Ekonomik Metalurji - Dr. Rıdvan Yamanoğlu

Ekonomik Metalurji
Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU
2012
Ders İçeriği
Metalurji tanım ve sınıflandırma
Dünyada ve Türkiye’de üretilen madenler
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Tenör ve Rezerv Saptanması
Birimler
Cevher Hazırlama
Cevher Hazırlamada Metalurjik Faktörler
Fizibilite Etüdü ve Karlılık
Maden ve Metal Piyasası
Soy Metaller
Metalurjik Hammadde ve Ürünler
Yüksek Sıcaklık Metalleri
Düşük Sıcaklık Metalleri
Endüstriyel Hafif Metaller
Diğer Metaller
Yarı Metaller ve Metalik Olmayan Elementler
Ekonomik Metalurji
Giriş – Metalurji - Maden
Metalurji
Metal ve alaşımların, cevher veya metal içeren hammaddelerden, kullanım sürecine uygun
kalitede üretilmesini, saflaştırılmasını, alaşımlandırılmasını, şekillendirilmesini, korunmasını,
ve "üretim - kullanım" ömrü içindeki çevresel kaygı ve sorumlulukları da dikkate alarak
insanların ihtiyaçlarına cevap verecek özellikte ve biçimde hazırlanmasını hedef alan bir
bilim ve teknoloji dalıdır.
Ekonomik Metalurji
Giriş – Metalurji - Maden
Maden
Maden, diğer adıyla cevher yer kabuğunda doğal etkenlerle oluşan,
ekonomik yönden değer taşıyan minerallere verilen addır. Her maden
(cevher) bir mineraldir, ancak her mineral cevher değeri taşımaz. Bir
mineralin cevher değeri taşıması için piyasa şartları gibi bir takım ekonomik
etkenlerce belirlenen tenör değerlerine sahip olması gerekir.
Madenlerin ekonomiye kazandırılması süreci, jeoloji, maden ve metalurji ve
malzeme mühendislerine kadar çeşitli mühendislik dallarında çalışan
mühendisleri içine alan uzun bir süreçtir. Birçok maden çeşidi vardır.
Bunlardan yüzeye yakın olanlar açık işletme, derindekiler ise kapalı işletme
teşekkülleri ile çıkartılır.
Ekonomik Metalurji
Giriş – Metalurji - Maden
Tüm sanayi dallarının ürünlerinde veya kullandıkları araç ve gereçte,
doğrudan veya dolaylı olarak maden ürünlerine ihtiyaç vardır.
Seramik, metalurji, cam ve refrakter sanayileri ve inşaat sektörü başta olmak
üzere, boyalar, aşındırıcılar, değerli taşlar, elektronik ve kimya endüstrilerinin
en önemli girdisi madenlerdir.
Dolayısı ile Endüstriyel Gelişmenin Temelinde, yerkabuğunda maden
yatakları şeklinde zenginleşmiş minerallerin ve yararlı kayaçların bir plana
göre aranması, üretilip nakledilmesi ve hazırlanması vardır.
Türkiye’nin Maden Gerçeği ve Öneriler, TÜGİAD, www.tugiad.com.tr,
Ekonomik Metalurji
Giriş – Metalurji - Maden
Mineral
(doğal olarak oluşur, herhangi bir parçası bütününün özelliklerini taşır, belirli bir kimyasal formulü
vardır, katı haldedirler. Hematit Fe2O3
Dünya kabuğunu teşkil eden ve doğal olarak belirli bir kimyasal yapıdaki homojen maddelere mineral
denir.
Beyaz, kalsit
Metalik gri: galenit
Açık mor: florid
Kuvars, Myanmar da
Minerals, Issue #4, The Collector’s Newspaper 2012
Ekonomik Metalurji
Endüstride
Giriş – Metalurji - Maden
ekonomik şekilde üretime yarayan minerallere cevher adı verilir.
Cevher
ve mineral terimlerini birbirinden iyice ayırmakta fayda vardır. Her cevher
bir veya birden fazla mineral ihtiva eder. Fakat her mineralizasyon cevher vasfında
olmak durumunda değildir.
Bu
arada mineralojik açıdan cevher deyimi ile metalurjik açıdan cevherden
anlaşılan husus arasında da farklılık vardır. Mineralojik anlamda cevher tarifi
teknolojik faydalanma imkanını kapsamaz. Metalurjik açıdan tarifinde ise teknolojik
faydalanma temel kriterlerden biridir.
