DOKUZ EYLL NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS

URANYUMUN CEVHER HAZIRLAMA METODLARI LE ZENGNLETRLMES

Deniz DAAAN

Temmuz, 2007 ZMR

URANYUMUN CEVHER HAZIRLAMA METODLARI LE ZENGNLETRLMES

Dokuz Eyll niversitesi Fen Bilimleri Enstits Yksek Lisans Tezi Maden Mhendislii Blm, Cevher Hazrlama Anabilim Dal

Deniz DAAAN

Temmuz, 2007 ZMR

YKSEK LSANS TEZ SINAV SONU FORMU DENZ DAAAN tarafndan DO. DR. EROL KAYA ynetiminde hazrlanan URANYUMUN CEVHER HAZIRLAMA METODLARI LE ZENGNLETRLMES balkl tez tarafmzdan okunmu, kapsam ve nitelii asndan bir Yksek Lisans tezi olarak kabul edilmitir.

Ynetici

Jri yesi

Jri yesi

Prof.Dr. Cahit HELVACI Mdr Fen Bilimleri Enstits

ii

TEEKKR almalarm srasnda benden yardmlarn esirgemeyen danman hocam Sayn Do. Dr. Erol KAYA bata olmak zere, Sayn Prof. Dr. lknur CCEN hocama, Sayn Do.Dr. Blent nay hocama ve bana sonuna kadar destek olan aileme ve arkadalarma teekkrlerimi sunarm. Ayrca, numune alm konusunda bana yardm eden Hseyin DNYA Beye ve Mebrure DNYA Hanma, gerekli ara gereleri ve teorik bilgileri bulmam konusunda bana yn gsteren Nkleer Bilimler Enstitsnn deerli ylerine ve laboratuvar almalarm srasnda bana yardm eden btn hocalarma teekkr bir bor bilirim.

Deniz DAAAN

iii

URANYUMUN CEVHER HAZIRLAMA METODLARI LE ZENGNLETRLMES Z Bu alma temel olarak teorik ve deneysel olmak zere iki ksmdan olumaktadr. lk ksm teorik alma olup, ikinci ve nc blmlerde anlatlmtr. kinci blm; uranyumun fiziksel ve kimyasal yaps, tarihi, kullanm alanlar, cevherin mineralleri ve orijini, Dnyadaki ve Trkiyedeki rezerv durumlar,retim sreleri ile retim yapan nemli kurulular ve rn fiyatlarn kapsamaktadr. nc blm ise deneyi destekleyecek bilgilerle donatlmtr. Kavurma, asidik li, bazik li ve kat sv ayrm hakknda geni bilgiler verilmi ve deneysel almalarda kullanlan parametrelerin belirlenmesinde bu blmden yararlanlmtr. Drdnc blmde deneysel ksm yer almaktadr. Araziden numune alnan cevhere yaplan elek analizleri, minerolojik yapnn incelenmesi, ICP testi, cevherin mikrodalga sonras ve kavurma sonrasndaki li testleri bu blmn konusu dahilindedir. Anahta Kelimeler: Uranyum, cevher hazrlama, li, kavurma, mikrodalga

iv

ENRICHMENT OF URANIUM WITH MINERAL PROCESSING METHODS ABSTRACT This study is composed of two parts which are theoretical and experimental. First part, including theoretical knowledge was told in the second and third chapters. Second chapter is comprised mainly of physical and chemical structure of uranium, uranium history, utilizations of uranium, uranium minerals and their origins, uranium deposits in the World and Turkey, production prosesses and companies producing uranium and related products. Third chapter was equiped with the knowledge which would back up the experimental part. Information was given about roasting, acidic leaching, alkaline leaching and liquid-solid separation and due to this section, experiment parameters were clarified. The results of the experiments are presented in the fourth chapter. This chapter includes sampling, sieve analysis tests, determination of uranium ore mineralogy, ICP tests and leach tests after roasting and microwave irradiation of the ore. Keywords: Uranium, mineral processing, leach, roasting, microwave

