Kurşun ve Çinko Geri Kazanımı için Kurşun-Çinko Atıklarının Yeniden İşlenmesi

A. Bawdwin Kurşun-Çinko Madeni, Myanmar

Bawdwin Kurşun-Çinko Madeni, Myanmar’ın kuzeyindeki Shan Eyaleti’nde yer almaktadır ve uzun bir üretim geçmişine sahip, ülkedeki en büyük kurşun-çinko madenidir. 19. yüzyılın sonlarından 20. yüzyılın başlarına kadar, madenin sülfürlü cevher işleme tesisi yalnızca gümüş bakımından zengin kurşun konsantresi elde ederken, flotasyon atıkları doğrudan yakındaki yamaçlara ve vadilere atılıyordu. Uzun yıllar boyunca biriken bu atıkların toplam miktarının yaklaşık 2 milyon ton olduğu tahmin edilmektedir. 2007 yılında, Kunming Metalurji Araştırma Enstitüsü bu eski atıklar üzerinde zenginleştirme süreci araştırması yapmak üzere görevlendirilmiş ve yeni işleme tesisinin tasarımı, sahada devreye alınması ve performansından (standartlara uygunluğundan) sorumlu olmuştur. Kunming Metalurji Araştırma Enstitüsü, 2007 yılında laboratuvar test çalışmalarını tamamlayarak Myanmar’da uygulanmaya uygun bir proses akışı ve koşulları belirlemiştir. Tesis tasarımı 2008 yılının ilk yarısında tamamlandı ve 2009 yılı sonuna kadar, mükemmel zenginleştirme performansı sergileyen 500 t/g kapasiteli yeni bir işleme tesisi inşa edildi.

Atık numunesinin çok elementli kimyasal analiz sonuçları Tablo 4-44’te, numunedeki kurşun ve çinkonun faz analizi sonuçları ise Tablo 4-45’te gösterilmiştir.

Tablo 4-44 Atıkların çoklu element analizi sonuçları (%)

Tablo 4-4 Atık maden cevherlerinde kurşun ve çinkoya ilişkin faz analizi sonuçları (%)

Tepelerin zirvelerinde uzun süre depolanması nedeniyle atıklar hava etkisine maruz kalmış ve oksitlenmiştir; özellikle atıklardaki kurşunun oksitlenme oranı oldukça yüksektir. Bu nedenle, atıklardan kurşun ve çinkoyu geri kazanmak için bir flotasyon işlemi benimsenmiştir. Myanmar'ın kuzeyindeki fiili inşaat koşulları göz önünde bulundurularak, sadece kurşun-çinko minerallerinin iç içe geçmiş kısımlarının doğrudan satış için toplu kurşun-çinko konsantresi olarak geri kazanılmasına karar verilmiş, geri kalan çinko mineralleri ise nitelikli çinko konsantresi olarak geri kazanılacaktır. Böylece, yeniden işleme sonrası elde edilen başlıca ürünler, dökme kurşun-çinko konsantresi, çinko sülfür konsantresi ve kurşun oksit konsantresidir.

Ayrıntılı deneysel araştırmalar sonucunda, Şekil 4-29’da gösterilen tercihli flotasyon işlemi nihayet benimsenmiştir. Bu işlemde öğütme inceliği, -0,074 mm’den geçen 95%’dir. Dağıtıcı olarak sodyum silikat, toplayıcı olarak etil ksantat ve dietilditiokarbamat (SN-9#) ve köpük oluşturucu olarak çam yağı kullanılmaktadır. Toplu kurşun-çinko konsantresini elde etmek için bir kaba ayırma aşaması, iki temizleme aşaması ve bir arındırma aşaması gerçekleştirilir. Arındırma atıkları daha sonra, çinko sülfür konsantresi elde etmek amacıyla bir kaba öğütme aşaması, bir temizleme aşaması ve bir arındırma aşaması kullanılarak, aktivatör olarak bakır sülfat, toplayıcı olarak butil ksantat ve köpürtücü olarak çam yağı ile işlenir. Son olarak, bu aşamadan elde edilen temizleme atıkları, bir kaba arıtma aşaması, iki temizleme aşaması ve iki arındırma aşaması kullanılarak, bir bastırıcı olarak sodyum sülfür, bir toplayıcı olarak butil ksantat ve bir köpürtücü olarak çam yağı ile işlenir ve böylece kurşun oksit konsantresi ile nihai atıklar elde edilir.

Atık işleme tesisinin devreye alınması sırasında elde edilen ortalama üretim endeksleri Tablo 4-46’da gösterilmiştir. Şu anda tesis, bu eski atık kaynağını tam olarak değerlendirerek sorunsuz bir şekilde çalışmaktadır.

Şekil 4-29: Atık maden cevherinden kurşun-çinko geri kazanımı için proses akışı

Tablo 4-46: Üretim Göstergelerinin Hata Ayıklaması (%'de)

B. Chaihe Kurşun-Çinko Madeni

Chaihe Kurşun-Çinko Madeni, birkaç milyon ton atık biriktirmiştir. İşlemde öncelikle atıklar, spiral oluklar kullanılarak yerçekimi ayrıştırmasıyla işlenir; ardından ağır konsantre flotasyona tabi tutulur ve bu sayede standartlara uygun çinko, kurşun ve kükürt konsantreleri üretilirken, gümüş de kapsamlı bir şekilde geri kazanılır. Yıllık 850.000 ton atık işleme kapasitesine ve flotasyona beslenen 150.000 ton yerçekimi konsantresine dayalı olarak, yıllık kapsamlı geri kazanım şunları içermektedir: 46% Pb konsantrasyonunda 1.890 ton kurşun konsantresi, 35% S konsantrasyonunda 10.542 ton kükürt konsantresi, 45% Zn konsantrasyonunda 5.840 ton çinko sülfür konsantresi ve 35% Zn konsantrasyonunda 18.991 ton çinko oksit konsantresi. Kurşun konsantresi 3.212 kg gümüş içermektedir.

