Süzme yöntemi ile siyanürle yığın liçleme

Süzme-siyanür yığın liçleme (PCL) yöntemi ilk kez 1752 yılında, işlenmek üzere oksitlenmiş bakır cevheri İspanya’da. 1950’lerin sonlarında, bu yöntem düşük tenörlü ve sınır tenörlü uranyum cevherinin süzülmesinde kullanılmıştır. 1967 yılından bu yana, ABD Maden Bürosu bu yöntemi düşük tenörlü altın cevherinin süzülmesinde kullanmaktadır. PCL, basit ve işletilmesi kolay bir işlemdir; az ekipman yatırımı gerektirir, üretim maliyetleri düşüktür ve yüksek ekonomik fayda sağlar. Bu nedenle, birçok küçük altın madenini, düşük tenörlü altın ve gümüş madenlerini ve erken dönem madencilik faaliyetlerinden kaynaklanan altın içeren atık kayaları işlemek için bu yöntemin kullanılması, önemli ekonomik faydalar sağlayabilir. 1970’lerin sonlarında altın fiyatlarındaki artışla birlikte PCL hızla gelişti ve ABD’nin Nevada, Colorado ve Montana eyaletlerinde birçok büyük ölçekli yığın liç altın işleme tesisi kuruldu. 1982 yılında, ABD’nin toplam altın üretiminin 20%’si ve toplam gümüş üretiminin 10%’si yığın liç yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Daha sonra bu teknoloji, Kanada, Güney Afrika, Avustralya, Hindistan, Zimbabve ve eski Sovyetler Birliği gibi ülkelerde de hızla yaygınlaşmıştır.

1960’ların başında, ülkemiz sınır dereceli uranyum cevherlerini süzmek için yığın liç yöntemini kullandı; 1960’ların sonunda bu yöntem bakır oksit cevherlerini süzmek için kullanıldı; 1980’lerin başında ise düşük dereceli altın cevherlerini süzmek için kullanıldı. Son on yılda, düşük tenörlü altın cevherleri için süzme yığın liç işlemi hızla gelişmiştir ve bu yöntem esas olarak düşük tenörlü altın içeren oksit cevherleri ve demir kaplamalı altın içeren cevherler için kullanılmaktadır.

Şu anda üretimde iki yöntem kullanılmaktadır: altın içeren cevherler ve altın içeren atık kayaçlar için genel süzme yöntemiyle siyanür yığın liçleme ve granülasyon yöntemiyle siyanür yığın liçleme.

5.4.1 Genel Süzülme Yöntemiyle Siyanürle Yığın Liçleme

Erken dönem madencilik faaliyetlerinden elde edilen düşük tenörlü altın içeren cevher veya atık cevher, doğrudan yığın liç sahasına taşınarak cevher yığınları halinde istiflenir ya da kırıldıktan sonra yığın liç sahasına taşınarak cevher yığınları halinde istiflenir. Daha sonra, siyanür liç maddesi cevher yığınlarının yüzeyine püskürtülür ve liç maddesi, sabit cevher yığını boyunca yukarıdan aşağıya doğru eşit bir şekilde süzülür, böylece altın ve gümüşün liç çözeltisine girmesine olanak tanır. Süzülmeli siyanür yığın liç işleminin genel akış şeması Şekil 5-9'da gösterilmiştir; bu şema temel olarak cevher hazırlığı, yığın liç sahasının inşası, yığın oluşturma, süzülmeli liç, yıkama ve altın ile gümüş geri kazanımını içermektedir.

Şekil 5-9: Siyanürlü yığın liç işleminin şematik diyagramı

5.4.1.1 Cevher hazırlığı.

Yığın liç işleminde kullanılan altın içeren cevherler genellikle önce kırılır. Kırma sonrası elde edilen parçacık boyutu, cevherin özelliklerine ve altın tanelerinin cevher içindeki yerleşim özelliklerine bağlıdır. Genel olarak, cevher parçacık boyutu ne kadar ince ve cevher yapısı ne kadar gözenekliyse, siyanürle yığın liç işlemi sırasında altın ve gümüş liç oranı o kadar yüksek olur. Ancak, cevher parçacık boyutu ne kadar ince olursa, yığın liç işlemi sırasında liç oranı o kadar düşük olur ve hatta liç işleminin devam etmesini engelleyebilir. Bu nedenle, genel olarak siyanürle yığın liç işlemi sırasında cevher 10 mm'nin altına kadar kırılabilir; cevherin çamur içeriği düşükse ise 3 mm'nin altına kadar kırılabilir.

5.4.1.2 Yığın liç sahasının inşası. Yığın liç sahası bir yamaçta, vadide veya düz bir arazide kurulabilir; genellikle 3% ile 5% arasında bir eğim gerektirir. Zemin temizlenip tesviye edildikten sonra, sızıntı önleme işlemi gerçekleştirilmelidir. Sızdırmaz malzemeler arasında kil ile karıştırılmış atık maden cevheri, asfalt, betonarme, kauçuk levhalar veya plastik filmler sayılabilir. Örneğin, zemin önce sıkıştırılabilir veya tokmaklanabilir, ardından polietilen plastik film veya yüksek mukavemetli polietilen levhalar (yaklaşık 3 mm kalınlığında) ya da katranlı kağıt veya suni keçe ile kaplanabilir. Su geçirmez tabaka sızdırmaz olmalı ve cevher yığınının basıncına dayanabilmelidir. Su geçirmez tabakayı korumak için, temel tabakasının üzerine genellikle ince taneli atık kaya ve 0,5–2,0 metre kalınlığında bir kaba taneli atık kaya tabakası serilir. Ardından, düşük tenörlü altın cevheri, yığını oluşturmak üzere kamyon veya maden vagonuyla yığın liç sahasına taşınır.

Cevher yığınını korumak amacıyla, su baskınlarını önlemek için yığın liç sahasının çevresine drenaj hendekleri inşa edilmelidir.