v

NDEKLER Sayfa TEZ SONU FORMU.....ii TEEKKR....iii Z....iv ABSTRACT......v BRNC BLM GR...1 KNC BLM URANYUM CEVHER VE MNERALLER...2 2.1 Giri.......3 2.1.1 Uranyum Tarihi.....3 2.1.2 Uranyum ve Bileiklerinin Kullanm Alanlar......5 2.2 Uranyum Kaynaklar.........5 2.2.1 Uranyum Cevherinin Orijini ve Mineralleri....6 2.2.2 Uranyumun Dnyadaki ve Trkiyedeki Rezerv Durumlar.....7 2.3 Uranyum retimi........10 2.3.1 retim Sreleri.....10 2.3.2 retim Yapan nemli Kurulular.....11 2.3.3 Uranyum Sar Pasta Fiyatlar.....12 NC BLM EKSTRAKSYON...............................................................13 3.1 Giri.....13 3.2 Kavurma......13 3.2.1 Oksitleyici Kavurma..13 3.2.2 Fiziksel Yapy Gelitirici Kavurma..14

vi

3.3 Li...15 3.3.1 Asit Li...15 3.3.1.1 Proses Deikenleri... 16 3.3.1.1.1 Cevherin Boyutu.....16 3.3.1.1.2 Asit Konsantrasyonu...16 3.3.1.1.3 Oksidasyon...17 3.3.1.1.4 Li scakl ve zaman .......19 3.3.1.1.5 Plp Younluu...20 3.3.2 Karbonat Lii..20 3.3.2.1 Karbonat Liinin Prensipleri ve Kimyas..21 3.3.2.1.1 Proses Kimyas....22 3.3.2.1.2 znme Mekanizmas.......22 3.3.2.1.3 Sistem Deikenleri.......22 3.4 Snflandrma ve Kat Sv Ayrm .24 3.4.1 Genel.......24 3.4.2 Floklasyon.. ..24 DRDNC BLM DENEYSEL ALIMALAR...26 4.1 Numune Alma..27 4.1.1 Araziden Numune Alma.31 4.1.2 (Araziden Alnan Numunenin inden Numune Alma ..33 4.1.2.1 Numune Miktarnn Belirlenmesi..33 4.1.2.2 Numunenin Hazrlanmas..34 4.2 Elek Analizleri.36 4.2.1 Besleme Malna Yaplan Elek Analizi...37 4.2.2 tlm Maln Elek Analizi..38 4.3 Cevher Karakteristiinin ncelenmesi..39 4.3.1 Cevherin XRD Sonucu...41

vii

4.3.2 Cevherin SEM Sonular42 4.4 Li Testleri...44 4.4.1 Cevherin Direkt Lii...46 4.4.2 Cevherin Kavurma Sonrasndaki Lii.46 4.4.3 Cevherin Mikrodalga Sonrasndaki Lii.47 4.5 Deney Verilerinin Deerlendirilmesi...48 4.6 Genel Bak......51 BENC BLM SONU VE NERLER.....................................................52 KAYNAKLAR......53

viii

BLM BR GR Uranyumun nkleer yakt olarak kullanm 1960larn banda balad.

