Genel Kimyasal Metalurji KİMYASAL METALURJİ KİMYASAL METALURJİ İçerik İçerik Giriş Introductory Overview Cevher, Enerji Kaynakları ve Katkılar Ores, Energy Sources,Auxiliaries Cevher Yatakları ve Üretici Ülkeler Ores, Deposits, Countries Enerji Kaynakları Energy Sources Katkılar Auxiliary Materials Cevher Hazırlama Ore Dressing Redüksiyon’a Hazırlık Preparation for Reduction Kavurma Roasting Agglomerasyon (Yüzey Büyütme, Topaklama) Agglomeration Çözümlendirme, Liçleme Leaching Çöktürme, Uçurma, Konsantre Temizleme Digestion Redüksiyon Reduction Termodinamik Thermodynamics Karbon ile Redükleme Teorisi Theory of Reduction with Carbon Yüksek Fırında Redükleme Carbothermic Reduction in Blast Furnaces Redüktant Olarak Gazların Kullanımı Gases as reductants Redüktant Olarak Metallerin Kullanımı Metals as reductants Kavurma Redüksiyon Prossleri (Direkt Redüksiyon) Roast Reaction Processes Termik Ayrışma ile Redüksiyon Reduction by Thermal Decomposition Redüktant Olarak Elektrik Enerjisi Kullanımı Electric Current as Reducing Agent Sulu Çözeltiler Aqueous solutions Ergimiş Tuz Çözeltileri Molten salt electrolysis Rafinasyon Refining Segregasyon, Zon Ergitme Liquation, incl. Zone Refining Selektif (Seçici) Oksidasyon Selective Oxydation Desoksidasyon und Gaz Giderme Deoxydation and Degassing Selektif Seçici) Bileşik Oluşturma Selective Compound Formation Selektif Seçici) Uçurma Selective Volatilization Elektrolitik Rafinasyon Electrolytic Refining Sulu Elektroliz Aqueous electrolysis Ergimiş Tuz Çözeltileri ile Elektroliz Molten (fused) salt electrolysis Recycling (Geri Dönüşüm) Recycling Metalurji ve Çevre Environmental Protection Metal Üretimi ve Kullanımı Metal Production and Consumption GİRİŞ Demir Dışı Metaller ve Ekstraktif Metalurji • ÖNEMLİ METALLER : Al, Cu, Zn, Pb • KİMYASAL METALURJİ – ANORGANİK KİMYA – FİZİKOKİMYA – FİZİK – PROSES TEKNİKLERİ – İŞLETME VE ORGANİZASYON – GENEL VE ÜLKE EKONOMİSİ EN ESKİ METAL ÜRETİMİ : Cu Dünyada bilinen en eski bakır işlemesi ve bakır eldesi Ergani’de (Ergani-Maden) uygulanmıştır. Burada 1960 yıllarına kadar % 9 tenörlü cevherler işleniyordu. Eski atıklarda tenörün % 4 olması burada bir zamanlar % 15 tenörlü bakır cevheri olduğunu göstermekte ve hatta nabit bakırdan yapılma kalıntılar Dicle nehri kıyılarında bulunmuş ve bunların M.Ö. 7000 yılına kadar uzandığı belirlenmiştir. Kıbrısta bakır, M.