Stibnit atıklarından metal kazanımı: Kimyasal ve hibrit liç uygulamaları
Metal recovery from stibnite tailings: Chemical and hybrid leaching applications
Yazar: SEYDOU DEMBELE
Danışman: PROF. DR. ATA UTKU AKÇIL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SANDEEP PANDA
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Hammaddeye olan talebin artması ve yüksek tenörlü yatakların tükenmesi sonucunda maden atıklarının miktarı dünya geneli ve Türkiye'de artmaktadır. Bu atıkların sadece atık barajlarında depolanması çevre sorunlarına yol açmaktadır. Bu tez çalışması, Halıköy/Ödemiş/İzmir/Türkiye' deki antimuan tesisinde atık olarak çıkan, stibnit flotasyonu atıklarından antimuan (Sb) ve arsenik (As) kritik metallerin geri kazanımını araştırmak üzere yürütülmüş ve hidro/biyohidrometalurjik yöntemler test edilmiştir.
Optimum koşullar olan %25 katı oranı, 4,4M HCl, 0,5M NaNO3, 70°C ve 400 dev/dk 'da 1 saat boyunca tek aşamalı liç işlemi, 1 L hacimli reaktör testinde; sırasıyla %99,70, %97,5 ve %97,00 Sb, As ve Fe kazanımları sağlanmıştır. Aynı koşullar altında, yarı pilot hacim ile yapılan testlerde %98,30 Sb, %92,00 As ve %98,00 Fe elde edilmiştir. 1M NaOH ile yapılan çöktürme işlemi sonucunda, pH 1 ve 70°C'de 30 dakika süre sonunda yaklaşık %100 Sb ve %99 Fe kazanılmıştır. Aynı %25 katı oranı kullanılarak, seçimli liç işleminin ilk liç aşamadaki optimum parametreler; 0,97M Na2S, 2,5M NaOH, 300 dev/dk, 1 saat süre için 70°C olmuştur. Bu koşullar altında, pilot ölçekte %97,00 ve %50,30'a verimler elde edilirken, 1L reaktörde %99,13 Sb ve %61,50 As kazanılmıştır. %25 katı oranı ile ilk aşamanın atığı üzerinde ikinci bir liç testi uygulandığında, optimum parametreler 0,25M okzalik asit, 1 M HNO3, 400 dev/dk, 90°C'de 1 saat olarak belirlenmiştir. Fe ve As kazanımları 1L reaktör ve yarı pilot liç aşamaları için sırasıyla %97,86 ve %100 ve ardından %96,00 ve %87 olmuştur. İlk aşamadan sonra Sb çöktürme verimi, 30°C'de, 300 dev/dk'da 2 saat boyunca liç çözeltisi/H2O2 (5/1) oranı kullanılarak %99'a ulaşmıştır. İkinci işlemden sonra 1M NaOH ile pH 7'de, 90°C'de, 300 dev/dk'de 1 saat süreyle Fe çöktürme verimi de %99 olmuştur. Tek adımlı ve iki adımlı biyolojik liç işlemlerinin uygulanması, sırasıyla %12 ve %13 Sb liç verimlerine ulaşılmasını sağlamıştır. SuperPro tasarım programı kullanılarak iki ayrı hidrometalurjik sürecin tekno-ekonomik değerlendirmesi sonucunda, asidik bir ortamda tek aşamalı liç işleminin kullanılmasının ekonomik olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
The production of mine tailings continues to increase worldwide, particularly in Turkey, as a result of the growing demand for raw materials and the depletion of high-grade deposits. Simply storing them in tailings dams can lead to environmental problems. This research investigated recovery of critical metals such as antimony (Sb) and arsenic (As) from stibnite flotation tailings from Halıköy/Ödemiş/İzmir/Türkiye antimony plant Hydro/biohydrometallurgical processes were tested.
A single stage leaching process under optimum conditions of 25% solid ratio, 4.4M HCl, 0.5M NaNO3, 70°C and 400 rpm for 1 hour gave recoveries of Sb, As and Fe of 99.7%, 97.5% and 97% respectively in a 1 L reactor test. Under the same conditions, the semi-pilot process achieved Sb 98.3%, As 92% and Fe 98%. A co-precipitation process using 1M NaOH recovered about 100% Sb and 99% Fe within 30 min at pH 1 and 70°C. Using the same solid ratio of 25%, the optimum parameters in the first leaching step of a selective leaching process were 0.97M Na2S, 2.5M NaOH, 300 rpm, 70°C for 1 hour. Under these conditions, 99.13% of Sb and 61.5% of As were recovered in the 1L reactor compared to 97.00% and 50.30% in the pilot scale. By applying a second leaching test on the residue of the first step under the same solid ratio of 25%, the optimum parameters were 0.25M oxalic acid, 1M HNO3 400 rpm at 90°C for 1hour. The Fe and As recoveries were 97% and 100% and then 96% and 87% for the 1L reactor and semi-pilot leaching stages respectively. The Sb precipitation efficiency after the first process reached 99% using a ratio of 5/1 pregnant leach solution/H2O2 at 30°C, 300 rpm for 2 hours. The precipitation of Fe after the second process with 1M NaOH at pH 7, 90°C, 300 rpm for 1 hour was also 99%. The application of the one-step and two-step bioleaching processes led to the achievement of Sb leaching efficiencies of 12% and 13%, respectively. The techno-economic evaluation of the two hydrometallurgical processes using the SuperPro designer software showed that using of a single leaching stage in an acidic environment is economic.