Değerli süzme çözeltisini toplamak için, yığın süzme sahasında bir toplama hendeği bulunmaktadır. Toplama hendeği genellikle plastik levhalarla kaplanmış açık bir hendektir ve cevher çamurunun çökmesini sağlamak üzere uygun bir çökeltme tankıyla donatılmıştır; böylece değerli çözelti tankına giren değerli çözeltinin berrak olması sağlanır.

Yığın liç sahası birden fazla kez veya sadece bir kez kullanılabilir. Tek kullanımlık yığın liç uygulamalarında, temel tabakası, sıkıştırılmış bir temel üzerine serilen 0,5 metre kalınlığında bir kil tabakası olabilir; bu tabaka sıkıştırıldıktan sonra, geçirimsizliğini artırmak amacıyla sodyum karbonat çözeltisiyle püskürtülür.

5.4.1.3 Yığın Oluşturma Yığın oluşturmada yaygın olarak kullanılan makineler arasında kamyonlar, paletli dozerler, vinçler ve bantlı konveyörler yer alır. Yığın oluşturma yöntemleri arasında çoklu yığın yöntemi, katmanlı yöntem, eğimli yöntem ve kaldırma yöntemi bulunur.

Çoklu yığın yöntemi: Öncelikle, kayışlı konveyörler kullanılarak cevher yaklaşık 6 metre yüksekliğinde birçok yığına istiflenir; ardından buldozerler ile bu yığınlar düzleştirilir (Şekil 5-10). Bantlı konveyörle yığın oluşturma sırasında parçacık ayrışması meydana gelir; iri parçacıklar yığının kenarına yuvarlanırken, yüzeydeki cevher buldozer tarafından ezilir ve sıkıştırılır. Bu nedenle, siyanürle liçleme sırasında kanalizasyon oluşur. Aynı zamanda, liç çözeltisi akarken, cevher yığını içinde çamur birikir ve gözenekleri kolayca tıkar. Bu durum, çözeltinin cevher yığınının içinden sızmasını zorlaştırır ve bunun yerine yığının kenarındaki iri taneli alanlardan akmasına neden olur. Bazen bu durum, cevher yığınının yamacını bile aşındırabilir; bu da düzensiz liç işlemine ve altın çıkarma oranının düşmesine yol açar.

Şekil 5-10 Çok katmanlı kazık yöntemi

Çok katmanlı yöntem: Kamyonlar veya yükleyiciler kullanarak cevheri teker teker katmanlar halinde yığınlayın ve ardından bir buldozerle düzleştirin. İstenilen yığın yüksekliğine ulaşılana kadar katman katman istiflemeye devam edin (Şekil 5-11). Bu yöntem, tane boyutu ayrışmasını azaltabilir ve yığın içindeki cevher tanelerinin daha homojen olmasını sağlayabilir. Ancak, her bir cevher katmanı kamyonlar ve buldozerler tarafından ezilip sıkıştırılabilir, bu da yığının geçirgenliğinin düşmesine neden olabilir.

Şekil 5-11, Çok Katmanlı Kazık Yöntemi

Eğim Yöntemi: İlk olarak, ağır kamyonların cevheri taşımak üzere atık kaya kullanılarak bir eğimli taşıma yolu inşa edilir. Eğim, cevher yığınından 0,6–0,9 metre daha yüksektir. Kamyonlar, liç edilecek cevheri eğimin her iki yanına boşaltır ve ardından buldozerler kullanılarak yanlar düzleştirilir (Şekil 5-12). Bu yöntemde kamyonlar cevheri ezmez veya sıkıştırmaz ve buldozerin uyguladığı basınç kamyonlarınkinden daha düşüktür; dolayısıyla cevher yığınının gözenekliliği üzerinde daha az etki yaratır. Cevher yığını tamamlandıktan sonra, atık kaya yamacı düzleştirilir ve atık kayayı gevşetmek için bir riper kullanılır. Bu yığınlama yöntemi, gözenekliliği nispeten homojen bir cevher yığını elde etmeyi sağlar, ancak daha geniş bir alan gerektirir.

Şekil 5-12: Eğim Oluşturma Yöntemi

Kaldırma Yöntemi: Cevheri yığmak için köprü vinci, düzleştirmek için ise elektrikli tırmık kullanılır. Bu yöntem, cevher yığınını sıkıştırmak için cevher taşıma makinelerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır; bu da iyi bir geçirgenlik sağlar ve liç çözeltisinin yığın içinden daha eşit bir şekilde geçmesine olanak tanıyarak daha yüksek bir liç oranına yol açar. Ancak bu yöntem, vinç raylarının döşenmesini gerektirir; bu da daha yüksek altyapı yatırımı ve daha yavaş yığın inşası ile sonuçlanır.

5.4.1.4 – Geçirgenlik ve Yıkama

Cevher yığını oluşturulduktan sonra, doymuş kireç suyu ile yıkanabilir. Yıkama çözeltisinin pH değeri 10’a yaklaştığında, sızma işlemi için bir siyanür çözeltisi verilir. Siyanür liç maddesi, yeraltı boru hatları aracılığıyla cevher yığınının yüzeyindeki dallı borulara pompalanır ve ardından püskürtücüler vasıtasıyla cevher yığınının yüzeyine eşit bir şekilde püskürtülür; böylece altın ve gümüş liç işlemi için cevher yığını boyunca eşit bir şekilde sızması sağlanır. Yaygın olarak kullanılan püskürtücüler arasında salınımlı püskürtücüler, jet püskürtücüler ve damla püskürtücüler bulunur. Püskürtücü, basit bir yapıya sahip olmalı, bakımı kolay olmalı, geniş bir püskürtme yarıçapına sahip olmalı ve homojen bir püskürtme sağlamalıdır. Buharlaşmayı ve ısı kaybını azaltmak için püskürtme damlacıkları nispeten iri olmalıdır. Çözeltme işlemi, genellikle 1,4 ile 3,4 ml/m²·s arasında bir püskürtme hızıyla, homojen ve istikrarlı bir çözelti beslemesini hedeflemelidir.

