Gördes lateritik nikel cevherinden yüksek basınçta asit liçi sonrası ters akışlı dekantasyon proses atığından nikel ve kobaltın kazanımı
Recycling of nickel & cobalt from gordes lateritic nickel ore from high pressure acid leaching and counter current decantation process waste
Yazar: RUHSAL KANGAL
Danışman: PROF. DR. SEMA SALGIN
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: CCD = CCD ; Kobalt = Cobalt ; Liçing = Leaching ; Nötralizasyon = Neutralization ; Çözücü özütlemesi = Solvent extraction

Özet:
Endüstriyel atıklarda bulunan değerli metallerin (Ni, Co, Sc, vb.) geri kazanılması, çözeltiye alınarak faydalı hale dönüştürülmesi ekonomik açıdan oldukça önemlidir. Bu sebeple işletmeler atıklarının içerdikleri metal iyonlarını bertaraf etme ya da metallerin geri kazanımı yollarına başvurmaktadırlar. 
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, Manisa-Gördes bölgesinde bulunan Meta Nikel Kobalt Madencilik San. ve Tic. A.Ş.'ye ait lateritik cevherin 245-250ºC sıcaklık ve 44-46 bar basınç altında liçlenmesi ve sonrasında uygulanan saflaştırma işlemleri ile elde edilen karışık hidroksit çökeleği (MHP) ara ürün öncesi basamaklarından, ters akımlı dekantasyon (CCD) tikiner basamağının alt akım bölgesindeki atık olarak değerlendirilen çamurdan kobalt ve nikel gibi değerli metallerin liç, nötralizasyon ve solvent ekstraksiyonu yöntemleri ile geri kazanımı amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, CCD tikiner çamur atığı liçlenerek bünyesindeki metaller çözeltiye alınmış, ardından metalce yüklü çözeltinin içerisindeki safsızlıklar (Mn, Fe, Cu vb.) nötralizasyon ve solvent ekstraksiyonu yöntemiyle uzaklaştırılarak nikel yönünden daha zengin bir çözelti elde edilmiştir. 
Liçleme basamağında H2SO4, NH4OH, NaOH reaktifleri kullanılarak liç verimi üzerinde pH, sıcaklık, %katı miktarı ve süre gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. En iyi liç koşullarına H2SO4 ile pH=0.5, 90oC sıcaklık, %30 (w/w) katı oranı ve 2h liç süresinde, %44.1 Ni ve %74.6 Co verimi ile ulaşılmıştır. Liç işlemi sonrası metal yüklü çözeltide bulunan safsızlıkların uzaklaştırılması için nötralizasyon işlemi uygulanmış, Ca(OH)2 ile farklı pH'larda çalışılarak pH 4.5'te en iyi sonuca ulaşılmıştır. Nötralizasyon işleminin ardından uygulanan solvent ekstraksiyon basamağında fosfonik asit Cyanex 272 ve fosforik asit D2EHPA ile, farklı derişimlerde, organik /sulu faz oranları 1/1 tutularak çalışılmıştır. %20'lik D2EHPA ile oda sıcaklığında pH 3.5'te Mn %97, Al %100, Ca %93 ekstrakte edilirken, %5'lik Cyanex 272 ile 50oC'de pH 5.2'de %95 kobalt ekstrakte edilmiştir. Örnekler, indüktif eşleşmiş plazma atomik emisyon spektroskopisi (ICP-OES), boyut analizi ve X-ışını kırınım (XRD) analizleri ile karakterize edilmiştir.

Abstract:
It is very important economically to recycle precious metals (Ni, Co, Sc, etc.) which can be existing in industrial wastes & convert into solution and make them useful. For this reason, facilities choose to eliminate metal ions or recycle metals according to the characteristics of their wastes. 
In this master thesis, slurry which is considered as waste from the counter current decantation (CCD) underflow area, nickel, cobalt, and precious metal's recovery is aimed by leaching and solvent extraction methods before obtaining mixed hydroxide precipitate (MHP) intermediate product by leaching laterite ore at 245-250oC temperature and 44-46 bar pressure which is belong to Meta Nickel Cobalt Mining Industry and Trade Plc.  located in Manisa/Gördes, and subsequent purification steps. For this purpose, CCD thickener sludge waste was leached and the metals in it were taken into solution, then the impurities (Mn, Fe, Cu, etc.) in the metal-loaded solution were removed by neutralization and solvent extraction method to obtain a more nickel-rich solution.
The effects of pH, temperature,  solid amount%, and time parameters on the leaching yield were investigated by using H2SO4, NH4OH, NaOH reactives on leaching step. Optimum conditions 44.1 Ni% and 74.6% Co yields in 2h leaching time- were achieved by H2SO4 with pH=0.5, 90oC, %30 (w/w) solids ratio. After the leaching process, the precipitating agent and the pH effect were examined in the neutralization step and it was determined that the most suitable conditions were provided at pH 4.5 with Ca(OH)2. In the solvent extraction step applied following the neutralization process, phosphonic acid Cyanex 272 and phosphoric acid D2EHPA were studied at different concentrations by keeping the constant organic/aqueous phase ratio. The best extraction efficiency was achieved by 20% D2EHPA at pH 3.5, Mn 97%, Al 100%, Ca 93% and 5% Cyanex 272 at pH 5.2 at 50oC and 95% cobalt results. The samples were characterized by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-OES), size analysis and X-ray diffraction (XRD) analyses.