Manganlı Demir Cevherinden Yüksek Tenörlü Mangan (Mn) ve Demir (Fe) Kazanımı İçin Bir Üretim Yönteminin Geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, bir manganlı demir cevherinden indirgeyici asit liçi, çöktürme, karbotermal indirgeme ve manyetik ayırma yöntemleri kullanılarak yüksek tenörlü mangan ve demir içeren konsantreler ayrı ayrı elde edilmiştir. Öncelikle manganın seçimli olarak çözündürülmesi işlemlerinde sülfürik asit (H2SO4), hidroklorik asit (HCI) ve nitrik asit (HNO3); indirgeyici olarak değişen miktarlarda tartarik asit (C4H6O6), oksalik asit (C2H2O4), sitrik asit (C6H8O7), glikoz (C6H12O6), sükroz (C12H22O11), maleik asit (C4H4O4), asetik asit (CH3COOH) ve biyokütle ilaveleriyle test edilmiştir. Daha önce cevherden manganın seçimli kazanımı için uygulanmamış olan H2SO4 + biyokütle ve HCI + tartarik asit liç sistemleri kullanılarak % 98 üzerinde Mn seçimli olarak çözeltiye alınmıştır. Liç sistemlerinin çözünme kinetikleri ayrıca irdelenmiş ve manganın çözünme reaksiyonlarının kimyasal kontrollü olduğu saptanmıştır. Liç çözeltilerinden iki aşamalı çöktürme işlemleriyle Mn içeriklerin hidroksit ve karbonat formunda kazanımı yüksek verimlerle sağlanmıştır. Karbonat formunda çöktürme işlemlerinde Taguchi deneysel tasarım yönteminden yararlanılarak çöktürme koşulları değerlendirilmiştir. Karbonat formunda çöktürme işlemlerinde optimum şartlarda çöktürülen malzemenin kalsinasyonuyla 132,55 m2/g özgül yüzey alanı ve 142,2 nm?den küçük parçacık boyutuyla düşük sıcaklıkta (5 K) ferromanyetik davranış gösterebilen %97,48?i Mn3O4?ten oluşan malzemeler elde edilmiştir. HCI + tartarik asit liç sisteminden elde edilen demirli liç kalıntıları taşkömürü ile manyetite indirgenirken, H2SO4 + biyokütle liç sisteminden elde edilen liç kalıntılarının indirgenmesinde ilave indirgeyici kullanılmamış ve liç işleminde çözünmeyen biyokütlenin karbon sağlayıcı görevi üstlenmesi sağlanmıştır. Manyetite dönüştürülen malzemelerin manyetik özellikleri manyetik histerezis (M-H) eğrileri yardımıyla incelenmiştir. Her iki liç sisteminden elde edilerek demir içeriklerinin manyetite dönüşümü sağlanan liç kalıntıları düşük ve yüksek alan şiddetli manyetik ayırıcılarda testlere tabi tutularak yüksek tenörlü demir konsantrelerinin yüksek kazanma verimleriyle kazanımı sağlanmıştır. Deneysel çalışmaların sonucunda manganlı demir cevherlerinden yüksek tenörlü demir ve mangan kazanımı için önerilebilecek iki farklı akım şeması oluşturulmuştur.