Süzme siyanür yığın liç işleminin ardından, çözelti tatlı suyla birkaç kez yıkanmalıdır. Zaman elverirse, yıkama verimliliğini artırmak amacıyla her yıkamadan sonra bir sonraki yıkamaya geçilmeden önce yıkama sıvısı tamamen boşaltılmalıdır. Yıkama için kullanılan toplam su miktarı, yıkama suyundaki buharlaşma kaybı ve atıkların su içeriği gibi faktörlere bağlıdır.

5.4.1.5 Altın ve Gümüş Geri Kazanımı Siyanürle yığın liçleme yöntemiyle elde edilen değerli metal çözeltisindeki altın içeriği nispeten düşüktür. Altın ve gümüş genellikle aktif karbon adsorpsiyonu veya çinko yer değiştirme yöntemleri kullanılarak geri kazanılabilir, ancak daha yüksek altın ve gümüş geri kazanım oranları elde etmek için aktif karbon adsorpsiyonu daha yaygın olarak kullanılır. Tipik olarak, altın ve gümüşü zenginleştirmek için 4–5 adet aktif karbon kolonu kullanılır. Desorbe edilen değerli metal çözeltisi daha sonra elektrolitik kazanım işlemine gönderilir ve elektrolitik kazanım yoluyla elde edilen altın tozu, nihai altın ürününü elde etmek üzere eritilir. Altın ve gümüşün ayrıştırılmasından sonra, siyanür konsantrasyonu ve pH değeri ayarlandıktan sonra, zayıf liç çözeltisi süzülme liç işlemi için cevher yığınına geri gönderilir.

Yığın liç işlemi sonrasında ortaya çıkan atık kaya yığını, bir ön yükleyici kullanılarak kamyonlara yüklenir ve depolama amacıyla atık sahasına taşınır. Daha sonra bu yığın, yığın liç sahasında yeniden istiflenebilir ve süzülmeye tabi tutulabilir. Tek kullanımlık olarak tasarlanan yığın liç sahalarından çıkan atık kaya, sahadan uzaklaştırılmaya gerek kalmaz ve kalıcı bir atık kaya yığını haline gelir.

5.4.2 Granülasyon-Süzülme Yöntemiyle Siyanürlü Yığın Liçleme

Liyed edilecek altın içeren cevherin tanecik boyutu ne kadar ince olursa, altın ve gümüş mineralleri o kadar tam olarak açığa çıkar ve altın ile gümüşün liyed edilme hızı o kadar artar. Bununla birlikte, daha ince tanecik boyutu, daha yüksek kırma maliyetlerine ve daha fazla miktarda ince cevher üretilmesine yol açar. Cevherdeki ince cevher, yığın liç işlemi için son derece zararlıdır. Yığınlama sırasında parçacık boyutu ayrışması meydana gelir ve süzülme sırasında ince cevher sıvı akışıyla birlikte hareket eder; bu da kolayca kanal oluşumuna neden olarak liç maddesinin cevher yığını içinde eşit bir şekilde süzülmesini engeller. Cevherin çamur içeriği yüksek olduğunda, siyanür çözeltisi cevher yığınını süzülemez ve bu da yığın liç işlemini imkansız hale getirir.

İnce cevher ve killi cevherin yığın liçleme üzerindeki olumsuz etkilerini ortadan kaldırmak amacıyla, ABD Maden Bürosu 1978 yılında ince cevher için granül yığın liçleme teknolojisini geliştirdi. Bu gelişme, ince cevherlerin (kil cevheri dahil) yığın liçle işlenmesinin imkansız olduğu durumu tamamen değiştirdi ve yığın liç teknolojisinin daha da gelişmesini sağladı. Günümüzde bu teknoloji, yalnızca ABD’deki altın madenlerinde değil, dünyanın diğer ülkelerindeki altın madenlerinde de yaygın olarak kullanılmaktadır.

c: Granül halindeki yığın liç işleminde, düşük tenörlü altın içeren cevher, altın ve gümüş minerallerini serbest bırakmak veya ortaya çıkarmak amacıyla -25 mm veya daha ince boyuta ön kırma işlemine tabi tutulur. Kırılmış cevher, kuru cevherin 2,3–4,5 kg/tonu oranında Portland çimentosu (sıradan Portland çimentosu) ile karıştırılır ve ardından karışım, nem içeriğinin 8%–16% seviyesine ulaşması için su veya konsantre siyanür çözeltisi ile nemlendirilir. Nemlendirilmiş karışım, küresel peletler oluşturmak üzere mekanik olarak çalkalanır. 8 saatten fazla bir süre boyunca katılaşmasının ardından, süzülme siyanür yığın liç işlemi için yığına gönderilir. Yığın oluşturma ve liçleme yöntemleri, geleneksel yığın liçlemeyle aynıdır. Bağlayıcı olarak kireç veya çimento kullanılarak kapsamlı karşılaştırmalı deneyler yapılmıştır. Deneyler, çimentonun kireçten daha üstün olduğunu göstermiştir; bağlayıcı olarak 2,3–4,5 kg/ton çimento eklenmesi, yüksek gözenekliliğe ve iyi geçirgenliğe sahip nispeten kararlı aglomeratlar üretir. Süzme işlemi sırasında mineral tozu yerinden oynamaz, kanal oluşumu görülmez ve ek koruyucu alkali gerekmez. Çimentonun hidrolizi 5 saat içinde başladığından,

