Oksitli bakır cevherlerinden bakırın değerlendirilmesi
Evaluation of copper in oxidized ores
Yazar: GURBET CANPOLAT
Danışman: PROF. DR. RECEP ZİYADANOĞULLARI
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Elektroliz = Electrolysis ; Köpük flotasyonu = Foam flotation ; Liçing = Leaching ; Oksitli bakır = Oxidized copper

Özet:
Bu çalışmada Diyarbakır yöresinden temin edilen %2,17 ± 0,11 ve %1,63 ± 0,05   oranında Cu içeren iki ayrı bakır cevheri üzerinde flotasyon ve liçing deneyler yapılmıştır.Çalışmanın ilk aşamasında, her iki cevherde de flotasyon yöntemiyle bakırın zenginleştirilmesi düşünülmüştür. Direkt flotasyon yöntemi ile silisik bakır cevherlerinden bakırın geri kazanımı mümkün olmamıştır. Bu nedenle her iki cevher numunesinin Na2S veH2S ile sülfürlenmesi yoluna gidilmiştir. Flotasyon deneylerinde canlandırıcının, toplayıcının, sülfürlemede kullanılan H2S(g) miktarının ve tanecik boyutunun etkisi incelenmiştir. Flotasyon deneylerinde en iyi sonuç %2,17 oranında Cu içeren 100 mesh boyutundaki 500 g cevher örneğinin 8,54 g H2S(g), %1,63 oranında Cu içeren 100 mesh boyutundaki 500 g cevher örneğinin 9,45 g H2S(g) ile sülfürlenmesi sonucunda yapılan flotasyonundan elde edilmiştir. 
Bu flotasyonda köpürtücü olarak 0,5 mL (%1) MIBK, toplayıcı olarak 12 mL (%1) Aerophine 3418A ve canlandırıcı olarak 3 mL (5 mg/mL) CuSO4 kullanılmış ve pH 9'da sırasıyla %71,0 ve %74,8 verimle bakır zenginleştirilmiştir. Ayrıca ikinci cevher için (%1,63 Cu), 1,0 M H2SO4 çözelti ortamında cevherin sülfürlenmesiyle elde edilen örneğin flotasyon veriminin %82'ye çıktığı ve konsantredeki bakır oranının da %21 civarında olduğu saptanmıştır.
Çalışmanın ikinci aşamasında ise oksitli bakır cevherlerine sülfürik asitle liç işlemi uygulanmış ve bakırın asit çözeltisine yüksek oranda geçmesini sağlamak için çeşitli parametreler incelenmiştir. Bu parametreler asit konsantrasyonu, liç süresi ve sıcaklığı, tanecik boyutu, katı/sıvı oranı, H2O2, NaOH, CaO ve O2 etkisidir. İlk olarak asit derişiminin etkisi incelenmiştir. 0,5 -2,5 M H2SO4 ile yapılan özütleme deneylerinde; gerek çalışmanın ekonomik durumu gerekse elde edilen deney sonuçları dikkate alındığı zaman 1,0 M H2SO4 çözeltisinin daha uygun olduğu belirlenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda birinci numune için 1,0 M H2SO4 asit ortamında 60 dakikada katı-sıvı oranının 1/1 g/mL, tanecik boyutunun 100 mesh, reaksiyon sıcaklığının da oda sıcaklığı olduğu koşulda bakırın %96'sı çözeltiye alınmıştır. İkinci numunede ise aynı koşullar altında 90 dakika içinde bakırın %86'sı özütlendi.
Bütün bunların dışında ikinci cevherin sülfürik asit çözeltisi ile liç işlemi yapılmadan önce 1,0 M NaOH çözeltisi ile etkileştirilmesi ile bakırın %96'sı çözeltiye alındı. HNO3, H2O2 ve O2 gibi yükseltgen kimyasalların ayrı ayrı %1,63 Cu içeren cevherde özütleme verimini artırdığı çıkan deneyler sonucunda elde edilmiştir.Elektroliz işleminde liç çözeltisinden yüksek saflıkta bakır elde edilmiştir. Elektroliz ile bakırı uzaklaştırılan çözeltiden Al2(SO4)3 ve H2SO4 geri kazanımı çalışılmıştır.

Abstract:
In this study, flotation and leaching experiments were carried out on two different copper ore samples containing 2.17% and 1.63% Cu, provided from Diyarbakır region in Turkey.In the first part of the study, it was aimed to enrich copper in both ore by flotation method. The enrichment of the silicon-oxide copper ores containing copper by flotation method directly was not achieved. Therefore, both ore samples were sulphiditated by H2S and Na2S before flotation. The effects of amount of H2S, refreshing, collector reagents, particle size of on flotation experiments were investigated. In the flotation experiments, the best result was obtained from flotation of 500 g sulphidized ore, containing 2.17% Cu, sized to -100 mesh with 8,54 g H2S(g) and for ore containing 1.63% Cu sized to -100 mesh with 9.45 g H2S(g). 	Optimum flotation conditions for the ore were found as follows: collector type, diisobutyldithiophosphinate Aero 3418A; amount of collector, (1%) of collector 12.0 mL/100 g ore; 0.5 mL (1%) of MIBC was used as a foam; 3 mL (5 mg / mL) CuSO4 as a refreshing agent. Under the optimum conditions copper yield were obtained as 71.0% and 74.8% yield respectively. It was also found that the flotation yield of the sulphiditated second ore (1.63% Cu), which is obtained by sulphidizing the ore in the 1.0 M H2SO4 solution environment, is 82% and the remaining copper concentration is about 21% in the ore.In the second part of the study, sulfuric acid leaching was applied and various parameters were examined to ensure that the copper had passed through the acid solution at different parameters. Parameters such as acid concentration, leaching time, leaching temperature, particle size, solid/liquid ratio, H2O2, NaOH, CaO and O2 effects. First of all, the effect of acid concentration was investigated. H2SO4 was used at 0.5 to 2.5 M concentration but it was determined that the 1,0 M H2SO4 solution was more suitable when considering the economic situation of working in extraction experiments. In the experimental studies for first ore, in 60 minutes 96% of the copper was dissolved in the conditions that the solid-liquid ratio was 1/1 g/mL, the particle size was 100 mesh and the reaction temperature was the room temperature in the 1,0 M H2SO4 acid medium. For second ore in 90 minutes % 86 of copper was dissolved at the same conditions.
In addition to all of this, the interaction of the second ore with 1.0 M NaOH solution before leaching with sulfuric acid solution resulted in a yield of 96% Cu. İt was obtained that HNO3, H2O2 and O2 increased leaching yield of 1.63% Cu-containing ore.
In the electrolysis process, high purity copper was obtained from the leaching solution. 
Recovery of Al2 (SO4)3 and H2SO4 from the decopperized solution by electrolysis was studied.