Ö. 3000 yıllarından beri işletilmekte hatta bakırın (copper) ismi de adanın isminden, latince “aes cyprium (Kıbrıs metali)” ve oradan bozulan cuprium’dan gelmektedir. Kıbrıs ile Ergani ve Dicle nehri civarındaki yatakların benzer oluşumlar ile meydana geldiği yönünde araştırmalar bulunmaktadır. Genel Metal Kazanım Proses Akışı Genel Metal Kazanım Proses Akışı CEVHER, ENERJİ KAYNAKLARI VE KATKILAR ÜRETİLEN ÖNEMLİ METALLER ORTALAMA İŞLEME SINIRLARI MİNERALLER . İLE İŞARETLİ OLANLAR BİLİNMELİ MİNERALLER (DEVAM) Önemli Mineraller (Bileşiklere göre) Önemli Mineraller (Bileşiklere göre) ÖNEMLİ METALLERİN MİNERAL ÖNEMLİ METALLERİN MİNERAL KAYNAKLARI KAYNAKLARI ÜRETİCİ ÜLKELER VE CEVHER ÜRETİMLERİ Dünya Boksit Üreticileri Dünya Boksit Üreticileri Boksit, Aluminyum Üretim Bölgeleri Boksit, Aluminyum Üretim Bölgeleri ENERJİ KAYNAKLARI, PAYLARI SteinKohlenEinheit KULLANILAN KATKILAR CEVHER HAZIRLAMA KIRMA VE ÖĞÜTME • KIRMA : 1000-100 mm (Çeneli, Çekiçli ve Döner kırıcılar) • Kaba Kırma : 0.2-0.5 KWh/t İnce Kırma : 0.5-2 KWh/t • ÖĞÜTME : 100-birkaç mm (Konik, Merdaneli ve Çekiçli öğütücüler) • Öğütme : 1-10 KWh/t • İNCE ÖĞÜTME : <0.1 mm (Bilyalı, Çubuklu Değirmenler –ıslak veya kuru-) • İnce Öğütme : >100 KWh/t Ayırma Ayırma • • Eleme (Tane Boyutuna Göre Ayırma) Eleme (Tane Boyutuna Göre Ayırma) • • Manyetik Özelliklere Göre Ayırma Manyetik Özelliklere Göre Ayırma (Manyetik Seperasyon) (Manyetik Seperasyon) • • Yüzey Özelliklerine Göre Ayırma Yüzey Özelliklerine Göre Ayırma (Flotasyon) (Flotasyon) ELEME ELEME Manyetik Seperasyon Manyetik Seperasyon Non-magnetic surface Magnetic surface W eak magnetic and non-magnetic part Medium magnetic part Non Magnetic Part (NM) Magnetic Part (M) Strong magnetic part Drum- blade gap Blade Ore feeding grain fallFlotasyon Flotasyon FLOTASYON FLOTASYON FLOTASYON FLOTASYON Flotasyon Flotasyon Redüksiyon Hazırlama Redüksiyon Hazırlama • • Kavurma Kavurma • • Peletleme, Sinterleme Peletleme, Sinterleme • • Çözümlendirme (Liçleme) Çözümlendirme (Liçleme) • • Çöktürme, Buharlaştırma, Çöktürme, Buharlaştırma, Konsantre veya Çözelti Temizleme Konsantre veya Çözelti Temizleme KAVURMA KAVURMA Serbest Enerji Değişimleri Serbest Enerji Değişimleri Kavurma Reaksiyonları Kavurma Reaksiyonları Kavurma Reaksiyonları Kavurma Reaksiyonları ÇOK KATLI KAVURMA FIRINI ÇOK KATLI KAVURMA FIRINI a) a) Cevher Girişi Cevher Girişi b) b) Çevresel Fırın Çevresel Fırın c) c) Döndürme Döndürme d) d) Döndürme Dişlisi Döndürme Dişlisi e) e) Baca Yolu Baca Yolu f) f) Baca Çıkışı Baca Çıkışı AKIŞKAN YATAK AKIŞKAN YATAK 1) 1) Bunker Bunker 2) 2) Dağıtıcı Dağıtıcı 3) 3) Giriş Giriş 4) 4) Çıkış Çıkış 5) 5) Eşanjör Eşanjör 1) 1) Kavurma Kavurma 2) 2) Reaksiyon Haznesi Reaksiyon Haznesi 3) 3) Ek Hava Girişi Ek Hava Girişi 4) 4) Ön Filtre Ön Filtre 5) 5) Soğutma Soğutma KURŞUN KONSANTRELERİNİN KURŞUN