Ekonomik Metalurji
Giriş – Metalurji - Maden
Cevher, herhangi bir metalin minerallerini içeren ve ekonomik değeri olan
kayaçtır. Bir kayacın cevher olabilmesi için ekonomik değeri olması kritiktir.
Örneğin bir altın rezervi için, üzerinde yapılan fizibilite çalışmalarının ardından
eğer o rezerv kar edilebilecek şekilde işletilebilecekse, yani ekonomik değeri
varsa, rezervdeki altından "altın cevheri" olarak bahsedilebilir. Değerli olarak
bilindiği halde ekonomik olarak işletilemediği, yani cevher sıfatını alamadığı için
ayaklarımızın altında yatan yüz binlerce ton rezerv vardır. Örnek
(Fe2O3,SiO2,Al2O3, )
Amethyst
Hematite
Ekonomik Metalurji
Giriş – Metalurji - Maden
Maden Yatağı
Yer kabuğunu meydana getiren kayaçlar içinde normal bir dağılım gösteren çok sayıda
mineralden bazılarının miktar, zaman ve yerel koşullarına göre teknik ve ekonomik
açıdan kendilerinden faydalanılabilecek durumda yüksek yoğunlaşma gösterdikleri
yerlerdir.
http://www.sro.wa.gov.au/collection/mining-records
Ekonomik Metalurji
Metalurji Sınıflandırma
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Metalurji Sınıflandırma
Üretim
Metalurjisi (Ekstraktif Metalurji) ve Fiziksel Metalurji (Malzeme Bilimi)
Metalurji, konusu itibarıyla, üretim metalurjisi (Ekstraktif metalürji ya da Kimyasal metalurji)
ve fiziksel metalurji (Malzeme bilimi) olmak üzere iki ana dala ayrılabilmektedir. Üretim
metalurjisi, gerek doğada mevcut cevherlerden, gerekse metal içeren hammaddelerden
veya ikincil kaynaklardan (hurda, artıklar, baca tozları, vs.) fiziksel ve kimyasal yöntemlerle
saf metallerin veya alaşımların üretimi konularını kapsar.
Öte yandan Malzeme Bilimi, metallerle birlikte seramikleri (porselen, fayans, tuğla, kiremit,
cam, ateş tuğlası, refrakter malzemeler, özel sermetler, vb. malzemeleri), organik yapı
malzemelerini (bilhassa polimerler gibi plastikleri, kauçuk maddesini), çimento, ahşap, fiber
ve kompozit malzemeleri, elektrik-elektronik ve manyetik malzemelerini, dişçilik ve tıpta
kullanılan malzemeleri, yakıt malzemelerini ve bunların özelliklerinin geliştirilmesini ve
üretimini inceleyen bilim dalıdır.
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Üretim Metalurjisi (Ekstraktif Metalurji)
Cevher
hazırlama (oksit ve sülfür bileşikleri)
Pirometalurji
Hidrometalurji
Elektrometalurji
Üretim metalurjisi, cevher hazırlama aşamasından başlayarak, pirometalurjik, hidrometalurjik ve
elektrometalurjik yöntemler uygulamak suretiyle metalin cins ve özelliğine uygun işlemler seçmekte ve
diğer endüstrilerde kullanılmaya elverişli saf metaller veya alaşımlar üretmektedir.
http://asiancorrespondent.com/44963/china-shrinks-rare-earths-export-quota
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Cevher Hazırlama
Bir cevherdeki çeşitli mineralleri, kimyasal
yapılarını bozmadan, endüstrinin ihtiyaçlarını en
iyi karşılayabilecek hammadde haline getirmek
ve ekonomik değeri olanlarla olmayanları
birbirinden ayırmak için yapılan işlemlerin
tümüdür.
http://www.infomine.com/minesite/minesite.asp?site=northparkes
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Cevher hazırlamanın amaçları
Ekonomik Amaç
Kuşkusuz metal üretiminde kullanılacak cevher
içerisinde istenen mineraller yanında istenmeyen
mineraller de mevcuttur. Cevherin bu haliyle
kullanılması başta nakliye olmak üzere metalin üretim
maliyetini
önemli
ölçüde
artıracaktır.
Bu
olumsuzlukları gidermek ve daha ekonomik bir üretim
için mümkünse cevherin çıkartıldığı yerde cevher
hazırlama uygulamaları ile gerekli ve gereksiz
malzemelerin birbirinden ayrılması gerekir.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Cevher hazırlamanın amaçları
Teknolojik Amaç
Cevher içerisindeki bazı maddeler daha sonraki
teknolojik uygulamalar için problem oluşturabilir.
