Biyoliç yöntemiyle lateritik cevherden nikel kazanımı
Nickel extraction from lateritic ore using bioleaching method
Yazar: SÜLEYMAN ATİK
Danışman: DOÇ. DR. HASAN ÇİFTÇİ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Uzun zamandır bir ihtiyaç kaynağı olan nikel, teknolojinin gelişmesi ile yeni ürünlerin önemli bir hammaddesi olmuştur. Cevherleşme bakımından sadece %1-3 oranında Ni içeriğine sahip yataklar üretilebilir konumundadır. Dünya nikel kaynaklarının %28'i sülfürlü ve %72'si lateritik yataklardan oluşmaktadır. Ancak, birincil nikel üretimi söz konusu olduğunda sülfürlü kaynakların kullanımı %58 olup, lateritik kaynaklar ise %42 gibi düşük bir değerde kalmaktadır. Bunun yanı sıra, sülfürlü yataklardaki rezervlerin azalmış olması da lateritik yatakların önemini artırmaktadır. 
Lateritik nikel gibi değerli fakat cevherleşme açısından düşük tenörlü yataklar için, son 50 yıl içerisinde biyoteknolojik gelişmelere paralel olarak madencilik endüstrisinde biyolojik kazanım teknikleri büyük oranda önem kazanmış ve endüstride gittikçe gelişen bir uygulama alanı bulmuştur.
Bu tez çalışmasında, asidofilik bakteriler (At. ferrooxidans, At. thiooxidans, L. ferrooxidans) ve Aspergillus niger fungusu kullanılarak Çaldağ  (Manisa, Türkiye) lateritik nikel cevherinden nikel, kobalt ve demirin çözünme verimleri araştırılmıştır. Biyoliç deneyleri 135 devir/dakika çalkalama hızında ve 30 oC sıcaklıkta Erlenmeyer flashlarda gerçekleştirilmiştir. Bu testlerde katı oranı, elementel kükürt miktarı, sükroz konsantrasyonu ve mikroorganizma türünün lateritik cevherden metallerin (Ni, Co, Fe) çözünmesine etkileri belirlenmiştir. 
Asidofilik bakteriler ile yapılan biyoliç işlemlerinde, saf bakteri kültürleri kullanılarak katı oranı artışının ve ayrıca farklı katı oranlarında karışık kültür (At. ferrooxidans + At. thiooxidans) ve saf bakteri (At. thiooxidans) kültürü kullanılarak kükürt oranı (%1-10) artışının metal çözünme verimlerine etkisi incelenmiştir. En yüksek nikel, kobalt ve demir çözünme verimleri, karışık bakteri kültürü ile %1 katı oranında %7 kükürt ve 2,22 g/l Fe+2 içeren ortamda yapılan biyoliç işleminde sırasıyla %97, %95 ve %85,7 olarak gerçekleşmiştir. 
Aspergillus niger ile uygulanan biyoliç işlemlerinde katı oranı ve sükroz oranı artışının metal çözünme verimlerine etkisi incelenmiştir. A. niger ile yapılan deneylerde en yüksek nikel, kobalt ve demir çözünme verimleri %1 katı oranı ve %30 sükroz oranı içeren ortamda sırasıyla %95,3, %74,3 ve %50,3 olarak elde edilmiştir. Katı oranı arttıkça metal çözünme verimlerinin düştüğü görülmüştür. Katı oranı artışının bakteri kültürlerinin ve A.niger fungusunun liç aktivitesini olumsuz etkilediği belirlenmiştir.

Abstract:
For a long time demand for Nickel, has been considered as an important resource as raw material for manufacturing new products by developing new technologies. Only ore beds with Ni content of 1-3% are productive in terms of mineralization. Ni resources however are comprised of 28% sulphide and 72% lateritic ore beds. When it comes to primary Ni production, the use of sulphide resources is 58%; the use of lateritic resources is as low as 42%. Conversely the decrease in the sulphide reserves increases the importance of lateritic ores. 
In conjunction with biotechnological developments, biological recovery techniques in the mining industry have shifted into an increasingly important and innovative field of developing applications for valuable but low grade ores for mineralization such as lateritic Ni.
In this M.Sc. thesis, the dissolution capacities of nickel, iron and cobalt from Çaldağ (Manisa, Turkey) lateritic nickel ores were investigated employing acidophilic bacteria (At. ferrooxidans, At. thiooxidans, L. ferrooxidans) and Aspergillus niger fungus. Bioleaching tests were conducted in Erlenmeyer flasks at 135 rpm and 30 oC. In these tests, the effects of solid ratio, amount of elemental sulphur, sucrose concentration and microorganism type on metals (Ni, Co, Fe) dissolution from the lateritic ore were examined. 
During the bioleaching processes carried out with acidophilic bacteria, the effects of the increase of solid ratios by using pure bacterial cultures, and an increase in the sulphur ratio (1-10%) at different solid ratios by the use of mixed (At. ferrooxidans + At. thiooxidans) and pure (At. thiooxidans) bacterial cultures on the metal dissolution efficiency are examined. The maximum dissolution yield of nickel, cobalt, iron were determined respectively as 94%, 92.6% and 83% by bioleach processes which containing 7% sulphur, 2.22 g/l Fe2+, 1% solid ratio and the mixed bacterial culture.
The effects of an increase of the solid ratio and sucrose ratio on the metal dissolution efficiencies in bioleaching processes when treated with Aspergillus niger are investigated. The maximum dissolution yield of nickel, cobalt, iron in tests which were performed by A. niger were determined respectively as 94%, 92.6% and 83% by bioleach processes which containing 30% sucrose and 1% solid ratio. The increase in the solid ratio was shown to adversely influence the leaching activity of the bacterial cultures and A. niger fungus.