,9) değerinde ve pH 4-4,5 değerlerinde flotasyon deneyleri gerçekleştirilerek altının kazanımında pH etkisi incelenmiştir. Tenör ve kazanım verimlerine bakıldığında diğer literatür çalışmalarına benzer şekilde pH 4-4,5'da daha iyi sonuçlar (4,21 ppm Au, %73 verim) elde edilmiştir.
xxi
Kaba flotasyon deneyi sonuçlarına istinaden daha yüksek tenörlü nihai konsantrenin elde edilebilmesi için kaba flotasyon deneylerinde en iyi verimin elde edildiği koşullarda (1500 g/t Na2SiO3, 240 g/t 3418 A, 240 g/t Aero 208 ve pH 4-4,5) kollektörlü ve kollektörsüz olarak 4 kademeli temizleme flotasyonu gerçekleştirilerek verim ve tenör üzerindeki etkisi incelenmiştir. Kollektör ilaveli gerçekleştirilen temizleme deneylerinde 4 kademinin sonuncunda tenör ve verim yükselmişken ilavesiz gerçekleştirilen deneylerde 2.kademeden sonra değerlerde yaşanan düşüş sebebiyle uygulamada temizleme devresinin 2 kademe olarak kalmasının daha iyi olacağına karar verilmiştir.
Kollektör ilavesiz olarak 2 kademeli gerçekleştirilen temizleme deneyleri sonucunda nihai konsantredeki altın içeriği 5,23 ppm değerine yükselmiş verim ise %21,61 olarak hesaplanmışken ara ürünlerin dağıtılması durumunda, konsantre verimi teorik olarak %65,66 değerine yükselmiştir.
Her kademesinde 25 g/t Aerophine 3418A ve 25 g/t Aero 208 kollektörleri ilave edilen 4 kademeli temizleme deneyleri sonucunda nihai konsantredeki altın içeriği 8,37 ppm değerine yükselmiş verim ise %36,37 olarak hesaplanmışken ara ürünlerin dağıtılması durumunda, konsantre verimi teorik olarak %78,10 değerine yükselmiştir.
Yapılan tüm çalışmalar değerlendirildiğinde, tamamı 74 mikron altına öğütülen sülfürlü numune için en iyi sonuç, 240 g/t Aerophine 3418A, 240 g/t Aero 208 kollektörleri ve 1500 g/ton Na2SiO3 bastırıcının kullanıldığı sonrasında 4 kademeli kollektör ilaveli temizleme işleminin gerçekleştirildiği konvansiyonel flotasyon deneyleri ile elde edilmiştir. Nihai ön konsantre 8,37 ppm Au içerikli olarak %36,37 verim ile elde edilmişken ara ürünlerin dağıtılması ile konsantre verimi teorik olarak %78,10 değerine yükselmiştir.
Elde edilen ön konsantrenin sülfür içeriğinden ayrılabilmesi bu sayede altın kazanım veriminin ve tenörünün yükseltilebilmesi amacıyla malzeme tekrardan bir boyut küçültme işlemine tabi tutulduktan sonra sülfürlü minerallerin bozunması adına yüksek basınç ve sıcaklık altında, otoklav içerisinde oksidasyon işlemi gerçekleştirilebilir. Okside olan cevher, sırasıyla karıştırma liçi ve pülpte karbon (CIP) yöntemi ile zenginleştirildikten sonra yüklü çözelti basınç altında veya organik (alkol ilaveli) sıyırma yöntemleri ile aktif karbondan sıyrılabilir ve zengin altın içeriğine sahip nihai çözelti elde edilmiş olur. Son olarak elektroliz ve ergitme işlemlerine tabi tutulan altın çözeltisinden dore külçe üretilebilir ve rafinasyonla saf altına dönüştürülebilir.