Bu madde, cevherdeki kil silikat mineralleriyle reaksiyona girerek büyük miktarda sağlam ve gözenekli, köprü benzeri kalsiyum silikat hidratları oluşturur; bu da aglomeralara, siyanür çözeltisinin cevher yığınına nüfuz etmesine ve cevheri süzmesine olanak sağlayacak yeterli mukavemet ve gözeneklilik kazandırır. Çimento bağlayıcı tarafından üretilen aglomeratlar, katılaştıktan sonra yığın liç işlemi sırasında siyanür çözeltisiyle karşılaştıklarında çatlamazlar. Ayrıca, bağlayıcı olarak magnezyum oksit, sinterlenmiş dolomit ve kavrulmuş kalsiyum klorür kullanılarak da deneyler yapılmıştır. Deneyler, kavrulmuş dolomit ve kalsiyum klorürün etkili bağlayıcılar olmadığını göstermektedir. Cyanür çözeltisi cevher yığınına eklendiğinde, aglomeralar hızla parçalanır; bu da ince parçacıkların göç etmesine ve kanal oluşumuna yol açarak yığın liç işlemlerinin sorunsuz ilerlemesini olumsuz etkiler. Magnezyum oksit, düşük tenörlü killi altın cevherleri üzerinde güçlü bir bağlama etkisine sahiptir ve ince parçacıkların göçünü ortadan kaldırabilir; ancak ortaya çıkan aglomeralar çok büyüktür ve kanal oluşumuna yatkındır. Bu nedenle, granülasyonlu yığın liç işlemi için en iyi bağlayıcı sıradan silikat çimentosudur; bunu kireç izlemektedir.

Granülasyonda bağlayıcının rolü, ince cevherin aglomerasyonunu artırmak ve katılaşmış aglomeraların mukavemetini iyileştirmektir. Bu nedenle bağlayıcı miktarı çok önemlidir ve bu miktar, bağlayıcının türü, cevherin tane boyutu dağılımı, cevherin türü ve asitliği veya alkalinitesi ile ilgilidir ve genellikle deneyler yoluyla belirlenir. Bağlayıcı miktarı çok azsa, ortaya çıkan aglomeralar iyi bir şekilde katılaşmış olsa bile, yüksek mukavemetli aglomeralar elde etmek zordur; bu aglomeralar, süzüntü tarafından daha fazla ıslanmaya maruz kalarak liç işlemi sırasında parçalanır ve cevher yığınının geçirgenliğini azaltır. Bağlayıcı dozu çok yüksek olursa, elde edilen aglomeralar çok sağlam, sert ve yoğun olur; bu da geçirgenliğin düşmesine ve altın ile gümüşün liçlenmesini engeller.

Cevher ve çimento karışımı su veya siyanür çözeltisi ile ıslatılabilir. Deneyler, ıslatma maddesi olarak siyanür çözeltisinin kullanılmasının daha avantajlı olduğunu göstermektedir. Siyanür çözeltisi, cevher-bağlayıcı karışımını ıslatmakla kalmaz, aynı zamanda cevheri önceden liçleyerek liç döngüsünü kısaltır ve altın liçleme hızını artırır. Islatıcı madde dozu, cevherin tane boyutu dağılımı, nem içeriği ve bağlayıcı türü ile ilgilidir. Çok az islatıcı madde, ince cevher aglomeralarının oluşması için yetersiz kalırken, çok fazla islatıcı madde ise aglomeraların gözenekliliğini azaltabilir. İdeal ıslatıcı madde dozu, karışımda –1 nem içeriği elde edilmesini sağlayacak miktardır.

Islatıcı madde ile ıslatıldıktan sonra, cevher-bağlayıcı karışımı aglomerasyona gönderilir. Şu anda endüstriyel olarak iki granülasyon yöntemi kullanılmaktadır: çoklu bantlı konveyör yöntemi ve tamburlu granülasyon yöntemi. Çoklu bantlı konveyör peletleme yönteminde, her bir bantlı konveyörün boşaltma ucunda bulunan karıştırma çubukları kullanılarak konsantre siyanür çözeltisi, ince cevher ve çimento homojen bir şekilde karıştırılır ve istenen granüller oluşturulur (Şekil 5-13). Tambur peletleme yönteminde ise cevher ve ince cevher karışımı, üzerine konsantre sodyum siyanür çözeltisi püskürtülen dönen bir tambura beslenir. Tamburun dönüşü, ince cevher, çimento ve siyanür çözeltisini homojen bir şekilde karıştırarak istenen granülleri oluşturur (Şekil 5-14).

Şekil 5-13 Çok kayışlı konveyör için granülasyon yöntemi

Şekil 5-14: Tamburlu Granülasyon Yöntemi. Elde edilen granüller, oda sıcaklığında en az sekiz saat boyunca katılaşır. Katılaşma sırasında granüllerin belirli bir nem oranını koruması gerekir. Granüller çok kuru olursa, içlerinde meydana gelen hidroliz reaksiyonu durur ve bu tür granüller suyla temas ettiğinde yer yer ufalanır. Bu nedenle, sağlam ve ufalanmayan granüller elde etmek için katılaşma sırasında belirli bir nem seviyesinin korunması şarttır. Katılaşma işlemi, granülasyondan sonra ayrı olarak veya yığın liç işlemi sırasında gerçekleştirilebilir.

Granülasyonlu yığın liç işlemi sırasında, bağlayıcı olarak çimento kullanıldığı için, liç işlemi için siyanür çözeltisi kullanılırken ek koruyucu alkaliye gerek kalmaz ve liç sıvısının pH değeri yaklaşık 11 seviyesinde tutulabilir.

