Bakır Atıklarından Kükürtün Geri Kazanımı

A. Wushan Bakır Madeni

Wushan Bakır Madeni, ortalama ham cevher kükürt içeriği 25%’nin üzerinde olan bir pirit tipi yüksek kükürtlü yataktır. Zenginleştirme tesisi, ikincil zenginleştirme bölgesinden birincil bölgeye geçiş yapan cevheri işler. Ham cevherdeki bakır mineralleri, esas olarak digenit ve kalkosit gibi ikincil bakır sülfürleridir (yaklaşık –). Bu ikincil bakır mineralleri, aşırı öğütme ve oksidasyona yatkındır ve pirit'i güçlü bir şekilde aktive eden bakır iyonları üretir. Yıkama işlemi gerçekleştirilse de, bakır iyonlarının uzaklaştırılma oranı genellikle sadece yaklaşık %’dir; geri kalanı ise yıkanmış cevher ve hamurla birlikte öğütme devresine girer, bu da bakır-kükürt ayrımında önemli zorluklara yol açar ve zenginleştirme performansını doğrudan etkiler. Orijinal tasarım ve üretimde, kükürdü bastırma ve bakırı yüzdürme işlemi benimsenmiştir. Bakır iyonları tarafından aktive edilen piritin etkisini engellemek ve tercihli olarak yüzdürülen bakır konsantresinin kalitesini sağlamak için, öğütme sırasında 15 kg/t kireç eklenir; bu da bakır kaba flotasyonunun pH değerini 12’ye yükseltir. Güçlü alkali ve yüksek kalsiyumun etkisi altında piritin yüzdürülmesi büyük ölçüde engellenir (yüzdürme özelliği zayıf olan bakır mineralleri de çeşitli derecelerde etkilenir). Ayrıca, A tipi flotasyon makinesinin düşük havalandırma ve karıştırma verimliliği, atık madenlere karışan iri tanelerin geri kazanılmasını zorlaştırmaktadır. Sonuç olarak, bakır ve kükürt ayırma indeksleri yüksek değildir ve flotasyon atıklarında hâlâ 22%–26% kükürt bulunmaktadır.

Saha koşulları temel alınarak, laboratuvar ölçeğinde yapılan testler, ekipman seçimi, endüstriyel testler ve üretim uygulamaları sonucunda, flotasyon atıklarından piritin geri kazanılması için bir yerçekimi ayırma prosesi benimsenmiştir. Üretim akışı şu şekildedir: kütle, kükürt flotasyon devresinin son flotasyon hücresinden çekilir, odun yongaları elenir ve kütle, 3 numaralı Warman pompası ile sabit bir kütle dağıtıcıya pompalanır; bu dağıtıcı da kütleyi bir döner dağıtıcı aracılığıyla 20 spiral konsantratöre eşit olarak dağıtır. Yerçekimi atıkları, yerçekimi yoluyla atık numune alma ve taşıma sistemine akar; kükürt konsantresi, 2 numaralı kauçuk kaplı bir pompa ile ana üretim hattının kükürt konsantresi numune alma ve susuzlaştırma sistemine pompalanır; orta ürün ise 3 numaralı Warman pompasına geri gönderilir. Yerçekimi kükürt geri kazanım sistemi, Haziran 1989’da resmi olarak devreye alınmış ve flotasyon kükürt atıklarından yıllık 16.000–17.000 ton kükürt konsantresi geri kazanarak, toplam kükürt geri kazanım oranını yüzde 6,23–12,24 artırmıştır.

B. Qinghai’deki Bir Bakır Madeni

Qinghai Eyaleti, Golog Tibet Özerk Bölgesi, Maqên İlçesindeki bir bakır madeni, 1960’ların ortalarından sonlarına doğru keşfedilmiş çok metal içeren karmaşık sülfür yatağıdır. Bu yatak, bakır, kobalt, çinko, demir, kükürt, altın ve gümüş gibi çeşitli değerli elementler içermektedir. Yatak, geniş bir alana yayılmış olup büyük ölçekli bir cevher yatağı olarak sınıflandırılmaktadır. Orijinal maden tasarımı sadece bakır minerallerinin çıkarılmasını öngördüğü için atık yığınlarında hâlâ birçok değerli element bulunmaktadır. Atık yığınlarına yönelik bir proses mineralojisi çalışması, kapsamlı bir şekilde geri kazanılabilecek yüksek kükürt ve demir içerikleri ortaya koymuştur. Atık yığını numunesinin kimyasal çok elementli analizi ve mineral bileşim analizi Tablo 4-39 ve 4-40’ta gösterilmiştir.

Kaynakları tam olarak değerlendirmek ve atık çamur deşarjını azaltmak amacıyla, hem zayıf asidik hem de zayıf alkali koşullar altında atık çamur üzerinde doğrudan flotasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Kapsamlı bir değerlendirmenin ardından, atık çamurdan kükürt ve demir minerallerini geri kazanmak üzere üretimde zayıf alkali flotasyon prosesi benimsenmiştir. Proses akış şeması Şekil 4-25’te gösterilmiştir.

Tablo 4-39 Atıkların çok elementli kimyasal analiz sonuçları (kütle fraksiyonu / %)

Tablo 4-40 Mineral bileşimi ve bağıl içerik (%)

Şekil 4-25: Atık maden cevherinden kükürt ve demirin geri kazanılmasına yönelik proses akış şeması

Şekil 4-25: Zayıf alkali flotasyon için proses akış şeması

Üretim uygulamaları, bu madenin bakır atıklarından kükürt ve demir minerallerini geri kazanmak için alkali flotasyon yönteminin kullanılmasının tamamen uygulanabilir olduğunu göstermektedir ve yüksek kaliteli bir kükürt-demir konsantresi elde edilmiştir. Üretim göstergeleri Tablo 4-41’de verilmiştir.

Tablo 4-41: Zayıf alkali flotasyon üretimine ilişkin ortalama göstergeler (yüzde olarak)