III-Köpürtücüler

Flotasyon olayında gerekli köpük, sadece temiz su ile yapılamamaktadır. Köpük yapmak için köpürtücü unsur kullanmak gerekir . Köpürtücülerin asıl görevi, flotasyon suyunun yüzey gerilimini azaltmaktır.
Köpürtücüler, kompleks moleküllü organik veya anorganik maddelerdir. Köpürtücülerin genel formülleri, R-G şeklindedir. (R: 6 dan yukarı sayılı karbonhidrat. G: Polar grup. -OH, -COOH, NH2 vs.)
En önemli köpürtücülerden biri de çamyağıdır. Cevher flotasyonunda oldukça fazla kullanılır. Diğer bazı köpürtücüler : terpen, terpin, pinen, terpinöl, kinöl, şampon. Bunların dışında flotol, flotigol gibi suni köpürtücüler de vardır.

2. 2 Amalgamasyon[2]

Bu metoda daha çok damar şeklinde bulunan ve tonda 2 – 10 g altın içeren oluşumlarda 1. kademe işlemi olarak rastlanır. Bu proseste cevher 0,4 mm.’nin altına öğütülür. Genellikle sulu öğütme yapılır. Yoğunluğu 1 – 1.5 gr/cm³ olan su ve cevher karışımı civa ile yüzeyleri kaplanmış bakır plakalar üzerinden geçirilir. Bu plakalar %10 – 20 civarında eğimlidirler ve birkaç grup arka arkaya olmak üzere düzenlenmişlerdir. (Plakanın eğimi üzerine katı gang maddesi birikmeyecek şekilde ayarlanır). Plakaların yüzeyleri ile temas eden altın parçacıkları, amalgam oluşturmak üzere cevherden ayrılır.
2 Hg + Au → Hg2Au
Hg2Au şeklinde oluşan amalgam, macun kıvamındadır. Belli bir süre sonra soy metal çözme yetenekleri azalır. Doymuş olarak nitelendirilebilen plakalardan oluşan amalgam sıyrılarak alınır.
20 ° C de civa içinde amalgam şeklinde çözünen altın % 0,13 ‘tür. Halbuki plakalardan sıyrılan macunda % 20 altın bulunmaktadır. Amalgam önce preslenir, altına doymuş sıvı civa (% 0,13 altın içermekte) amalgamasyona geri gönderilir. Elde edilen koyu kıvamdaki macun %35 – 50 altın içerir.
Bu macun kapalı kaplarda 360 ° C de tutulur. Civa buharlaştırılarak ayrılır. Bu civa amalgamasyon için tekrar kullanılabilir. Potadaki altın % 60 –85 altın içerir.
Bu altında temel safsızlıklar gümüş ve cıvadır eğer cevherde sülfürler varsa bunlarda safsızlık olarak ortaya çıkarlar. Bu altının işlenmesi potalarda ergitme ve selektif oksidasidasyon yoluyla 1100 ° C de olur. Oksidan olarak NaNO3, curuf yapıcı olarakta boraks, silika ve sodyum karbonat kullanılır.

2. 3 Kimyasal Liç ( Çözündürme ) Prosesi

Kimyasal liç (çözündürme); katı fazdaki kıymetli metalin, belirli konsantrasyonlarda hazırlanmış, mevcut metali/metalleri çözebilecek uygunluktaki bir çözelti içinde sıvı faza alınması, katı-sıvı fazın ayrılması olarak tanımlanır.[2]
Altın cevherlerinde, uygulama şekline göre liç işlemleri:
1. Yığın liçi,
2. Tank liçi,
3. Karıştırmalı liç, olmak üzere üç gruba ayrılır. Bu yöntemlerden birinin seçiminde etkili parametreler;
· Cevherlerin türü ve mineralojik yapısı,
· Kıymetli metal (Au) içeriği,
· Prosesin ekonomikliği olmaktadır.
Altın için uzun yıllar tek çözücü olarak kullanılan siyanürün tüm avantajlarının yanı sıra, çevresel etkileri ve bilinen zehirleyici özelliği gibi dezavantajları nedeniyle bilim dünyası, alternatif çözücü reaktifler üzerinde araştırmalar yapmaya yönelmiştir. [6]