Gnmzde ise bir ok gelimi lke ve baz nc dnya lkeleri uranyumu enerji hammaddesi olarak deerlendirmektedir. Hatta baz devletler kendi lkelerindeki rezervi tespit etmi olup, uranyumu baka topraklarda aramaya balamlardr. Sonu olarak, dnya devletleri barl amalarla uranyumun enerji sektrndeki payn gnbegn arttrmlardr. Son olarak inin Avusturalya ile yapt uranyum anlamas, bu orann ilerki yllarda daha da artacann bir kantdr. Trkiye, gemi yllarda, bu enerji zerine defalarca eilmi olmasna ramen o an ki dnya konjonktr nkleer reaktrlerin kurulmasna msaade etmemitir. Ancak yaplan son almalar nda, bir adet nkleer tesisin Sinopa kurulmas kararlatrlmtr. Enerji sektrndeki son gelimeler, darya baml bir enerji politikas izlemenin bir lke iin son derece byk sakncalar dourduunu bir kez daha gstermitir. Bu balamda yaplacak en akllca haraket, Trkiyenin kendi z kaynaklarn tekrardan gzden geirip, eer bir nkleer tesis kurulacaksa, derhal uranyum arama faaliyetlerine balamas olur. Trkiyenin uan ki grnr uranyum rezervlerinin tahmini olarak 20 yl yetecei sylenmektedir. Ne var ki bu yataklarn ekonomiklii dk seyreden uranyum fiyatlar yznden sorgulanmaktadr ama neticede deerlendirilmeyi bekleyen bir potansiyeldir. Gerek mevcut olan enerji kaynaklarnn ileriye dnk kayg verici tketim hz, gereksede amza damgasn vuran uzay yar, sz konusu metalin artk Trkiyede de mercek altna alnmasn zorunlu klmtr. Binaenaleyh, bu alanda, cevher hazrlama mhendislerinin ve bilim adamlarnn imdiden ataca admlar lkemiz iin ok yararl olacak ve gelecek zamanlarda Trkiyeyi dier lkelerle boy lebilecek dzeye getirecektir.

1

BLM K URANYUM CEVHER VE MNERALLER 2.1 Giri Atom numaras 92 olan uranyum, radyoaktif bir element olup ve malarn ieren bir ok kademeden getikten sonra, kararl element olan kuruna dnr. Uranyumun elektronik konfigrasyonu (Rn)5f36d17s2 dir ve uranyum aktinit serisinin bir yesidir (Ullmans Encyclopedia of ndustrial Chemistry, 1996).

ekil 2.1 Lantanit ve aktinit serileri

Doal uranyum izotoptan meydana gelir.234

238

U, 99,2762 % ,

235

U,0,7182 %,

U, 0,0056 %. Bu oranlar Gabondaki bir rezerv haricinde (Oklo madeni) her yerde

4 haneli basamana kadar ayndr. Uranyumun baz zellikleri aada verilmitir. Atom numaras: 92 Simge: U Ktle numaras: 238,0289 Kaynama Noktas (C): 3818 Erime Noktas (C): 1132 Yogunluk (gr/cm3): 19,07 Buharlasma Iss (kcal/g-atom): 110 Kaynama (Fzyon) Iss (kcal/g-atom): 2,7 Elektriksel iletkenlik (ohm-1): 0,034 zgl Is Kapasitesi (cal/g): 0,028 Manyetik Suseptibilitesi (cm3/g):298 Kde 1,66*10-6 Termal Geirgenlik (Wm-1K-1):298 Kde 27,60dr.

