Kalay Atıklarından Kalay Geri Kazanımı

Yunnan Yunlong Kalay Madeni tarafından işlenen cevher, kasiterit-kuvars damar sülfür cevheridir. Atıkların mineral bileşimi nispeten basittir; başlıca bileşeni kuvars olup, bunu limonit, pirit, turmalin ve az miktarda kasiterit, arsenopirit, kalkopirit vb. takip etmektedir. Atık maden cevherinde 0,45% kalay derecesi bulunur; bunun 96,26%'si kasiterit kalayından, 3,74%'si ise sülfür kalayından oluşur; demir içeriği 3,71%'dir; diğer elementlerin içeriği düşüktür: Zn 0,051%, Cu 0,08%, Mn 0,068%; ancak konsantre kalitesini etkileyen kükürt ve arsenik nispeten yüksektir: S 1,88%, As 0,1%. 1992 yılında, birincil cevher kaynakları giderek tükenmeye başladıkça, Yunlong Kalay Madeni eski bir 100 t/d konsantratörde eski atıkların işlenmesine başlamıştır. Kısa vadede daha iyi sosyal ve ekonomik faydalar elde etmek amacıyla, mevcut konsantratör temel alınarak 200 t/d kapasiteye genişletme önerildi; bu kapsamda yerçekimi ayrıştırma-flotasyon akış şeması benimsendi ve resmi üretim Nisan 1994’te başladı. Üretim süresince proses akış şeması sürekli olarak iyileştirildi ve nihai üretim süreci Şekil 4-41’de gösterilmiştir. Üretime uygun olması için, sınıflandırma amacıyla kullanılan elek tabakasının ön yarısında 0,8 mm’lik, arka yarısında ise 1 mm’lik delikler bulunmaktadır. Çamur giderme konisi, φ2500 mm çapında bir çamur giderme konisidir. Bu işlem kullanılarak, kalay derecesi 56,266%, kükürt 0,742%, arsenik 0,223% ve kalay geri kazanım oranı 68,3% olan bir kalay konsantresi ile birlikte, kükürt 47,48%, kalay 0,233% ve arsenik 4,63% içeren bir kükürt konsantresi elde edilir.

Şekil 4-41: Yunlong Kalay Madeni atık işleme üretim süreci

Limu Kalay Madeni, eski atık yığınlarından kalay elde etmek için yerçekimi ayrıştırma–flotasyon sürecini kullanmaktadır. Madende, ağırlıklı olarak kalay, tungsten, niyobyum, tantal ile silisli mineraller, feldspat vb. içeren 6,5 milyon metrik tondan fazla atık yığını birikmiştir. Yeniden konsantrasyon akış şeması, yerçekimi ayrıştırma, sülfür flotasyonu ve kasiterit flotasyonunu içermektedir. Yerçekimi ayrıştırmasından sonra konsantre, SnO₂ 26,84%, WO₃ 9,6%, Ta₂O₅ 2,7%, Nb₂O₅ 2,04% içerir; yerçekimi ayırma verimlikleri ise SnO₂ 32,99%, WO₃ 24,05%, Ta₂O₅ 42,47%, Nb₂O₅ 24,77%'dir. Sülfür mineral flotasyon prosesi, bir kaba flotasyon aşaması ve iki arındırma aşamasından oluşur; bu işlem sonucunda Cu 10,8%, SnS₂ 6,58% içeren bir konsantre elde edilir ve Cu geri kazanımı 78%, sülfür geri kazanımı ise 52,66%'dir. Sülfür konsantresi, arsenik bastırma ve bakır flotasyon işlemlerine tabi tutulur ve Cu >20%, Sn >18%, As <1,5% içeren bir bakır-kalay konsantresi elde edilir. Kasiterit flotasyon konsantresi, SnO₂ 6,107% içerir ve kasiterit geri kazanım oranı 63,11%'dir.

Dongpo Madeni’ne ait Yejihuang zenginleştirme tesisi, atıklardan kasiterit geri kazanan 300 t/d kapasiteli bir yerçekimi ayırma atölyesine sahiptir. Atık maden cevheri 0,2%–0,25% kalay (Sn) içermekte olup, ,66% geri kazanım oranıyla 42,93% kalay (Sn) tenörlü bir kalay konsantresi üretilmekte ve yıllık olarak konsantreden 40–50 ton kalay geri kazanılmaktadır.