3. Altın Eldesinde Kullanılan Ekstraksiyon Maddeleri

3 . 1 Siyanür

Siyanür kimyasal bir reaktif olarak bir çok sanayii (kimya, metal, boya, ilaç, deri tekstil) dalında, 1800’lü yıllardan beri ise endüstriyel ölçekte siyanür prosesinin kimyasal mekanizmasının iyi bilinmesi, çok ince taneli ve fakir cevherlere bile yüksek verimle uygulanabilme kabiliyeti nedeniyle madencilik dalında kıymetli metallerin (Au,Ag) kazanımında kullanılmaktadır.[2] Günümüzde dünyada yılda üretilen 600,000 ton siyanürün yaklaşık %40’ı altın ve gümüş madenciliğinde kullanılırken, %60’ı dezenfektan, naylon, tekstil ve dericilik sanayi, metal polisajı, hayvan yemleri yapımı, çeşitli zehirlici ilaçlar, çeşitli ilaçların ve vitaminlerin üretiminde kullanılmaktadır.[6]
Siyanürün değişik fiziksel ve kimyasal formları altın madencilik sanayisinde çokça kullanılmaktadır. Sodyum siyanür sıvı olarak kullanılırken, kalsiyum siyanürün hem sıvı hem de ince tabaka formları kullanılabilir. Siyanürlü bileşiklerin dayanıklılık dereceleri karşılaştırılacak olursa; %98 kalıp halinde sodyum siyanür, %44 –50 ince tabaka halinde kalsiyum siyanür, %28-33 sıvı sodyum siyanür ve %15-18 sıvı kalsiyum siyanür olduğu görülmektedir.
Yukarıda belirtilen siyanür bileşiklerinden proses için hangisinin seçileceği materyalin taşınmasına, kaynaktan uzaklığına ve maliyetine bağlıdır. Üretim fabrikalarında genelde sıvı siyanür tercih edilir, ancak uzak mesafelere taşınmada sıvı siyanürün riski büyüktür. Sıvı siyanürün kullanıldığı durumlarda taşıma işlemi tanker, yük arabası veya raylı arabalarla gerçekleştirilir.
Katı veya ince tabakalar halinde siyanür taşınması plastik çantalarla, kutularla ve ISO-konteynerlarla sağlanır. Katı siyanür bileşiği kullanılırken ortamın pH’ına çok dikkat edilmelidir. Zehirli HCN gazının oluşmaması için siyanürün çözünmesi sırasında ortamın pH’ı 12’nin üzerinde tutulmalıdır.[7]

3. 1. 1 Siyanürle Altın Liçinde Cevherin Hazırlanması

Maden cevherinin işleme hazırlanması, ekonomik yolla altının geri kazanılabilmesi için gerekli olan işlemler arasındadır. Maden cevherinin hazırlanmasında birinci basamak ezmek ve öğütmektir. Böylece cevherin partikül boyutu küçültülür ve altın çıkarımı için elverişli hale getirilir. Büyük partikül boyutunda altın içeren cevherden siyanür kullanarak yüksek oranda altın çıkarımı, parçacıkların çözünmesi uzun zaman alacağından güçtür.[2]
Altını sülfürle veya karbon mineralleri ile karışmış halde içeren maden cevherinden altın çıkarımı için yeni ve değişik uygulamalar bulunmaktadır. Sülfürlü cevherlerden altın çıkarımı siyanürün sülfürü tiyosiyanat şeklinde bağlamasından dolayı düşük orandadır. Bu nedenle bu tür cevherlere başlangıçta flotasyon işlemi, bunu takiben de sülfürün oksitlenmesi işlemi uygulanır. Karbonlu minerallerde ise karbonun altını adsorplamasının önlenmesi için cevher işlemden önce yükseltgenir.[6]