Bunun için başlangıçta bu maddelerin ortamdan
mümkün olan ölçülerde uzaklaştırılması gerekir.
Ayrıca maden ocaklarından çıkarılan cevherler
boyut ve şekil bakımından bu haliyle doğrudan
üretime uygun olmayabilir. Bu nedenle gerekiyorsa
boyut küçültme (kırma ve öğütme işlemleri),
gerekiyorsa
boyut
büyültme
(aglomerasyon
uygulamaları)
gibi
ön
hazırlık
işlemleri
uygulanmaktadır. Cevherin toz halde veya
gereğinden daha büyük blok parçalar şeklinde
olması indirgeme reaksiyonlarında problem teşkil
edecektir.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Cevher hazırlama kademeleri
Cevher hazırlama temel olarak iki kısımdan oluşur
a. Cevherdeki minerallerin serbest hale getirilmesi
b. Minerallerin konsantre edilip atık maddelerden ayrılması
Bir cevher içerisinde istenen ve istenmeyenler olmak üzere birden fazla mineral türü
bulunabilir. Bunları birbirinden ayırabilmek için serbestleşme boyutu denen boyuta kadar
kırma ve öğütme işlemleri ile boyut küçültme işlemine tabi tutulması gerekir. Boyut
küçültme işlemi temel olarak üç maksada yönelik olarak yapılır.
a. Cevherin gerekli ve gereksiz kısımlarını birbirinden ayırabilmek için fiziki serbestleşmeyi
sağlamak
b. Cevheri zenginleştirme cihazının kabul edebileceği boyuta getirmek.
c. Endüstrinin istediği özelliklere uygun hammadde haline getirmek
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Boyut küçültme (Kırma ve Öğütme)
Kırma
Katı
bir maddenin mekanik kuvvetler etkisiyle daha küçük parçalara bölünmesi işlemidir. Teknolojide
kırma, kaba (50 mm’den büyük) ve ince kırma (50-5 mm) şeklinde uygulanır. Kırma parçalanacak
malzemenin sert yumuşak veya lifli yapıda olmasına göre; basınç, darbe ve çarpma tipi kuvvetler
yaratan cihazlarda gerçekleştirilir.
Basma yükü altında cevherin kırılması.
a) Yüksüz, b) Elastik gerilim altında, c) Çatlak oluşumu, d) Kırık parçacıklar.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Boyut küçültme (Kırma ve Öğütme)
Kırma
Katı
bir maddenin mekanik kuvvetler etkisiyle daha küçük parçalara bölünmesi işlemidir. Teknolojide
kırma, kaba (50 mm’den büyük) ve ince kırma (50-5 mm) şeklinde uygulanır. Kırma parçalanacak
malzemenin sert yumuşak veya lifli yapıda olmasına göre; basınç, darbe ve çarpma tipi kuvvetler
yaratan cihazlarda gerçekleştirilir.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Kırıcı çeşitleri
Merdaneli Kırıcı
Çeneli Kırıcı
Sert çeneler siyah renkte gösterilmiştir.
Çekiç Kırıcı
Cevherlerin kırma işlemleri değişik konstrüksiyonlarda imal edilmiş kırıcılarda yapılmaktadır.
Bu kırıcıların laboratuar tipinden sanayi tipine kadar çeşitleri mevcuttur.
En büyük tipleri saatte 500 tona kadar cevher kırabilmektedir. Bu kırıcının küçültme oranı 4’ten 10’a
kadar değişmektedir.
Dakikadaki vurma sayısı 60 ila 360 arasında değişmektedir
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Kırıcı çeşitleri
bauxite ore
http://www.crushingprocess.com/africa-mining/bauxite-ore-crusher-for-guinea/
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Kırıcı çeşitleri
http://www.mclanahan.com/index.php?page=mineral-double-rolls
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Kırıcı çeşitleri
http://www.goldcrusher.com/tag/gold-ore-crushing-equipment/
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Öğütme
Malzeme boyutunu 5 mm’nin altına indirme işlemine öğütme adı verilir. Öğütme işlemleri 5-0,5 mm
arasında kaba 500-50 μm arasında ince öğütme olarak ikiye ayrılır. 50-5 μm tane boyutu aralığında
yapılacak öğütmeler çok ince öğütme, 5 μm altındaki öğütmeler kolloid öğütme olarak sınıflandırılır.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Mekanik Yöntemler - Öğğütme
Öğütme: sert bilyeler, çubuklar veya çekiçler ile yapılan mekanik darbe işlemidir.