Abstract:
Au, used as the chemical symbol for the metallic element gold, comes from the Latin word Aurum, which means 'shining dawn'. In the periodic table, element gold, a transition metal, is tucked properly between mercury (Hg) and platinum (Pt). Gold is also one of the rare and the most precious elements found in the earth's crust with an average thickness of 35 km. Two in ten million of the earth's crust are gold; for this reason, people's desire to have a gold has never diminished throughout history; on the contrary, having a gold has been considered as the symbol of power and wealth.
Besides the ability to be one of the rare elements in the earth's crust, gold is the best-known conductor in nature. It also does not react with water and oxygen; that is, it does not oxidize. Because of this feature, it is widely used in the electronics, healthcare and space industries. The fact that gold has an easily malleable feature gives it an extraordinary advantage over shaping. Therefore, gold is the indispensable metal of the jewelry and the jewelry industry. Throughout history, the most important feature of gold, besides being a symbol of power, beauty and magnificence, is the most reliable investment tool throughout the ages. It has become an actor of the economy since it started to be used as money. With the increasing world trade volume and interstate commerce after the Industrial Revolution, gold has become an important element in world history by increasing the role in money and trade (finance) policies of states. Nowadays, the upward trend in gold prices has increased the efforts to recover this metal all over the world.
Gold can be obtained as the main product from its own ores by enriching as it can be recovered as a by-product from sulfur colored metal ores. A large part of the gold, which is recovered as a by-product from other metal ores, is obtained from the copper ores. A little gold is also produced in the process of extracting silver and lead. Moreover, about 25-30% of world gold production is provided from technological scrap, and old ornaments and scrap coins. In studies done, while 85% of world gold production is based on the principle of dissolution of gold because of the direct cyanidation process, depending on the mineralization, the rest of the gold is recovered by physical or/and physicochemical methods. In recent years, along with increasing environmental awareness both in the world and in our country, in order to reduce environmental hazards and obtain qualified pre-concentrate, physical and physicochemical methods have been preferred.
Along with the limited number of laboratory-scale studies done by physical and physicochemical methods on gold and silver ores in different regions of Turkey, the plant application which gold is obtained by physicochemical methods in our country is limited to Tüprag-Efemçukuru gold enrichment plant with flotation. When approached from this aspect, obtaining pre-concentration of the gold from gold mineralization in the different regions of Turkey by gravitational and flotation methods or by a combination of these methods, and the facility-based application of this are thought to be important both economically and environmentally.
Within the scope of this thesis, the first one of the enrichment methods applied to the epithermal gold ore belonging to the Konya-Inlice region, ground to a small size, is enriched with Falcon Concentrator, which is an enrichment method with gravity. During these experiments, the effects of parameters such as centrifugal force, the effect of bowl type and the pulp solid ratio of feed have been investigated. Conventional flotation technique was applied as the second enrichment method. In these enrichment experiments, appropriate particle size, flotation time, amount of reactive and amount of depressant and the effect of pH have been examined. It has also been investigated that under which conditions, rough concentrate produced in optimum conditions obtained as a result of systematic experiments will be subjected to cleaning process.
Chemical and mineralogical examination of the ore to be used in experimental work has been carried out before the enrichment experiments have been done within the scope of the thesis. The ore samples were divided into 2 groups according to the color and were named as the oxidized group and the sulphurous group formed by blending 3 kinds of gray different samples, very close to each other as average grade. According to the chemical analysis result, there are 2.38 ppm Au in the yellow colored oxidized run-of-mine sample and 1.39 ppm Au in the gray colored sulphurous run-of-mine sample.
In the mineralogical studies, while the minerals forming the oxidized sample were quartz, barite, a small amount of pyrite and ilmenite, the minerals forming the sulphurous sample were identified as pyrite, galena, barite and native silver.
With all oxidized and sulphurous samples ground under 53 microns in size from the epithermal bearing gold ore in the Konya Inlice region, physical enrichment experiments have primarily been carried out with the Falcon Concentrator at 15 % solid in the pulp constantly, at an average feed rate of 6 lt/min, using smooth bowl and by subjecting to 100 G, 200 G and 300 G gravitational force.