3. 1. 2 Siyanürle Altın Liç Reaksiyonları

Altının siyanür ile çözünürleştirilmesi reaksiyonu ilk kez Elsner tarafında 1846’da tanımlanmıştır. Alkali siyanür (NaCN/KCN) çözeltisindeki, altın çözünürlüğü anodik bir reaksiyondur ve aşağıda verilen redoks reaksiyonu uyarınca Au(CN)¯2 kompleksi yaparak sıvı faza geçer.
Hata! Bilinmeyen anahtar değişkeni.2 Au + 4 CN¯ + O2 + 2 H2O ® 2 Au(CN)2¯ + H2O2 + 2 OH ¯
Hata! Bilinmeyen anahtar değişkeni.2 Au + 4 CN¯ + H2O2 ® 2 Au(CN)2¯ + 2 OH ¯
Çözünme reaksiyonunda, sistemin redoks potansiyeli -0,61 V ve pH’ı ise 10,5 ’den büyük olmaktadır.[2]
Siyanür içindeki altın çözünürlüğü;
· Siyanür konsantrasyonu,
· Oksijen konsantrasyonu,
· Çözelti sıcaklığı,
· Çözelti pH ,
· Altının yüzey alanı büyüklüğü ,
· Karıştırma hızı,
· Liç süresi,
· Çözelti içindeki yabancı iyonlar, gibi parametrelerin denetiminde gerçekleştirilir.[7]

3. 1. 3 Siyanürle Altın Liç Tipleri

Siyanür çözeltisi ile altın liçi; tank liçi ve yığın liçi olarak iki farklı şekilde uygulanabilir.
Tank liçinde; pachuka tipi tanklarda yükseltgeyici olarak hava oksijeninin kullanıldığı 0.09 konsantrasyonunda NaCN çözeltisi ile devamlı hava ile karıştırma yapılarak 100m3 lük bir tankta 10-16 saat içerisinde işlem gerçekleştirilir.[2]
Yığın liçinde; altınlı cevher önce kırılıp öğütülür. Öğütülmüş cevher kil veya polietilen örtüyle hemen hemen geçirimsiz (tamamen geçirimsiz değil) hale getirilmiş düzlem üzerinde yüksekliği 3-70 metre arasında değişebilen tepeler halinde yığılır ve bu yığınlar üzerine % 0.05’lik NaCN çözeltisi püskürtülür. Dünyada halen pek çok yerde uygulanan bu eski yöntemle 1 ton cevher başına 0.5-2.0 kg. NaCN tüketilir. Sodyum siyanür çözeltisi cevher yığını içindeki altını özütleyerek dibe doğru süzülür. Yığın liçi maliyetinin düşük olması nedeniyle çok tercih edilir ancak yavaş yürüyen bir prosestir ve altının ekstraksiyon verimi %50-75 arasındadır.
Yükseltgeyici olarak hava yerine oksijen veya peroksit bileşiklerinin kullanılması liç hızını arttırırken siyanür tüketimini azaltır. pH’ın 10-11’e ulaştığı zamanlarda ortama siyanür eklendiğinde zehirli HCN gazı oluşmaz ve siyanür altını çözmek için çözeltide korunur.[6]
Yığın liçi yapıldığında altını yıkanmış cevher tepeleri olduğu yerde bırakılırken karıştırmalı tanklar içinde yapılan siyanür liçinin ince çamur halindeki proses atıkları oldukları gibi veya siyanür oksidasyonundan sonra siyanür barajına gönderilir. [7]
3. 1. 4 Çözünmüş Altının Siyanür Liç Çözeltisinden Geri Kazanımı