Deneyler ve üretim uygulamaları, ince taneli cevherin granülasyonu ve katılaştırılması için sıradan silikat çimentosu, su veya konsantre siyanür çözeltisinin kullanılmasının, cevher yığını içinden süzme reaktifinin akış hızını önemli ölçüde artırabileceğini göstermektedir. Geleneksel yığın liçleme ile karşılaştırıldığında, bu işlemin aşağıdaki önemli avantajları vardır: (1) Kil ve ince cevher içeriği yüksek ince taneli cevherlerin yanı sıra siyanürle liçlemeye uygun düşük tenörlü ince taneli altın cevherlerini de işleyebilir; (2) İnce taneli altın cevherleri, sınıflandırma yapılmaksızın doğrudan granüle edilir ve yığın liçine tabi tutulur; bu da liç maddesinin yığın içinden akış hızını büyük ölçüde artırabilir ve liç döngüsünü kısaltabilir; (3) Yığın oluşturma sırasında partikül boyutu ayrışmasını ortadan kaldırır; bu da liçleme sırasında kanal oluşumunu büyük ölçüde azaltarak liçleme maddesinin tüm yığın boyunca eşit bir şekilde geçmesini sağlar. Ayrıca, cevher partikül boyutu geleneksel yığın liçlemeye göre daha incedir, bu da altın liçleme oranını önemli ölçüde artırır; (4) Aglomeraların gözenekliliği, yığının tamamında iyi bir havalandırma sağlar; bu da çözeltideki çözünmüş oksijen konsantrasyonunu artırabilir ve altının çözünmesini hızlandırabilir; (5) Aglomeratlar yığının geçirgenliğini artırır; bu da yığının yüksekliğini uygun şekilde artırabilir, birim cevher başına ön işleme astar maliyetini düşürebilir ve kapladığı zemin alanını azaltabilir; (6) Aglomeratların gözenekliliği, liç işleminden sonra kalan siyanür liç çözeltisinin daha kapsamlı bir şekilde yıkanmasını sağlar; (7) Aglomeratlar, ince cevheri sabitleyebilir, toz içeriğini kontrol edebilir ve önemli çevresel faydalar sağlar.

Siyanürle Yığın Liçini Etkileyen Temel Faktörler Altın içeren cevherin yığın liçine uygun olup olmadığı bir dizi faktöre bağlıdır. Endüstriyel üretime geçmeden önce, cevherin yığın liçine uygunluğunu ve optimum proses parametrelerini belirlemek için genellikle bir fizibilite çalışması yapılması gerekir. Altın içeren cevherin yığın liçine uygunluğu, cevher türü, mineral bileşimi, kimyasal bileşimi, yapısı, rezervleri ve tenörü gibi faktörlerle ilgilidir. Yığın liçine uygun cevher, yeterli geçirgenliğe, yüksek gözenekliliğe, gevşek ve gözenekli bir yapıya, siyanür için zararlı safsızlıkların düşük içeriğine, ince altın parçacıklarının temiz yüzeyine ve düşük çamur içeriğine sahip olmalıdır. Yığın liçine uygun proses parametrelerini belirlemek için, optimum parçacık boyutu, siyanür liç maddesi konsantrasyonu, liç maddesi tüketimi, gerekli doymuş çözelti hacmi, koruyucu alkali türü, konsantrasyonu ve tüketimi, çözelti püskürtme yöntemi, akış hızı, liç süresi, yıkama sıvısı hacmi, yıkama sayısı ve yıkama süresi ile çözelti oksijen içeriği belirlenmelidir. Tasarımda ayrıca yığının boyutu, yığın liç sahasının konumu, alt taban malzemesi, pompaların ve depolama tanklarının konumu ile yükseltilmiş tankların konumu da dikkate alınmalıdır. Yığın liç sahasının konumunun doğru bir şekilde seçilmesi ve elverişli arazi koşullarından yararlanılması, altyapı yatırımını önemli ölçüde azaltabilir.

5.4.4 Yığın Liç Uygulamalarına İlişkin Örnekler 1986 yılı itibarıyla, Amerika Birleşik Devletleri’nde (küçük yığın liç tesisleri hariç) 17 maden, altın içeren cevheri işlemek için yığın liç yöntemini kullanıyordu; ayrıca 10 maden, daha önce yeraltında çıkarılmış atık gangu cevherini işlemek için bu yöntemi kullanıyordu. Yığın liç yöntemiyle işlenen cevherin çoğu, açık ocak madenlerinden çıkarılan yüzeyde oksitlenmiş cevherden elde edilirken, küçük bir kısmı ise yeraltından çıkarılan birincil altın içeren cevherden elde edilmektedir. Nevada eyaletinin Garden Hill kasabası yakınlarındaki Smoky Valley altın madeni, iki yıllık altyapı inşaatının ardından 1977 yılında üretime başlamış ve o yıl 1,152 ton altın üretmiştir. Maden şu anda 140 kişiyi istihdam etmekte olup, yıllık üretim hedefinin 1,71 ton altın ve 0,98 ton gümüş olması öngörülmektedir. Cevherin yıllık ortalama altın içeriği 1,03 g/t, gümüş içeriği ise 2,18 g/t'dir. Siyanür yığın liç yöntemi kullanılmakta olup, altın geri kazanım oranı 1'dir. Açık ocak cevheri, 1066 mm × 1651 mm konik kırıcı kullanılarak 178 mm'ye, ardından φ2100 mm standart konik kırıcı kullanılarak 50 mm'ye ve son olarak yığın liç işlemi için kısa konik kırıcı kullanılarak -9,5 mm'ye kırılmaktadır. Yığın liç sahasının tamamı 640 m × 86 m boyutlarında dikdörtgen bir alandır.