C. Gansu Eyaletindeki Bir Kurşun-Çinko Madeni

Gansu Eyaleti’ndeki bir kurşun-çinko madeninde, -0,074 mm’den geçen tanecik boyutu 60% ve katı madde konsantrasyonu 25% olan atık maden çamuru, günde 2.000 t/d deşarj edilmektedir. Atıklar, %0,21–%0,31 Pb, %1,11– Zn ve – S içermektedir. Kurşun mineralleri ağırlıklı olarak serusit ve galenittir; çinko mineralleri arasında ise smithsonit ve sfalerit bulunmaktadır. Atık işleme tesisi, başlangıçta kurşun, çinko ve kükürtü geri kazanmak için toplu tercihli flotasyon işlemi kullanıyordu ve flotasyon ekipmanı olarak yüksek verimli jet flotasyon makineleri kullanılıyordu. Devreye alınmasının ardından, tesis 31,5% Zn tenörüne ve % geri kazanım oranına sahip düşük tenörlü bir çinko konsantresi üretmiştir; ancak kükürt konsantresinin tenörü sadece 25,22% S idi ve bunun yerel pazarı bulunmamaktaydı; ayrıca herhangi bir kurşun ürünü elde edilememiştir. Sadece sülfür mineralleri geri kazanılmış, oksitler geri kazanılmamıştır. Serbestleşme dereceleri şunlardır: kurşun 61,11%, çinko 25,5%, kükürt 88,8%. Yetersiz serbestleşme, prosesteki öğütme aşamasının bulunmaması ile birleşince, düşük ayırma verimliliğine yol açmıştır. Bu sorunları gidermek için, süreç önerilen akış şemaları ve test endekslerine göre değiştirilmiştir. Değiştirilen süreç, Pb-Zn-S'nin toplu kaba ayrıştırılması için birleşik yerçekimi (spiral oluk) + flotasyon (yüksek verimli jet flotasyon makinesi) devresini kullanmaktadır (Şekil 4-30). Toplu konsantre, bir hidrosiklon ile kapalı devrede çalışan bir bilyalı değirmene girer. Hidrosiklonun taşma kısmı (90%, -0,074 mm'den geçenler) bir çamur giderme tankında çamurdan arındırılır ve alt akış (25% katı madde) tek aşamalı toplu temizleme flotasyonuna tabi tutulur. Temizleme atıkları, toplu kaba ayrıştırma işlemine geri gönderilir. Ayırma flotasyon devresi şunlardan oluşur: kurşun flotasyonu (bir kaba arıtma, iki temizleme, bir arındırma) ve kurşun atıklarından çinko flotasyonu (bir kaba arıtma, bir temizleme, bir arındırma); son atıklar ise kükürt konsantresi haline gelir. Tüm flotasyon ekipmanları, yüksek verimli jet flotasyon makineleridir. Reaktif şeması, kurşun ve çinko flotasyonu için “sodyum sülfür–ksanat” yöntemini kullanır. Modifikasyonun ardından yapılan kısa süreli devreye alma işleminden sonra, 40% Pb ve % geri kazanım oranına sahip bir kurşun konsantresi, 45% Zn ve ,5% geri kazanım oranına sahip bir çinko konsantresi, ve 35,3% S içeriğine ve 60% geri kazanım oranına sahip bir kükürt konsantresi elde edilmiştir. Bunların tümü yerel satış kalitesi gerekliliklerini karşılamıştır. Bu tür atıkların kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi konusunda deneyim kazandıran, iyi teknik ve ekonomik faydalar elde edilmiştir.

D. Fankou Kurşun-Çinko Madeni

Fankou Kurşun-Çinko Madeni’nden çıkan atıklar, esas olarak gang (kuvars, karbonat mineralleri, serisit vb.) içermekte olup, bunu kükürt ve demir izlemektedir. Kükürt ve demir, ağırlıklı olarak pirit formunda bulunmakta olup, toplam atık kütlesinin yaklaşık 20%’sini oluşturmaktadır. Zeng Maohua ve arkadaşları, Fankou atıklarının özelliklerine dayanarak, 0,074 mm'lik bir eleme ve sallanan masa üzerinde yerçekimi ayrıştırma sürecini benimsemiştir. Bu işlemle 40% oranında gang mineralleri ayrıştırılmış, böylece sonraki öğütme ve flotasyon maliyetleri azaltılırken kükürt, kurşun, çinko, gümüş, galyum ve germanyum gibi değerli elementler zenginleştirilmiştir. Sodyum sülfürün dozajı ve ilave süresi kontrol edilerek kükürt konsantresinin flotasyon koşulları iyileştirilmiş ve kurşun-çinko atıklarından kükürt konsantresini geri kazanmak için yeni bir süreç ortaya çıkmıştır. Laboratuvar ölçeğindeki test sonuçları, ince eleme, yerçekimi ayrıştırma ve flotasyon işlemlerinden sonra atıkların 35,7% S içeren bir kükürt konsantresi verdiğini ve toplam geri kazanım oranının ,5% olduğunu göstermiştir.

Şekil 4-30 Atık maden cevherinin zenginleştirilmesine ilişkin işlem akışı