Refrakter altın cevher ve konsantrelerinin biyooksidasyonu
Biooxidation of refractory gold ore and concentrates
Yazar: HASAN ÇİFTÇİ
Danışman: DOÇ. DR. ATA UTKU AKÇİL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Altın = Gold ; Altın kompleksleri = Gold complexes ; Altın madenciliği = Gold mining ; Arkea = Archaea ; Bakteri kültürü = Bacteria culture ; Biyolojik oksidasyon = Biological oxidation ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Cevher = Ore ; Refrakter = Refractory ; Siyanür liçi = Cyanide leaching

Özet:
Biyooksidasyon, günümüzde refrakter altın cevher ve konsantrelerinin siyanür liçi öncesi oksidasyonu için kanıtlanmış endüstriyel bir yöntemdir. 1986 yılından beri bu yöntem, siyanürleme işleminde yüksek altın kazanımı elde etmek amacıyla pirit ve arsenopiritin oksidasyonu/çözündürülmesi için endüstriyel ölçekte başarılı bir şekilde uygulanmaktadırBu tez çalışmasında, Çöpler cevheri, Galaxy ve Fairview konsantreleri olmak üzere üç farklı tipte refrakter, sülfürlü altın cevher/konsantre üzerinde biyooksidasyon deneyleri yapılmış ve sonrasında oksitlenmiş cevhere siyanür liçi uygulanmıştır. Biyooksidasyon deneylerinde, saf ve karışık kültürler olarak, mezofilik bakteriler (Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans ve Leptospirillum ferrooxidans, MESM1 (At. ferrooxidans+At. thiooxidans+L. ferrooxidans) ve MESM2 (At. thiooxidans+L. ferrooxidans)); orta derecede termofilik bakteriler (Sulfobacillus acidophilus, Sulfobacillus thermosulfidooxidans ve MODM (Sulfobacillus acidophilus+Sulfobacillus thermosulfidooxidans)); yüksek derecede termofilik arkeler (Acidianus brierleyi, Sulfolobus metallicus ve EXTM (Acidianus brierleyi+Sulfolobus metallicus)) cevher ve konsantre numunelerinin, farklı katı oranlarında oksitlenmesinde kullanılmıştır. Bu testlerde demir ve arsenik çözünme verimleri, sülfür oksidasyonu ve bakteri/arke gelişimi izlenmiştir. Siyanür liçi deneylerinde, altın kazanım verimleri ve siyanür tüketimleri belirlenmiştir.Yüksek katı oranlarında mezofilik bakteri kültürlerinin daha iyi oksidasyon performansı gösterdiği gözlenmiştir. Yüksek derecede termofilik kültürlerin düşük arsenik içerikli cevher (Çöpler) ve konsantrede (Galaxy) düşük katı oranında (%5) diğer bakterilere göre oksidasyon performanslarının yüksek olduğu; fakat, cevherin katı oranının ve arsenik içeriğinin artışı ile bu mikroorganizmaların oksidasyon performanslarının ve gelişme oranlarının azaldığı belirlenmiştir. Karışık bakteri/arke kültürleri, saf bakteri/arke kültürlerinden daha iyi oksidasyon performansı göstermişlerdir. Bakteri/arke kültürlerinin oksidasyon performanslarının bakterilerin/arkelerin gelişme verimleri ile paralellik gösterdiği gözlenmiştir. Ayrıca katı oranındaki artışın (%5-20 ağırlık/hacim) mezofilik, orta ve yüksek derecede termofilik kültürlerin oksidasyon faaliyetlerini demir ve arsenik çözünme/oksidasyon verimlerinde azalmanın sonucu olarak olumsuz etkilediği ve buna bağlı olarak siyanür liçinde altın kazanımın düştüğü belirlenmiştir. Yüksek derecede termofilik arke kültürleri ile yapılan biyooksidasyon deneylerinde oksitlenmiş cevher ve konsantrelerin siyanür liçinde NaCN tüketiminin, mezofilik ve orta derecede termofilik bakterilere göre daha düşük olduğu belirlenmiştir.Siyanür liçi testlerinde Çöpler cevher ve Galaxy konsantresinden en yüksek altın kazanım verimi sırasıyla %94,48 ve %92,35 ile EXTM kültürüyle yapılan biyooksidasyon deneylerinde oksitlenmiş cevher/konsantrede ve Fairview konsantresinde ise en yüksek altın kazanım verimi %85,14 ile MODM bakteri kültürüyle yapılan biyooksidasyon deneylerinde oksitlenmiş konsantrede gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Biooxidation is now a proven commercial technique for the oxidation of refractory sulphide gold ore and concentrates ahead of cyanide leaching. Since 1986, biooxidation technique has been successfully applied, on a commercial scale, for the oxidation/decomposition of pyrite and arsenopyrite to achieve high gold extractions in cyanidation step.In this Ph.D. thesis, biooxidation tests were carried out on three different refractory gold ore/concentrates samples; Çöpler ore and, Galaxy and Fairview concentrates and the biooxidation residues were then subjected to cyanide leaching. In the biooxidation experiments, as pure and mixed cultures, mesophilic bacteria (Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans and Leptospirillum ferrooxidans, MESM1 (At. ferrooxidans+At. thiooxidans+L. ferrooxidans) and MESM2 (At. thiooxidans+L. ferrooxidans)); moderately thermophilic bacteria (Sulfobacillus acidophilus, Sulfobacillus thermosulfidooxidans and MODM (Sulfobacillus acidophilus+Sulfobacillus thermosulfidooxidans)); extremely thermophilic archae (Acidianus brierleyi, Sulfolobus metallicus and EXTM (Acidianus brierleyi+Sulfolobus metallicus)) were used to oxidise ore and concentrate samples at different pulp densities. In these tests, dissolution of arsenic and iron, degree of oxidation of sulphide moiety and growth of bacteria/archae were monitored. In the cyanide leaching tests, gold recovery and cyanide consumption were determined.At high pulp densities, mesophilic bacteria were observed to display better oxidation performance than moderate and extreme thermophiles. The extreme thermophiles performed better than mesophiles and moderate thermophiles for the biooxidation of low arsenic ore/concentrate (Çöpler and Galaxy) only at low pulp densities (5%). However, their growth and oxidation performance were adversely affected by increasing arsenic content and/or pulp density. Mixed bacterial/archae cultures had a better oxidation performance than pure cultures. The oxidation performances of bacterial/archae cultures accorded with their growth yields. In addition, increasing the pulp density (5-20% weight/volume) was observed to produce an adverse effect on the oxidation activities of mesophilic, moderately and extremely thermophilic cultures with the resultant decrease in the iron and arsenic dissolution/oxidation yields and hence, in gold recovery in the cyanide leaching. NaCN consumption in the cyanide leaching of oxidized ore and concentrates in biooxidation tests which were performed by extremely thermophilic cultures was found lower than mesophilic and moderately thermophilic cultures.The maximum gold recovery in the cyanide leaching of Çöpler ore and Galaxy concentrate which were oxidized by EXTM culture was detected to be 94.48% and 92.35% respectively whereas the maximum gold recovery in the cyanide leaching of Fairview concentrate which was oxidized by MODM culture was found to be 85.14%.