Temel tabakası 178 mm kalınlığındadır; bunun altında, kauçuk levhalar ve asfalttan oluşan 50 mm kalınlığında bir su geçirmez tabaka bulunur ve bunun üzerine bir başka asfalt tabakası uygulanmıştır. Cevher tozundan inşa edilen nakil yolu, asfalt yüzeyinden 660 mm daha yüksektir. Tesisin tamamı, her biri bir tarafa ve bir uca doğru eğimli beş yığın liç alanına bölünmüştür ve her alan 45.000 ton cevherin liçlenmesine elverişlidir. İşletme sırasında, liç işlemi dört alanda gerçekleştirilirken, bir cevher yığını yaklaşık beş gün süren yıkama, cüruf giderme ve yığın oluşturma işlemlerinden geçer. Liyasaj maddesi 0,045% NaCN ve 0,04% CaO içerir ve bir ana boru ile dört plastik boru vasıtasıyla her bir cevher yığınına ulaştırılır. Her plastik boru üzerinde 12 metrede bir bir Bağdat tipi püskürtücü monte edilmiştir. Püskürtücüler, 228 mm uzunluğunda, 6,35 mm çapında tıbbi hortumdan yapılmıştır ve püskürtme yarıçapı 9 metredir. Her bir cevher yığını, yaklaşık 84 nozul ile donatılmıştır; besleme hızı 2,7–3,4 ml/m²·s, püskürtme alanı 116 m² ve saatte yaklaşık 1500 litre püskürtme hacmine sahiptir. Liyas döngüsü 27 gündür. Liyas işlemi sırasında, liyas sıvısındaki altın içeriği günlük olarak izlenir. Altın içeriği belirtilen değerin altına düştüğünde, liyas ajanı kapatılır ve çözelti iki gün boyunca temiz suyla yıkanır. Liyedilen atık kaya, iki yükleme makinesi ve beş adet 15 tonluk kamyon kullanılarak atık kaya depolama alanına taşınır. Atık kaya depolama alanı, yığın liç sahasının bitişiğinde yer alır ve her bir yığın 48 saat içinde taşınabilir. Bitüm yastık tabakasını korumak için, boşaltma sırasında yığının dibinde 0,2–0,25 metre kalınlığında bir atık kaya tabakası bırakılmalıdır. Yığın liç sahasının dibinde, yastık tabakasının geçirimsizliğini kontrol etmek için derin bir kuyu bulunur; test amacıyla periyodik olarak numuneler alınır. Yığın liç işleminden elde edilen değerli sıvı, bir türbin pompası kullanılarak adsorpsiyon-desorpsiyon-aktivasyon atölyesine pompalanır. Sıvı, seri olarak bağlanmış beş adet aktif karbon adsorpsiyon tankından geçer ve yaklaşık 7,775 kg/ton altın ve gümüş içeriğine sahip altın yüklü karbon üretir. Değerli sıvı ve aktif karbon, ters akışlı olarak adsorbe edilir. Desorpsiyon için her gün 1 ton altın yüklü karbon 1 numaralı tanktan alınır; 5 numaralı tanka ise 1 ton yeni aktif karbon eklenir. Adsorpsiyonun ardından, zayıf çözeltinin sodyum siyanür ve kireç konsantrasyonları ayarlanır ve daha sonra geri dönüşüm amacıyla yığın liç sahasına geri gönderilir. Altın yüklü aktif karbon, 85°C'de 72 saat boyunca 0,1% NaCN ve 1% NaOH çözeltisi kullanılarak desorbe edilir. Desorbe edilen aktif karbon, 600°C'de dolaylı ısıtmalı bir döner fırında rejenere edilir. Rejenerasyon işleminden geçen karbon, kalsiyum karbonatı uzaklaştırmak için nitrik asit ile yıkanır ve ardından adsorpsiyon işlemine geri gönderilir. Desorpsiyon işleminden elde edilen değerli çözelti, elektrokaplama için üç elektrolitik hücreye gönderilir ve altın katotta geri kazanılır.

ABD’nin Colorado eyaletinin güneyinde yer alan Summitville altın madeni, 100 yılı aşkın bir geçmişe sahip, büyük ölçekli bir açık ocak ve yığın liç yöntemiyle altın çıkarma kompleksidir. Cevherde 1,2 g/t altın bulunurken, atık kayada 0,3 g/t altın bulunmaktadır. Cevher yatağı yaklaşık 8 kilometre boyunca kesintisizdir; bunun üçte ikisi silisli magnezya, üçte biri ise killi siltten oluşmaktadır. Açık ocaktan çıkarılan silisli topak cevher ve killi ince cevher, iki ayrı kaba eleme silosuna taşınır. Topak cevher, saatte 1200 ton kapasiteli 1260 mm × 2100 mm boyutlarında büyük bir döner kırıcı ile kırılır. Boşaltılan cevher, titreşimli elek (30 