Gevrek malzemeler için kullanılır.
Kavanoz tipi değirmen
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Mekanik Yöntemler
Öğütme:
2Er
σ=
D
Darbe gerilmesi malzemedeki kusurlara bağlıdır.
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Mekanik Yöntemler
Öğütme:
Sünek malzemeler için uygun değil.
Çözüm?
Titanyum örneği... Hidrür oluşumu
Hidrürlenmiş Nb
Ekonomik Metalurjisi
Mekanik Yöntemler
Öğütme:
Hidrürlenmiş Nb tozu
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Mekanik Yöntemler
Öğütme:
Kavanozun dönme hızı önemli.
Enerjinin büyük bir kısmı ses ve ısıya dönüşür, verim düşük
En uygun öğütme için:
Bilya çapı malzeme çapının yaklaşık 30 katı
Bilyalar kavanozun yarısını doldurmalı
Öğütülecek malzeme kavanozun yaklaşık %25’ini doldurmalı
Elde edilen malzeme sert, düzensiz şekillidir.
Özellikle toz topaklarının dağıtılması amacıyla kullanılır
Borürler, karbürler, nitrürler, oksitler, intermetalikler bu yolla üretilebilir.
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Mekanik Yöntemler
Öğütme:
Mekanik ayırma sonucunda bir tozun partikül boyut dağılımında değişim. a orjinal partikül boyut dağılımı; b, c
ve d öğütme süresinin artmasıyla partikül boyut dağılımında meydana gelen değişim (b>c>d).
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Sınıflandırma
Kırılmış veya öğütülmüş cevherin sınıflandırılması elekler veya diğer sınıflandırıcılarda yapılır. Genellikle
parçacık boyutu 30-40 mm’den 1 mm’ye kadar olan malzemeler eleklerle sınıflandırılırken 1 mm’nin
altındaki boyutların sınıflandırılmasında su veya hava gibi akışkanlardan istifade edilen diğer
sınıflandırıcılar kullanılmaktadır. Sınıflandırmanın temel maksatları şu şekilde sıralanabilir.
- Cevheri cevher zenginleştirme yöntemine uygun gelecek şekilde sınıflamak
- Kırma ve öğütme devresini kontrol etmek
- Endüstrinin istediği özelliklerde ürün elde etmek.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Sınıflandırma, Eleme
Eleme,
kırılan veya öğütülen malzemeyi tane boyutuna göre sınıflandırmak için mekanik kuvvetler
yardımıyla delik boyutu ve sayısı standart olan bir ortamdan (elek) geçirme işlemidir.
Cevher
hazırlama tesislerinde eleme sabit veya hareketli sistemlerde yapılır.
Sabit
eleme için eğimli ızgaralar kullanılmaktadır. Ancak çoğu kere ızgaralara tıkanmaları önlemek için
mekanik bir hareket verilir. Hareketli eleklerden tambur elekler ve titreşimli eleyiciler geniş uygulama
alanları bulmaktadırlar.
Laboratuarlarda
yapılan küçük çaplı eleme işlemlerinde 50 gr numune için eleme süresi 15 dakikadır.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Zenginleştirme
Zenginleştirme, değerli mineralleri değersiz olanlardan ayırma işlemidir. Bu ayırma işlemi
minerallerin fiziksel ve kimyasal farklılıklarından istifade etmek suretiyle yapılmaktadır.
Zenginleştirme işlemi sonucunda kazanılan değerli ürüne konsantre değersiz ürüne ise atıık
denmektedir.
Cevher zenginleştirmek suretiyle değerli mineraller daha az bir kitlede toplanmış olurlar. Böylece;
nakliye, ergitme masraflarından da tasarruf sağlanacağı gibi zararlı olan bazı yabancı maddeler
metal taşıyan kitlelerden ayrılmış olur ve daha sonraki ergitme işlemlerinde yapılacak cürufta daha
az metal kaybı verilmiş olur.