Dayishan Madeni’nde, 1982 yılında 70–100 t/d kapasiteli bir zenginleştirme tesisi inşa edildi. 33.000 tonluk kullanılabilir eski atık maden cevherinden (Sn içeriği 0,297%), tesis yılda 55%–61% tenöründe ve %–35%'lik bir geri kazanım oranıyla elde edilmektedir.

Uluslararası alanda, kalay içeren eski atıklardan kalay geri kazanımı Birleşik Krallık, Kanada ve Bolivya’da gerçekleştirilmiştir. Birleşik Krallık’taki Bartley Şirketi, kalay atıklarını yeniden işlemek için sallama masaları ve çapraz kayışlı kanallar kullanarak, kalay tenörleri sırasıyla 30,22%, 5,53% ve 4,49% kalay tenörlerine sahip konsantre, orta ürün ve atıklar elde etmektedir. Birleşik Krallık’taki Rosh Crouch kuru konsantratörü, 0,3%–0,4% Sn tenörlü eski atıkları işleyerek 30% Sn tenörlü bir kalay konsantresi üretmektedir. Kanada’daki Sullivan konsantratörü, kalay flotasyon atıklarını birleşik yerçekimi–manyetik akış şeması kullanarak işleyerek, %–% geri kazanım oranıyla 60% kalay derecesinde bir kalay konsantresi üretmektedir. Bolivya’daki bir konsantratör, 0,3% Sn içeren eski ve yeni atıkları yeniden işleyerek, %–% geri kazanım oranıyla 20% Sn teneke konsantresi elde etmektedir.

Guangxi’deki Nandan Dachang maden bölgesinde bulunan bir konsantratörde işlenen hammadde, bir atık havuzundan gelen eski atıklardır. Bu atıklar, kasiterit-polimetalik sülfür tipindedir. Başlıca metalik mineraller arasında kasiterit, pirit, arsenopirit, marmatit, jamesonit ile az miktarda serusit, anglesit, smithsonit, hemimorfit vb. bulunur. Gang mineralleri arasında ise kuvars, kalsit, silisli şist, kireçtaşı ve ayrışmış kireçtaşı yer alır. Uzun depolama süresi nedeniyle mineraller, özellikle jamesonit ve piritin bir kısmı, yüksek derecede oksitlenmiştir. Ayrıca, değerli mineraller ince tanelidir ve çoğunlukla 200 mesh altındadır; bu da ayırma ve geri kazanım sürecini büyük ölçüde zorlaştırmaktadır. Atık madenlerdeki değerli minerallerin tenörleri Sn 0,24%, Pb 0,13% ve Zn 0,47%'dir.

Deneysel araştırmalar sonucunda, atık maden cevheri geri kazanım süreci, kaba tanelerin ayrılması – yerçekimi ayrıştırması – sonrasında çamur giderme olarak belirlenmiştir. İşlem akış şeması Şekil 4-42'de gösterilmiştir. Bu akış şemasında, kaba maddenin ayrılması işlemi için yüksek sınıflandırma verimliliğine, büyük işleme kapasitesine ve düşük güç tüketimine sahip φ1500 mm'lik bir spiral sınıflandırıcı seçilmiştir. Çamur giderme ve yoğunlaştırma işlemleri için φ125 mm'lik bir hidrosiklon kullanılmıştır. Son olarak, ayırma ve geri kazanım için Yunnan Tin tipi bir ince çamur sallama masası kullanılmıştır; bu sayede 3%–5% Sn tenöründe düşük tenörlü bir kalay konsantresi elde edilmiştir. Son derece ince parçacık boyutu, yüksek çamur içeriği ve yüksek kükürt içeriği nedeniyle, sallama masasından tek geçişle doğrudan yüksek dereceli kalay konsantresi elde edilememiştir. Ancak, düşük dereceli kalay konsantresini yüksek dereceli kalay konsantresine dönüştürmek için, yalnızca ilave kükürt giderme flotasyonu ve çamur giderimi amacıyla sallama masasında yerçekimi ayrıştırması gerekmiştir.

İnce kasiterit geri kazanım prosesi devreye alınarak işletmeye geçtikten sonra, yapılan çeşitli ölçümler sonucunda düşük tenörlü kalay konsantresinde ortalama 4,17% Sn değeri ve orijinal atık maden cevherine göre 3,33% geri kazanım oranı elde edildi; yıllık kalay metali üretimi ise 25 ton olarak gerçekleşti.

Şekil 4-42: Konsantratörden ince kasiteritin geri kazanılmasına yönelik proses akış şeması