2

3

Oklodaki 235U nun ok daha az olan arlka yzdesi, doal reaktrlerin kefine ve ilk nkleer fizyon zincir reaksiyonunun 1942 ylnda insanlar tarafndan deil de bundan ok nce doa tarafndan gerekletirildiini ortaya kard. Kefinden bu yana, Oklo fenomeni olduka geni bir biimde aratrlm ve hakknda yaklak 100 makale yazlmtr. Bu sayede Oklodaki 10 deiik reaktr blgesi tanmlanmtr. Her bir reaktr 100.000 ila 800.000 yl arasnda aktif durumdayd. 1,8*109 yl nce olan bu aktivite 100*109 kw.h termal enerjinin aa kmasn salamtr. Bu enerji ok byk kapasiteli bir g reaktrnn 3 ylda rettii enerjiye e deerdir. Bu doal reaktrler dnyada kefedilen tek doal reaktrlerdir. Jeokimyasal srelerden geen uranyum %30 artm ve bu doal rezervlerin kalnl 50 cmye ulamtr. Su oluan tepkimeleri yavalatp soutarak kritik durumun altnda tutmutur. Oluan nkleer fizyon suyun yattrc zellii tarafndan kontrol altna alnmtr. Tepkimelerden kan yksek enerji suyun buharlamasna sebep olmutur. Buharlaan su daha sonra youmutur. Daha nceki fizyon rnlerinden ve doal Oklo reaktrnn aktif blgesinde oluan pltonyumdan gelen bozunma rnleri kaypsz olarak hala durmaktadr. Buda bu elementlerin dalmadan bir arada durduklarn fakat basit jeolojik engeller tarafndan hareketsiz hale getirildiklerini gstermektedir (Ullmans Encyclopedia of ndustrial Chemistry, 1996). 2.1.1 Uranyum Tarihi Uranyum 1789 ylnda MARTN HEINRICH KLAPROTH tarafndan peblend adl mineralinden elde edilmitr. Bu ilemde, sar uranat ktrld ve mangal kmr ile indirgenmitir, fakat byk bir ihtimalle siyah oksit (UO2) elde edilmitir. 1790 ylnda, 1781 de HERSCHEL tarafndan kefedilmi olan Urans gezegenine uranyum metalinin ismi verilmitir. E.M. PELGOT, platin bir kapta potasyumla, anhidrr uranyum tetra klorr indirgeyerek, uranyum elde ettiini duyurmutur. 1856 ylnda, havasz bir ortamda, sodyumlu uranyum tetra klorr indirgeyerek saf metal elde etmeyi baarmtr. Grlmeye deecek kadar ok uranyum metali 1867 ylnda, Paris dnya sergisinde gsterildi.1890l yllarda H. MOISSAN metalik uranyum retmek iin yeni bir yol bulmutur. Sodyum uranil klorr elektrolizi ile en saf metali (> 99 % uranyum) elde etti. 19. yzyln sonunda, uranyumun cam ve

4

seramik endstrisinde baz kullanm alanlar kefedilmitir (Ullmans Encyclopedia of ndustrial Chemistry, 1996). 1 Mart 1896da uranyumla yaplan bir deneyin sonucunda, A.H. BECQUEREL radyoaktiviteyi kefetmitir. Becquerel potasyum uranil slfat dorudan gne na maruz brakmtr ve yaylan nlarn fotorafik tabakay kararttn gzlemlemitir. Bulutlarn bu deneye mdehalesi sonucu a maruz braklmayan uranyum tuzlarnn gne ile ilgisi olmayan bir eit radyasyon rettii kansna varmtr. Uranyum tarihi, 1898 ylnda, P. ve M. CRUE tarafndan piblendin iindeki radyum ve polonyum kefi ile yakndan ilgilidir. 1938 de O. HAHN ve F. STRASSMANN tarafndan235

U izotopunun fizyon reaksiyonu kefedilmitir. Bu

kefi youn aratrmalar, ve akabinde ilk olarak insan yapm zincirleme nkleer reaksiyon, ikagoda E. FERM tarafndan, 2 aralk 1942 de gerekletirilmitir. kinci dnya savann yaanmas, nkleer aratrmalara ve dolaysyle nkleer silah yapm iin yaplan aratrmalara hz vermitir. 1943te elektromanyetik proses ile Oak Ridgede, bir yl sonrada Tennesseede gaz difzyon prensibi ile bir baka uranyum zenginletiren tesis almtr. kinci dnya savandan sonra, nkleer enerjinin barl amalarla kullanlmas iin aratrmalar yapld ve geni lekli rezervler kefedilmitir. 1960l yllarda, askeri kullanm n plandayd. 1970li yllarn sonunda nkleer enerji barl amalar iin nem kazanmaya balanmtr. Hafif su reaktrleri iin zenginletirilmi uranyum gerekmekteydi. Bylece aratrmalar zenginletirme bal altnda toplanmtr. Gaz difzyon prosesleri ile zenginletirme, Amerika ve Fransa tarafndan kullanlrken, Hollanda, Almanya ve ngiltere ultrasantrifuj tekniini kullanarak zenginletirme tesisi gelitirmitir. Almanya tarafndan gelitirilen jet nozzle ayrtrma teknii, Brezilyada ve Gney Afrikada pilot tesiste kullanlmtr. Literatr aratrmalar aa karmtr ki 1980li yllarda bat, nkleer enerji retimi ve ona bal teknolojileri geni lde tamamlamtr. Fakat, lazer ve kimyasal proses zenginletirme teknolojileri devam etmektedir.