Cevher zenginleştirme metotları tatbik edilmemiş olsaydı, halen çalışılan bir çok madenler cevher
yatağı vasfını kazanamazdı. Konsantrelerin direkt olarak ergitilmesi, cevhere nazaran tonajın çok
azalması ve metal tenörünün yükseltilmesi neticesi kazanç sağlamaktadır. Aynı zamanda ergime
safhasında kullanılan katık maddelerinin tüketimi de çok azalmış olacaktır.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Zenginleştirme
Ayırıcılar
Flotasyon, günümüzde kullanılan en yaygın cevher zenginleştirme metotlarından biridir. Bu
yöntemle yeterli tane boyutuna getirilmiş düşük tenörlü cevherlerden, ekonomik olarak metal üretimi
yapılabilecek tenörde konsantreler elde etmek mümkündür.
Flotasyonla
cevher zenginleştirmenin temel prensibi, ince öğütülmüş malzemeyi suyla karışım haline
getirmek, ilave kimyasal maddelerle değerli yada gangı (atık) yüzey kimyası açısından hidrofob (suyla
ıslanmayan) veya hidrofil (suyla ıslanan) yapmak ve hidrofob ürünü pulp içinde yaratılan hava
köpükleriyle yüzdürmektir. Yüzdürülecek cevherin tane boyutu minerallerin yoğunluk ve özelliklerine
bağlıdır. Genellikle 0,20-0,04 mm civarında öğütülmüş cevherler başarıyla yüzdürülebilmektedirler.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Ekonomik Metalurjisi
Üretim Metalurjisi
Cevher hazırlama
Pirometalurji
Hidrometalurji
Elektrometalurji
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Ekonomik Metalurjisi
Metalurji Tanım Sınıflandırma
Pirometalurji
Pirometalurji, yüksek sıcaklıklar gerektiren bir ekstraktif metalurji metodu diye
tarif edilebilir.
Pirometalurji işlemlerinde gerekli olan ısı yakıt yakmak suretiyle
karşılanmaktadır. Yakıt yanması sonucu elde edilen ısı ile birlikte çıkan
indirgeyici (indirgeyici) gazların mineralleri indirgemesi ile metaller elde
edilmektedir.
Cevherler, konsantreler, ara ürünler, yakıtlar, katkı maddeleri ve havanın
oksijeni piro–metalurji işlemlerinin hammaddesini teşkil etmektedir.
Pirometalurjinin ürünleri metaller, alaşımlardır.
Ekonomik Metalurjisi
Hidrometalurji
Cevher
hazırlama
Pirometalurji
Hidrometalurji
Elektrometalurji
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Hidrometalurji
Sulu ortamlarda yapılan işlemlerle, cevher, konsantre, kalsine v.s. maddelerin
çözülüp metallerin sonradan ayrılması diye tarif edilebilir. Hidrometalurji işlem
kademeleri çoğu zaman cevher zenginleştirme işlem kademelerini (öğütme,
sınıflandırma, filtrasyon) içine almaktadır.
Hidrometalurji bir bakıma laboratuarlarda kullanılan sulu üretim metotlarının
endüstriyel ölçüde tatbikidir. Uygun sulu solüsyonlar kullanılmak suretiyle
mineral içindeki metal çözünmekte ve metal içermeyen gang minerali ise
çözünmeksizin artık malzemede kalmaktadır. Metallerin bu şekilde uygun
solüsyonlarla çözünmesine liç denmektedir. İnce taneli ham maddeler,
mekanik karıştırıcılardan veya basınçlı havadan faydalanmak suretiyle
solüsyon ile devamlı surette karıştırılarak liç yapılır. Liç işlemi tamamlandıktan
sonra çözelti artıklardan ayrılmak (filtre etmek vs.) suretiyle zengin liç
solüsyonu elde edilir.
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Hidrometalurji
Bu solüsyondan metalin elde edilmesi aşağıdaki şekillerde olabilir.
a) Kimyasal çökeltme
b) Elektroliz
c) Çözeni buharlaştırmak
Hidrometalurjideki işşlem basamaklarıı
1. Cevher, konsantre v.b maddelerin hazırlanması
2. Metal içeren mineralin liç edilmesi
3. Zengin liç solüsyonunun çözünmeyen artıklarının ayrılarak alınması
4. Liç solüsyonundaki metalin çökeltilmesi
5. Çökeltinin işlenip satılır hale getirilmesi (ergitme, tasfiye ve döküm vb.)
Ekonomik Metalurjisi
Elektrometalurji
Cevher hazırlama
Pirometalurji
Hidrometalurji
Elektrometalurji
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Elektrometalurji
Elektrometalurji : Cevher veya metal ihtiva eden her çeşit ham madde
içindeki
metalleri
elektrik
enerjisinden
faydalanarak
üretmeye
elektrometalurji denir. Gerçekte Elektro–metalurji elektro–kimyanın bir
kısmını teşkil etmektedir. Elektro–metalurjide elektro–kimya metotlarının
metallere tatbiki söz konusudur.
