Çaldağ lateritik nikel cevherinden liç ve solvent ekstraksiyon ile nikel ve kobalt kazanımı
Recovery of nickel and cobalt from Çaldağ lateritic nickel ore by leaching and solvent extraction
Yazar: SAİT KURŞUNOĞLU
Danışman: PROF. DR. MUAMMER KAYA
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cevher Hazırlama Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada, Çaldağ lateritik nikel cevherinden liç ve solvent ekstraksiyon ile nikel ve kobalt kazanımı incelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde sülfürik asit kullanılarak nikel, kobalt ve demir çözünme verimleri zaman, sıcaklık, sıvı-katı oranı, asit konsantrasyonu ve cevherin tane boyutuna bağlı olarak çalışılmıştır. Nikel çözünme kinetiği deneysel liç sonuçlara göre hesaplanmıştır. İkinci bölümde organik asitler olarak sitrik asit, oksalik asit ve asetik asit kullanılarak cevherin çözünme davranışı incelenmiştir. Çaldağ laterik nikel cevherinin çözünme verimini arttıracak sıralı organik asit liç adı verilen bir yöntem önerilmiştir. Üçüncü bölümde, analitik saflıkta nikel sülfat, kobalt sülfat, manganez sülfat, magnezyum sülfat ve kalsiyum klorür tuzları deiyonize su içerisinde çözündürülerek Çaldağ Nikel'in üretmiş olduğu liç çözeltisine benzer sentetik liç çözeltileri hazırlanmıştır. Organik ekstraksiyon çözeltisi olarak Versatic 10 (neodecanoic asit) ve Cyanex 272 (bis (2,4,4-trimethylpentyl) phosphonic asit ShellSol 2046 içerisinde seyreltilerek kullanılmıştır. Organik çözelti içerisine ekstraksiyon esnasında oluşabilecek üçüncül fazları ve lokal çökmeleri engellemek için ayarlayıcı olarak %5 TBP (tributyl phosphate) eklenmiştir. Nikel ve kobalt Versatic 10 solvent ekstraksiyon ünitesinde pH 7,2'de kazanılmıştır. Yüklü organik çözelti temizleme devresinde asitliği ayarlanmış deiyonize su ile pH 5,6'da üç aşama temizleme işlemine tabi tutulmuştur. Temizlenmiş yüklü organiğe pH 0,75'de sıyırma işlemi uygulanmıştır. Kobalt yüklü sıyrılmış çözeltiden Cyanex 272 solvent ekstraksiyon ünitesinde pH 5,0'de organik çözelti içerisine alınıp nikel rafinede bırakılmıştır. Temizleme ünitesi içerisinde 20 g/L Co çözeltisi temizleme çözeltisi olarak kullanılarak yüklü organik içerisindeki safsızlıklar uzaklaştırılmıştır. Kobalt sıyırma işlemi pH 1'de gerçekleşmiştir. Çalışma sonunda, Çaldağ nikel laterit liç çözeltisi için uygun bir solvent ekstraksiyon akım şeması geliştirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Çaldağ, Nikel, Kobalt, Liç, Organik asit, Solvent ekstraksiyon

Abstract:
In this study, recovery of nickel and cobalt from Çaldağ lateritic nickel ore by leaching and solvent extraction was investigated. In the first part of this study, nickel, cobalt and iron dissolution efficiencies depending on time, temperature, liquid-to-solid ratio, acid concentration and particle size of the ore was studied using sulphuric acid. Nickel dissolution kinetics was calculated according to experimental leach results. In the second part, dissolution behaviour of the ore was investigated by using citric acid, oxalic acid and acetic acid as organic acids. A method, which is named sequential organic acid leaching, was proposed to increase dissolution efficiency of the Çaldağ lateritic nickel ore. In the third part, synthetic leach solutions that those produced by Çaldağ Nickel were prepared by dissolving analytical grade salts of nickel sulphate, cobalt sulphate, manganese sulphate, magnesium sulphate and calcium cloride in deionized water. Versatic 10 (neodecanoic acid) and Cyanex 272 (bis (2,4,4-trimethylpentyl) phosphonic acid by diluting in ShellSol 2046 was used as an organic extractant. 5% TBP (tributyl phosphate) was added as a modifier in the organic solution to prevent third phase formations and local precipitations during extraction. Nickel and cobalt were simultaneously extracted in the Versatic10 solvent extraction circuit at pH 7.2. Loaded organic solution was treated with acidified water three times at pH 5.6 in scrubbing stage. Scrubbed organic was subjected to stripping process at pH 0.75. Cobalt was extracted from the loaded strip solution at pH 5.0 in the Cyanex 272 circuit, remaining nickel in raffinate. Impurities in the loaded organic solution were removed using 20 g/L Co solution as a scrub solution in the scrubbing unit. Cobalt was stripped at pH 1.0. At the end of this study, an appropriate solvent extraction flow sheet was developed for Çaldağ laterite leach solution. 

Keywords: Çaldağ, Nickel, Cobalt, Leaching, Organic acid, Solvent extraction