KONSANTRELERİNİN SİNTERLENMESİ SİNTERLENMESİ SİNTER BANDI, KESİT SİNTER BANDI, KESİT • • Sinter Bileşimi Sinter Bileşimi – – % 40 % 40- -50 Pb 50 Pb – – % 2 % 2- -10 Zn 10 Zn – – % 1 % 1- -2 S 2 S – – Ve FeO, CaO, SiO2 Ve FeO, CaO, SiO2 SİNTER BANDI, SICAKLIK DAĞILIMI SİNTER BANDI, SICAKLIK DAĞILIMI SİNTER ÖZELLİKLERİ SİNTER ÖZELLİKLERİ • • Şaft fırını için poröz ve kırılmaya dayanıklı Şaft fırını için poröz ve kırılmaya dayanıklı • • Konsantre için yüksel metal oranı Konsantre için yüksel metal oranı • • Konsantre için ön kavurma Konsantre için ön kavurma • • Atmosfer kontrolu için sinterlenmiş geri Atmosfer kontrolu için sinterlenmiş geri dönüşüm dönüşüm • • Gerekli havadan daha fazla hava Gerekli havadan daha fazla hava (soğutma için) (soğutma için) Basınçlı Sinterleme Basınçlı Sinterleme Peletleme Peletleme Tambur Tambur Tepsi Tepsi Tambur Peletleme Tambur Peletleme Briketleme Briketleme a) a) Kok ve Bağlayıcı Kok ve Bağlayıcı b) b) Dağıtıcı Dağıtıcı c) c) İtici İtici d) d) Briket Haddesi Briket Haddesi e) e) Briket Briket Liçleme Liçleme Me Me- -H2O Sistemi H2O Sistemi İn Situ (Yerinde) Liçleme İn Situ (Yerinde) Liçleme Liçleme için Cevher Liçleme için Cevher Basınçlı Yerinde Liçleme Basınçlı Yerinde Liçleme Botiç Liçleme Botiç Liçleme Karıştırmalı ve Paçuka Liçleme Karıştırmalı ve Paçuka Liçleme Liç ile Bakır Kazanımı Liç ile Bakır Kazanımı Yerinde Karıştırmalı Liç Prosesi Özet Veriler Liç Prosesi Özet Veriler Çinko Cev. Liç ve Metal Kazanımı Çinko Cev. Liç ve Metal Kazanımı Katyonların Standart Potansiyelleri Katyonların Standart Potansiyelleri Bakır Hidrometalurjisi Bakır Hidrometalurjisi Aluminyum Aluminyum Al Al 2 2 O O 3 3 üretimi için Bayer Yöntemi üretimi için Bayer Yöntemi Bayer Prosesi (Al Bayer Prosesi (Al 2 2 O O 3 3 Üretimi) Üretimi) Bayer prosesi akım şeması Bayer prosesi akım şeması Boru Reaktörü Boru Reaktörü Akışkan yatakta Kalsinasyon Akışkan yatakta Kalsinasyon REDÜKSİYON REDÜKSİYON Boudourd Diyagramı Boudourd Diyagramı Ham Demir ve Kurşun Ham Demir ve Kurşun Karşılaştırması Karşılaştırması Kurşun Curufu Kurşun Curufu Ham Kurşun Ham Kurşun Ham Demir ve Kurşun Yüksek Fırınları Ham Demir ve Kurşun Yüksek Fırınları Ham Demir ve Kurşun Ham Demir ve Kurşun (Karşılaştırma) (Karşılaştırma) IS IS – –Imperial Smelting Imperial Smelting- - Fırını Fırını Pb Pb- -Zn Sistemi Zn Sistemi Kalay Fırını Kalay Fırını Aluminyum Elektrolizi Aluminyum Elektrolizi • • 1 ton aluminyum için 4 ton boksit, 70 kg kriyolit, 450 kg 1 ton aluminyum için 4 ton boksit, 70 kg kriyolit, 450 kg C anot ve 56 109 J enerjiye gerek vardır C anot ve 56 109 J enerjiye gerek vardır