In the Falcon enrichment experiments conducted with the smooth bowl, while 2.46 ppm Au concentrate was obtained with 43% efficiency in experiments with sulfurous sample at 200 G, 1.85 ppm concentrate Au was acquired with the efficiency of 21% in experiments with oxidized sample at 300 G.
As a result of the Falcon experiments with the bowl including special fluidized grooves or riffles, while 4.79 ppm Au concentrate was obtained with 7% efficiency in experiments with sulfurous sample at 300 G, 2.70 ppm concentrate Au was acquired with the efficiency of 2% in experiments with oxidized sample at 300 G.
In conventional flotation experiments in which the effect of the reagent amount was examined, the optimum concentrate grade as 4.21 ppm Au and efficiency as 73% were obtained in the experiment in which 240 g/t Aerophine 3418A and 240 g/t Aero 208 were used as collectors.
When the results were compared in the flotation experiments in which the effect of the depressant amount was investigated, the highest gold recovery efficiency was acquired with 88% efficiency (2.39 ppm Au) in the experiment using 1500 g/t silicate depressant (Na2SiO3) while the highest grade was obtained with 4.21 ppm Au (73% gold recovery efficiency) in the experiment in which 2000 g/t Na2SiO3 was used.
xxv
Considering that the best efficiency in gold enrichment experiments is achieved by the collector combination of 3418A and Aero 208 and that the optimum grade and efficiency have been obtained at pH 4.5 in previous experimental studies done with these collectors, the effect of pH on the recovery of gold has been investigated by carrying out flotation experiments for Konya Inlice gold ore both at natural pH (6.6-6.9) and at pH 4-4.5. When looking at the grade and recovery efficiencies, similar to other literature studies, better results were obtained with 4.21 ppm Au and 73 % efficiency.
Based on the results of the rough flotation, to obtain a higher grade of final concentrate, its effect on the gold recovery and the gold grade were examined by performing the four-stage cleaning flotation with and without collectors in the conditions (1500 g/t Na2SiO3, 240 g/t 3418 A, 240 g/t Aero 208 and at pH 4-4.5) where the best efficiency is obtained from the rough flotation. While in cleaning experiments with collectors added, the grade and efficiency was increasing as a result of 4 stages, in experiments without addition, it decided that it would be better for the cleaning cycle to remain in 2 steps in practice due to the decline in values after 2nd step.
As a result of the two-stage cleaning experiments carried out without collector addition, the gold content in the final concentrate increased to 5.23 ppm and while the efficiency was calculated as 21.61 %; in case of distribution of middlings, the concentrate efficiency theoretically increased to 65.66%.
In consequence of the four-stage cleaning experiments with 25 g/t Aerophine 3418A and 25 g/t Aero 208 collectors added at each stage, the gold content in the final concentrate increased to 8.37 ppm and while the efficiency was calculated as 36.37 %; in the event of distribution of middlings, the concentrate efficiency increased to 78.10% in theory.
When all works done were evaluated, the best result for the overall sulphurous sample ground to below 74 microns was obtained with conventional flotation in which 4-stage collector-assisted cleaning process was carried out after using 240 g/t Aerophine 3418A, 240 g/t Aero 208 collectors and 1500 g/ton Na2SiO3 depressant. While the final preconcentrate was obtained with 8.37 ppm Au content and the efficiency of 36.37 %, by distributing the middlings, the concentrate efficiency rose to 78.10 % theoretically.
In order to be able to separate the obtained preconcentrate from the sulfur content; by this means, for the purpose of being able to increase the gold recovery efficiency and the grade, pressure oxidation can be carried out in autoclave under high pressure and temperature after the material has been subjected to a size reduction process again. The loaded solution can be eluted from the active carbon under pressure or organic (alcohol additive) elution methods and the final solution having rich gold content can be obtained after oxidized ore enriched with agitation leaching and carbon-in-pulp process, respectively. Finally, doré bar can be produced from the gold solution subjected to electrolysis (electrowinning) and smelting processes, and then doré bar can be converted to pure gold with refining process.