Liç çözeltisinden altının geri kazanımı için önce çinko tozu ile yapıştırma veya aktifleşmiş karbon yardımıyla adsorpsiyon yapılır, bunu takiben elektriksel kazanım uygulanır. İyi bir sementasyon yapılabilmesi için filtrasyon ve dekantasyon işlemleri ile daha önceden temiz bir liç çözeltisi hazırlanmalıdır.
Prosesin daha etkili olabilmesi için çözünmüş altının aktifleşmiş karbon yardımıyla adsopsiyona uğraması gerekir. Bu yöntemin uygulanabilmesi için cevher partiküllerinin boyutunun 100mm den küçük ve karbon partikül boyutunun da 500mm den büyük olmaması gerekir. Adsorpsiyonun meydana gelebilmesi için pulpun* aktif karbon ile temasa girmesi gerekir.[2]
Aktifleşmiş karbon ile 8-24 saat arasında %99.5’e yakın altın geri kazanılabilir. Bu karbonun reaktifliğine, karıştırıcının verimine ve kullanılan karbon miktarına bağlıdır.Altını adsorplamış karbon pulpdan elenerek ayrılabilir ve kalıntının siyanürden ayrılabilmesi için inceltme yapılır. Aktifleşmiş karbon ile adsopsiyon prosesi ile yüksek oranda saf altın geri kazanılabilir.[7]

3. 1. 5 Siyanürlü Atıklar[8]

Siyanür ile altın liçi işlemi sonucunda çıkan atıkların çevreye zararlı etkilerini gidermek için seçilecek yöntem yörenin iklim koşulları, jeolojik ve ekolojik özellikleri ile ilgilidir. Bu yöntemler 3’e ayrılır;
1. Doğal Bozundurma: Proses sonunda çıkan katı ve sıvı atıklar, tabanı geçirimsiz (kil ve/veya plastik astar) tabaka ile kaplanmış atık barajlarında biriktirilerek siyanürün oksijen ve güneş ışınları ile parçalanması sağlanır. Bu yöntem buharlaşmanın yoğun, yağışın az olduğu bölgelerde yaygın olarak kullanılır. Deprem ve heyelan gibi afetlere karşı yer seçimi ve baraj inşa tekniği açısından gerekli önlemler alınmalıdır. Bu yöntemle 100 mg/l siyanür içeren atığın siyanür konsantrasyonu 1 ile 4 yıl arasında 1 mg/l’ye düşürülebilmektedir. Yönetmeliklere göre siyanür konsantrasyonunu açık ortam deşarjlarında 2 mg/l’den, içme suyunda 0,2 mg/l’den fazla olması yasaktır.


*pulp: İnce taneli bir katının su içine dağılmış şekli

2. Kimyasal Bozundurma: Yağışların buharlaşmadan yüksek olduğu yörelerde, barajdaki atığın pH değeri 10’un altına düşebilir ve bu ortamda oluşan zehirli HCN gazı yüksek yoğunluklarda ve hızlı olarak atmosfere karışabilir. Yoğun yağış, taşkınlara ve zehirli atıkların çevreye yayılmasına neden olabilir. Bunun için katı ve sıvı atıklardaki siyanür yoğunluğu kimyasal bozundurma ile sınır değerlere düşürülmelidir. Katı ve sıvı atıklar içindeki serbest ve kompleks siyanürler, sodyum hipoklorit, klor, hidrojen peroksit ve kükürt dioksit gibi yükseltgenler ile bozundurularak zararsız hale getirilir.

3. Siyanürün Geri Kazanımı: Yüksek yoğunlukta siyanür içeren atıklar için uygulanır. Pahalı ancak alternatif bir yöntem olarak Avustralya’da başarı ile uygulanmaktadır. % 95 lik bir siyanür geri kazanım verimi olan bu yöntemde, atıklar asit ile reaksiyona sokularak, siyanürün HCN gazına dönüşmesi sağlanır. Daha sonra NaOH ve HCN’nin reaksiyonu sonucu oluşan NaCN geri kazanılır.

3 . 2 Tiyosülfat

Siyanürden daha ucuz ve daha düşük derecede olumsuz çevresel etkilere sebep olma, daha verimli ve çok yönlü liç edebilme özelliği gibi avantajları ile tiyosülfat siyanüre alternatif olan en etkili ekstraksiyon maddesidir.[9]