Bor Atıklarındaki Lityumun Gravite Yöntem - Liç Kombinasyonu ile Kazanımının Araştırılması
Investigating of the recovery of lithium in boron waste by the combination of gravity and leaching methods
Yazar: HACER ŞENSÖZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEHRA EBRU SAYIN ; PROF. DR. YUNUS ERDOĞAN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cevher Hazırlama Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Bor = Boron ; Kavurma = Roasting ; Kil = Clay ; Kolemanit = Colemanite ; Lityum = Lithium ; Liçing = Leaching

Özet:
Dünya bor rezervlerinin yaklaşık %73'ü Türkiye'de olup, Türkiye bor rezervlerinin ise yaklaşık %55'i Kütahya-Emet bölgesindedir. Bor cevheri üretim sürecinde %50'lere varan atık olarak değerlendirilen kil ortaya çıkmaktadır ve içeriğinde lityum, rubidyum, sezyum gibi nadir toprak elementlerinin bulunduğu bilinmektedir. 

Bu çalışmada, Türkiye'de, Kütahya Emet bölgesi bor minerali zenginleştirme sürecinde oluşan atıkların lityum içeriği incelenerek, zenginleştirme çalışmaları yapılmıştır. Numuneler; Hisarcık ve Espey konsantratörlerin atık barajlarından, konsantratörlerin -25 mm katı atıklarından ve 2. Borik Asit Fabrikası kek jibs atık filtre çıkış noktasından olmak üzere 5 ayrı atık numunesi alınmıştır. Kimyasal analizler sonucunda, lityum tenörünün 648/588 ppm aralığında olması nedeniyle lityum üretim yöntemi belirlenmesi çalışmasında en uygun inceleme yerinin Hisarcık konsantratör -25 mm katı atık çıkışı olduğu kanaatine varılmıştır. Alınan numune içerisindeki lityumun %76'sının 212 mikron tane boyutu altında ve 2 000 ppm lityum tenörü üzerinde olduğu tespit edilmiştir. 

Knelson gravite konsantratör çalışmaları, NaCl-CaCl2 katkı maddeleri ile kavurma testleri ve ardından asit ortamında karıştırma liçi çalışmaları ile ürünlerin lityum verimi  ve tenörü değerlendirilmiştir. 
Knelson gravite konsanratör çalışmalarında -0,5 mm tane boyutuna yaş elenen numune ile çalışılmış, 120 G kuvveti ve 1 psi yıkama suyu basıncında; ağırlıkça %65,67 hafif ürün, %77,38 Li verimi ve 2 398,60 ppm Li tenörü ile elde edilmiştir. Hafif ürün ile 60 G 1 psi yıkama suyu basıncında tekrar çalışılması ile 2 475 ppm Li tenörlü ön konsantre %69,97 Li verimi ile elde edilmiştir. 

Kavurma çalışmalarında, -0,5 mm tane boyutlu malzeme ile NaCl (0,6)-CaCl2 (0,4) tuzları kullanılarak hazırlanan numunenin 9000C sıcaklıkta 1 saat süreyle kavrulması sonucu %77,26 Li kavurma verimi, kavrulmuş malzemenin 0,4M H2SO4 varlığında 1 saat süreyle liç işlemine tabi tutulması ile çözeltideki lityum veriminin %89,61 olduğu tespit edilmiştir. Knelson ön konsantresi ile aynı koşullarda yapılan kavurma çalışması sonucu %76,92 Li kavurma verimi, kavrulmuş malzemenin aynı şartlarda liç işlemine tabi tutulması ile çözeltideki lityum veriminin %77,18 olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Approximately 55% of the Turkey's boron reserves are located in Kütahya-Emet region while 73% of the Earth's boron reserves are located in Turkey. Clay has rare earth elements such as lithium, rubidium, cesium etc which is a waste product of the process called boron ore production. The waste level can reach up to 50% in the production process.

In this study, the lithium content of the wastes generated during the boron mineral enrichment process in the Kütahya-Emet region located in Turkey was examined and enrichment studies were carried out. The five separate waste samples which are taken out from the tailing dams of Hisarcık and Espey concentrators, -25 mm solid waste of the concentrators and the gypsum waste of the presscake exit of the 2. Boric Acid Factory. As the result of the analysis it has observed that the most appropriate examination location for production of lithium was the Hisarcık concentrator -25 mm solid waste outlet since the sample's lithium grade that was taken from the exit of the Hisarcık concentrators facility's -25 mm match sieve is between 648/588 ppm lithium grade. It was determined that 76% of the lithium in the sample taken was below 212 micron grain size and above 2 000 ppm lithium grade.

The lithium efficiency and grade of the products were interpreted by Knelson gravity concentrator studies, roasting tests with NaCl-CaCl2 additives, and then mixing leaching studies in acid environment.

In the Knelson gravity concentrator studies, wet sieved method of sample to -0.5 mm particle size was studied, 120 G force and 1 psi water pressure; 65.67% light product by weight, 77.38% Li efficiency light product with 2 398.60 ppm Li grade was obtained. By reworking the light product at 60 G 1 psi water  pressure  and  Li-grade product  of  2 475 ppm was obtained via pre-concentrate with a Li yield of 69.97%.

In roasting studies of -0.5 mm grain size, Li yield of 77.26% was obtained by sample that was obtained by using NaCl (0.6)-CaCl2 (0.4) salts and roasting 9000C for an hour. 
It was observed that the Li yield in the solution was 89.61% by leaching the roasted the product with 0.4M H2SO4 for an hour. Roasting efficiency of 76.92% Li was determined as a result of roasting study performed under the same conditions with Knelson pre-concentrate, and the yield of lithium in solution was 77.18% by leaching the roasted sample under the same conditions.