mm delik aralığı) ile elenir. Aşırı iri taneli ürün, φ2100 mm konik kırıcıya gönderilir. Kırılan cevher, -30 mm elekten gelen küçük boyutlu ürünle birleştirilir ve ara kırma silosuna gönderilir. Ara kırma silosuna girmeden önce belirli miktarda kireç eklenir. Killi ince cevher başka bir siloya gönderilir ve 75 mm'lik bir titreşimli elek ile elenir. Küçük boyutlu ürüne çimento eklenir ve üzerine su püskürtülür; ardından pelet konveyör bandı vasıtasıyla peletleme silosuna gönderilir. Büyük boyutlu ürün, çeneli kırıcı ile kırılır ve ardından topaklı cevher sistemine paralel olarak başka bir φ2100 mm konik kırıcıya gönderilir. Kırılan cevher daha sonra cevher silosuna girer. Ara kırıcının kapasitesi saatte 750 tondur ve iki kırıcının toplam kapasitesi saatte 1500 tondur. Kırma işleminden sonra cevher, yığın oluşturma amacıyla yığın liç sahasına büyük damperli kamyonlarla taşınmıştır. Yığınlar vadi doldurma yöntemi kullanılarak inşa edilmiş ve kapladığı alan 1986’daki 0,1 kilometre kare (25 akre) seviyesinden 1987’de 0,43 kilometre kare (106 akre) seviyesine yükselmiştir. Sızıntı önleme yöntemi, önce zeminin tesviye edilmesini, yol silindiri ile sıkıştırılmasını, kil serilip tekrar sıkıştırılmasını, ardından ince kum serilmesini, bunu 3 mm kalınlığında yüksek mukavemetli polietilen tabakanın izlemesini ve son olarak da cevherin polietilen tabakayı delmesini önlemek için bir yapay keçe tabakasının serilmesini içeriyordu. Bu sızıntı önleme tabakası yapısal olarak sağlam, sızdırmaz ve yük taşıyıcı nitelikteydi. Yığın yapımı için 100 tonluk damperli kamyonlar ve buldozerler kullanıldı. Parçalı cevher yığınının yüksekliği sınırsızken, taneli yığının yüksekliği genellikle 4,57 metreyi geçmiyordu. Seyreltilmiş sodyum siyanür çözeltisi, hazırlık odasından cevher yığınlarının üzerine döşenmiş serpantin borulara pompalanıyordu. Çözelti, borulardaki küçük aralıklardan püskürtülerek yığının tepesinden tabanına kadar eşit bir şekilde sızdıktan sonra altın çıkarma tesisine pompalanıyordu. Bölgedeki yağış miktarı az olduğundan 24 saat boyunca püskürtme yapılabilmekteydi. Kışlar soğuk ve karlı geçiyordu, bu da üretimi sadece altı ayla sınırlıyordu. Parçalı cevher yığınları için püskürtme oranı 2,72 ml/m²·s, granül cevher yığınları için ise 1,7 ml/m²·s'dir. Sodyum siyanür tüketimi 0,032 kg/ton olup, pH kireç ile 10,5'e ayarlanır. Altın çıkarma tesisinde beş adet aktif karbon adsorpsiyon kolonu, altın yüklü karbonun desorpsiyonu için basınçlı bir ısıtma cihazı, çinko tozu değiştirme cihazı, altın arıtma fırını ve aktif karbon rejenerasyon fırını bulunmaktadır. Tüm cihazlar boru hatlarıyla birbirine bağlanmıştır ve çeşitli ölçüm cihazları ile kontrol edilmektedir. Tesis kokusuzdur ve üretim personeli sayısı oldukça azdır. Beş karbon adsorpsiyon kolonu seri olarak bağlanmıştır. Zayıf çözelti, uygun miktarlarda sodyum siyanür ve kireç ilave edildikten sonra, liç işlemi için cevher yığınına geri gönderilir. Altın yüklü karbon, kostik sodyum siyanür çözeltisi ile ısıtma ve basınç altında desorbe edilir. Değerli çözelti, çinko tozu ile değiştirilmek üzere gönderilir, altın çamuru elde etmek için süzülür ve ardından altın arıtımı için gaz yakıtlı altın arıtma fırınına gönderilir. Desorbe edilmiş aktif karbon rejenere edilir ve yeniden kullanım için geri gönderilir. Altın çıkarma sisteminde 120 kişi çalışmaktadır; bu kişiler yılda altı ay, haftada yedi gün, günde bir vardiya ve vardiya başına 11 saat çalışmaktadır. 1986 yılında 3 milyon ton cevher işlenmiş olup, 1987 yılında 16 milyon ton cevher işlenerek yıllık 4 ton altın üretilmesi öngörülmüştür. Yığın liç liç oranı 80%–85%, toplam geri kazanım oranı ise 70%–75% idi.