Elektro-kimyanıın iki temel bölümü vardıır.
1.Elektroliz (Elektrik enerjisi, elektroliz yapmak için kullanılmaktadır.)
2.Elektrotermik (Elektrik enerjisi, tamamen ısı temin etmek amacıyla
kullanılmaktadır)
Ekonomik Metalurjisi
Maden Yataklarının Değerlendirilmesi
Elektrometalurji
Elektroliz : Elektriğin sulu veya eriyik elektrolitlerden geçmesiyle meydana
gelen kimyasal ayrışma neticesi katot da metal iyonlarının ve anot da metalik
olmayan iyonların serbest hale gelmesi olayıdır.
Elektrotermik : Elektrik enerjisinin ısı temini maksadıyla kullanılmasıdır.
Elektrik fırınları elektrotermik tatbikatı olarak, aşağıda verilen maksatlar için
kullanılmaktadır
- Ergitme
- Arıtma
- Alaşım yapma
- Muhtelif metal veya alaşımların döküm maksadıyla eritilmesi için
Metalurji
Üretim Metalurjisi (Ekstraktif Metalurji)
Cevher hazırlama
Elektroliz : Elektrik akımı yardımı ile, bir sıvı içinde
Pirometalurji
çözünmüş kimyasal bileşiklerin ayrıştırılması işlemidir. Bu
değişiklik maddenin elektron vermesinden (yükseltgenme)
Hidrometalurji
ya da almasından (indirgenme) kaynaklanır. Elektroliz
Elektrometalurji
işlemi, elektroliz kabı ya da tankı denen bir aygıt içinde
uygulanır. Bu aygıt, çözünerek artı ve eksi yüklü iyonlara
ayrılmış bir bileşiğin (→Elektrolit) içine birbirine değmeyecek
biçimde daldırılmış iki elektrottan oluşur. Elektrotlar bir akım
kaynağına bağlandığında meydana gelen gerilim (elektriki
alan), iyonları karşıt yüklü elektroda (kutup) doğru hareket
ettirir. Karşıt kutupta yükünü dengeleyen atom veya
moleküller elektrotta çökelir veya elektrolit içindeki
moleküllerle yeni reaksiyonlara girer.
Halil Arık, Gazi Üniversitesi, Ekstraktif Metalurji Ders Notları, 2009
Metalurji
Elektroliz
Elektroliz kapalı devre çalışan ve çevre kirliliğine duyarlı bir yöntemdir. Kurulum maliyeti ve
uygulama maliyeti düşük ve aynı zamanda yüksek saflıkta metal üretimi gerçekleştirilebilen
bir yöntemdir. Diğer yöntemlerle kıyaslandığında yüksek mukavemetle ve daha az oksijen
içeren malzeme üretimi için daha avantajlıdır.
Metalurji
Elektroliz
Bu tür bir sistemin çalışma prensibi Şekilde şematik
olarak gösterilmiştir. Olay, elektrolitik bir hücre
içerisinde uygulanan belirli bir gerilim altında
anodun çözünmesi ile başlar.
İlgili şekilde anot ve katot reaksiyonları bakır ve demir reaksiyonları olarak verilmiştir. Sülfat
esaslı elektrolit üzerinden gerçekleşen madde taşınımı ile katot üzerinde saf halde bir
çökelme gerçekleşir.
Katot üzerinde oluşan bu poröz çökeltiler daha sonrasında hazneden alınarak sırası ile
yıkama, kurutma, tavlama ve öğütme işlemlerinin uygulanması ile istenilen boyutta toz
haline getirilir .
Metalurji
Elektroliz
elektrolitik olarak üretilmiş nikel-kobalt tozlarının dentritik morfolojisi. (a) 300 X , (b) 1000 X.
Metalurji
Elektroliz
(a) Kobalt, 520 X, (b) Nikel 400 X.
Metalurji
Elektroliz
Örnek Uygulama: Bakır tozu üretimi,
Tozlar kurutulduktan sonra öğütme işlemine tabi tutulmuşlardır.
E. Uzun, M. Boz, 6th International Advanced Technologies Symposium, 83-87, 2011, Turkey
Metalurji
Elektroliz
Tipik süngerimsi ve dendritik yapı gösteren elektrolitik bakır tozları (SEM).