Eskişehir-Karaçam lateritik cevherinden basınçlı sülfürik asit liçi ile nikel kazanımı
Nickel extraction from Eski̇şehi̇r-Karaçam lateritic ore by pressure leaching with sulphuric acid
Yazar: AYŞE NASUH
Danışman: PROF. DR. İSMAİL GİRGİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu tez çalışmasında, Karaçam (Mihalıççık-Eskişehir, Türkiye) lateritik nikel cevherinin yüksek basınç altında sülfürik asit ile liç edilebilme koşulları incelenmiştir. İlk olarak lateritik cevher numunesinin kimyasal ve mineralojik tanımlaması gerçekleştirilmiş ve cevherin %1,37 Ni, %0,076 Co, %47,72 Fe2O3 ve %1,56 MgO içeren limonitik karakterde bir nikel cevheri olduğu tespit edilmiştir. Asit/cevher oranının (0,1 – 0,6 g/g), liç sıcaklığının (200 – 240°C) ve liç süresinin (30 – 120 dakika) lateritik nikel cevheri içerisinde bulunan Ni, Co, Fe, Mg, Al, Mn, Ca, Si ve Cr bileşenlerinin çözünme oranları ve davranımları üzerindeki etkileri yapılan kimyasal analizler ve XRD analizleri ile ortaya konulmuştur.
Liç sıcaklığı veya liç süresinin artırılması çözelti fazına geçen Ni ve Co miktarlarını artırmakta iken 0,1 – 0,6 asit/cevher oranı aralığında en yüksek Ni ve Co çözünme oranlarına yalnızca 0,3 asit/cevher oranında ulaşılmaktadır. Daha yüksek asit/cevher oranlarının kullanımı ile Ni ve Co çözünme oranları azalmakta ve liç sonrası oluşan çözünmeyen katılarda bazik ferrik sülfat (FeOHSO4) oluşumu gözlenmektedir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda optimum çözünme koşulları 0,3 asit/cevher oranı, 240°C liç sıcaklığı ve 60 dakikalık liç süresi olarak belirlenmiş ve bu koşullarda gerçekleştirilen yüksek basınç sülfürik asit liçi deneyi sonucunda cevherde bulunan nikelin %92,8'i, kobaltın %94,3'ü, demirin %2,2'si, alüminyumun %59,8'i, magnezyumun %72,6'sı, kalsiyumun %47,5'i, manganezin %88,4'ü, kromun %2,4'ü ve silisyumun %1,9'u çözelti fazına alınmıştır.
Optimum olarak belirlenen 0,3 asit/cevher oranında yapılan liç deneyi sonucunda çözünmeden kalan katıların esas olarak hematit, kuvars ve anhidritten oluştuğu gözlenirken 0,6 asit/cevher oranında yapılan liç deneyinde, asit miktarının yüksek oluşundan dolayı, çözünmeden kalan katıların esas olarak bazik ferrik sülfattan oluştuğu gözlenmektedir. Cevher içerisinde bulunan safsızlıklardan kaynaklanan kayda değer miktardaki kalsiyum varlığı nedeniyle, CaSO4 çökelmesine bağlı olarak, liç sonrası çözünmeyen katıların içinde anhidrit oluşumunun gerçekleştiği de belirlenmiştir. Otoklav içerisinde kabuk oluşturma potansiyeli olan bu durumun yüksek kalsiyum içeren lateritik cevherlerde gözardı edilmemesi gerekmektedir.

Abstract:
In this study, the dissolution behaviour of Karaçam (Mihalıççık-Eskişehir, Turkey) lateritic nickel ore by high pressure acid sulphuric acid leaching (HPAL) method was investigated. First of all, the ore was characterized by chemical and mineralogical analyses and it was found that Karaçam ore is a limonitic laterite ore containing 1.37% Ni, 0.076% Co, 47.72% Fe2O3 and 1.56% MgO. Following identification, the effects of acid/ore ratio (0.1-0.6 g/g), leaching temperature (200-240°C) and leaching time (30-120 minutes) on the dissolution behaviours and ratios of Ni, Co, Fe, Mg, Al, Mn, Ca, Si and Cr components in the ore were determined by chemical and XRD analyses.
Although the increase of leaching temperature or leaching time increased the amounts of dissolved Ni and Co components in the ore, the highest Ni and Co dissolutions were reached only at acid/ore ratio of 0.3. The use of higher amounts of acid for leaching decreased the amount of dissolved Ni and Co and caused the formation of basic ferric sulphate (FeOHSO4). The acid/ore ratio of 0.3, leaching temperature of 240°C and leaching duration of 60 minutes were determined as optimum conditions and at these conditions 92.8% of Ni, 94.3% of Co, 2.2% of Fe, 59.8% of Al, 72.6% of Mg, 47.5% of Ca, 88.4% of Mn, 2.4% of Cr and 1.9% of Si were dissolved.
Although the leach residues contained hematite quartz and anhydrite following leaching under optimum 0.3 acid/ore ratio, the leach residues obtained at 0.6 acid/ore ratio mainly contained basic ferric sulphate due to the increased amount of acid used for leaching. Because of the presence of considerable amounts of calcium originated from the impurities in the ore, anhydrite (CaSO4) was formed and easily observable in the leach residues. This situation, which may cause scale formation in the autoclave surfaces during leaching, should not be ignored.