ABD’deki bazı altın ve gümüş madenlerinde uygulanan yığın liç işlemlerine ilişkin teknik ve ekonomik göstergeler Tablo 5-8’de yer almaktadır.

Tablo 5-8’den devam

Ülkem, nispeten bol miktarda düşük tenörlü altın cevheri kaynaklarına sahiptir; bu kaynaklar çeşitli cevher türlerini barındırmakta ve geniş bir alana yayılmıştır. Bazı yataklarda altın tenörü daha yüksek olmakla birlikte, rezervleri az olduğundan mekanize madencilik ve zenginleştirme işlemleri zorlaşmaktadır. Bu nedenle, düşük maliyetli yığın liç yöntemi kullanılarak bu altın kaynaklarının geri kazanılması uygulanabilir bir seçenektir. 1980’lerin başından beri ülkemiz, süzülme siyanürlü yığın liç yöntemini kullanarak ilgili yataklardaki cevherler üzerinde liç fizibilite testleri gerçekleştirmiştir. Bugüne kadar, önemli sayıda geleneksel yığın liç tesisi ve bir dizi granülasyonlu yığın liç tesisi kurulmuş ve iyi ekonomik faydalar elde edilmiştir. Örneğin, Henan Eyaleti, tipik olarak her yığın başına 1200-1500 ton cevher kapasitesine sahip bir düzineden fazla yığın liç tesisi inşa etmiştir. Her bir yığın liç tesisi yılda 2-3 kez doldurulabilir; yığın oluşturma, püskürtme, yıkama ve boşaltma döngüsü yaklaşık üç ay sürer. Çoğu tesis geçici yığın liç alanları kullanmaktadır. Alanın tesviye edilip sıkıştırılmasından sonra, 0,5%-8% eğimli bir temel inşa edilir; bu temel, sızıntı olmaması için iki kat polietilen plastik film ve ardından bir kat katranlı kağıt ile kaplanır. Çimento temeller çatlamaya ve sızıntıya meyillidir. Yığın liç alanı çevresine drenaj hendekleri inşa edilmelidir. Cevher yığınının tabanına 0,2-0,3 metre kalınlığında büyük, düşük kaliteli cevher tabakası elle serilir, ardından yığın kamyonlar kullanılarak oluşturulur ve işçiler yüzeyi düzleştirir. İnşaat sırasında, ince cevher ve topak cevher katmanlar halinde yerleştirilir; çamur içeriği yüksek ince cevher tabana, daha iri topak cevher ise üstte yer alır. İnşaat sırasında cevherin sıkıştırılmasından kaçınılmalıdır. Cevher yığınının çamur içeriği yüksekse, liç çıkışına daha iri boyutlu cevher yığılmalı ve buna uygun olarak bir çökeltme havuzu inşa edilmelidir. Cevher yığını oluşturulduktan sonra, önce doymuş kireç suyu ile yıkanır. Atık suyun pH değeri 10'a yaklaştığında, yığına sodyum siyanür ve kireç karışımı püskürtülür. Liyasaj maddesi boru hattı vasıtasıyla taşınır ve bir püskürtücü kullanılarak püskürtülür; püskürtücü, homojen bir liyasaj sağlamak için liyasaj maddesini cevher yığınının yüzeyine (eğimler dahil) eşit bir şekilde püskürtür. Deşarj edilen süzüntüdeki altın içeriği 3×10⁻⁴% değerine ulaştığında, süzüntü yüksek seviyeli bir tanka pompalanır ve aktif karbon adsorpsiyon sistemine girer. Karbon adsorpsiyon sistemine giren süzüntü arıtılmalıdır. Karbon adsorpsiyonundan sonra elde edilen zayıf çözelti, sodyum siyanür ve kalsiyum oksit konsantrasyonları ayarlandıktan sonra püskürtmeli liç işlemine geri gönderilir. Karbon adsorpsiyon sistemi, Pekin Guanghua Kereste Fabrikası'ndan temin edilen GH16-A tipi aktif karbon ve Taiyuan Xinhua Kimya Fabrikası'ndan temin edilen Zx-15 tipi aktif karbon kullanılarak seri olarak bağlanmış dört adsorpsiyon kolonundan oluşur. Altın yüklü karbon, 5% NaCN + 2% NaOH karışımı kullanılarak 95℃ sabit sıcaklıkta 2-6 saat süreyle desorbe edilir ve ardından 95℃ sıcak su ile elüe edilir. Elüentin altın içeriği genellikle 300 ppm'dir. Eluent (değerli çözelti), elektrolitik hücreye gönderilerek elektrolitik altın elde edilmeden önce soğutulur ve süzülür. Altın, titanyum plaka katot (veya çelik yün katot) üzerinde pul veya topak halinde birikir, kazınarak çıkarılır ve külçeler halinde eritilir. Altın ayrıştırılmış karbon, rejenere edilip yeniden kullanılır. Elektroliz atıkları, karbon kolonu veya iyon değişim reçinesi kolonu ile arıtılır ve ardından yıkama suyu olarak desorpsiyon sistemine geri gönderilerek 19 defadan fazla yeniden kullanılır. Son olarak, deşarj edilmeden önce ağartma tozu ile işlenir. Yığın liç işleminden sonra, cevher yığını kireç suyu çözeltisiyle yıkanır. Yıkama suyu, artık altını geri kazanmak için bir karbon adsorpsiyon kolonuna gönderilir veya bir sonraki püskürtme işlemi için doğrudan bir depolama tankına boşaltılır. Yıkama atık suyundaki sodyum siyanür konsantrasyonu 0,01%'nin altında olduğunda ve altın içermediğinde, cevher yığınının üst yüzeyine uygun miktarda ağartma tozu serpilebilir; ardından, atık cevher yığını kaldırılmadan önce deşarj standardına ulaşılana kadar temiz suyla yıkanır. Boşaltma sırasında, analiz ve test amacıyla her katmandan cüruf numuneleri alınmalıdır. Ülkemdeki Linghu Altın Madeni’nde çıkarılan yüksek tenörlü cevher, tam çamur siyanürleme (carbon-in-pulp) yöntemi kullanılarak işlenmektedir. Çıkarılan düşük tenörlü cevher ve altın içeren ana kayaçların altın tenörü ton başına yaklaşık 3 gramdır ve bunlar geleneksel yığın liç yöntemi ile işlenmektedir. Her biri 1.500 ton cevher alabilen dört adet sabit yığın liç sahası bulunmaktadır. Genellikle bir yığın, püskürtmeli liç işlemi için ayrılır. Çıkarılan düşük tenörlü cevher ve altın içeren ana kaya, 250×400 mm'lik bir çeneli kırıcı kullanılarak 50 mm'ye kadar kırılır. Kırılan cevher daha sonra kamyonlar kullanılarak 3 metre yüksekliğinde kare kesitli bir kesik koni şekline yığılır. Cevher, atık suyun pH değerini 10–11’e getirmek için 5–10 gün boyunca doymuş kireç suyu ile yıkanır. Ardından, pH=10–11 aralığında 0,03%–0,05% NaCN konsantrasyonlu bir liç maddesi, 50 gün boyunca 2,78–5,56 ml/m²·s oranında cevher yığınına püskürtülür. Altın liç oranı 63,76%’dir. Bir tael altın üretiminin maliyeti yaklaşık 300 yuan olup, bunun 60%’si yeraltı madenciliği ve cevher nakliye maliyetlerinden kaynaklanmaktadır. Laowan altın madeninde birbirinden uzak dört madencilik alanı bulunmaktadır; bu alanlar çoğunlukla küçük, şekil açısından yetersiz madenlerdir ve ciddi cevher oksidasyonu ile yüksek çamur içeriğine sahiptir. 25×16 metre boyutlarında kalıcı bir yığın liç sahası inşa edilmiş, bu saha moloz beton harcı ile doldurulmuş ve betonla kaplanmıştır. Cevher, %–% oranında ince parçacıklar içermektedir; bu parçacıklar, yığın oluşturma sırasında tabanda 2,27 metre yüksekliğe kadar istiflenmektedir. Yığının altın içeriğini garanti altına almak için karışık cevher yöntemi kullanılmaktadır. Yığına giren ham cevherin ortalama tenörü 2,24 g/t’dir. Cevher nispeten asidiktir ve liç suyu zayıf asidiktir (pH=6). Yıkama suyu, az miktarda kostik soda çözeltisi içeren doymuş kireç suyudur ve yıkama işlemi 15 gün sürer. Liç maddesinin uygulanması için mobil ve sabit püskürtücüler kullanılır; püskürtme oranı 4 litre/saat·tondur. 51 günlük püskürtmeli liç işleminin ardından altın liç oranı 75,44% olur ve değerli metal çözeltisindeki en yüksek altın içeriği 104 ppm'ye ulaşır. Adsorpsiyon için 600 litre/saat akış hızında dört adet karbon adsorpsiyon kolonu kullanılır. Püskürtmeli liç işleminden sonra, atıklar, kullanılan siyanür miktarının 16 katı olan ağartma tozu ile işlenir. Yığın yıkama süresi 7 gündür. Bu cevherdeki her bir tael altın için yığın liç maliyeti 349 yuan'dır.