5

2.1.2 Uranyum ve Bileiklerinin Kullanm Alanlar Btn durumlarda, orta rn Sar Pasta uranyum cevherinden retilir. UO2 ye kyasla yksek termal iletkenlii ve daha yksek younluu nedeni ile UC (uranyum karpit) bazen sodyum soutmal hzl beslemeli reaktrlerde kullanlmasna ramen, endstriyel olarak en nemli u rn sadece g istasyonu reaktrlerinde kullanlan nkleer yakt UO2dir. Uranyum metali test ve magnox reaktrlerinde yakt olarak kullanlmaktadr. Son derece yksek younluundan dolay, geni aircraftlarda arl dzenlemek iin seyreltilmi uranyum kullanlmaktadr. Bir Boeing Jumbo Jet, 360 kg seyreltilmi uranyum metali ierir. Ayrca yine yksek younluu sebebi ile seyreltilmi uranyumdan, radyoaktiviteye kar kalkan olarak faydalanlmaktadr. U-Zr alamlar marine reaktrlerinde, aratrmalarda ve test reaktrlerinde yakt olarak kullanlmaktadr. Hidrojenli U-Zr alam (UZrHx) yakt olarak kullanlr (uzay arac reaktrleri iindeki moderatr sistemler). Uranyum silikatlar, prensipte hafif su reaktrlerinde kullanlabilsede su ile girdikleri tepkime yznden kullanlmazlar. U-Al alamlar materyal testleri ve aratrma reaktrleri iin kullanlmaktadr. Eskiden uranyum tuzlar, parlak renkleri dolaysyla seramiin iine katlrd. Fakat gnmzde radyasyon sebebi ile pek tercih edilmemektedir. 2.2 Uranyum Kaynaklar 2.2.1 Uranyum Cevherinin Orijini ve Mineralleri Uranyumun dnya kabuu iindeki ortalama konsantrasyonu 2-4 ppm arasndadr. Kobalt, kurun ve molibden iin de bu deer ayndr. Uranyum, esas olarak dnya kabuunun silikatlarnn iinde oluan, tipik lithofilik bir elementtir. Gerek granit, gneiss ve pegmatit gibi asidik kayalarda gereksede it ve fosforik cevherlerde

6

sediment kayalardaki uranyumun ou geni bir alana kk konsantrasyonlarda yaylmtr. Bazik kayalar (Bazalt) rnek vermek gerekirse granitten daha az uranyum ierir. Uranyum yzden fazla mineralin iinde bulunur. Endstriyel olarak nemli olan mineraller Tablo 2.1de verilmitir.Tablo 2.1 Endstiriyel olarak nemli olan Uranyum mineralleri (Ullmans Encylopedia, 1996).

KMYASAL FORML ORJN Oksitler, hidratlar, basit silikatlar xUO3.yUO2 Kanada,Kongo,Avrupa Peblend UO2-UO3 Kanada, Kolarado Uranitit Platosu, Arjantin xUSiO4.yU(OH)4 Kolarado Platosu Koffinit xThSiO4.yUSiO4 Kanada, Madagaskar Uranotorit Nadir toprak elementli uranyum oksitlerin kompleks rezervleri (U,Ca,Fe,Y,Th)3Ti5O16 Kanada Brannerit (U,Ca)(Nb,Ta,Ti)3O9.xH2O Madagaskar Betafit (Fe,rare earths, U, Ca, Zr, __ Davidit +3 Th)x (Ti, Fe ,V,Cr,Y)vOz 6 deerlikli uranyum ieren ikincil mineraller UO3.xH2O Gummit CaO.2UO3.3SiO2.6H2O Kolarado Platosu , Uranophane Arjantin Na2O.3CaO.UO3.3CO2.SO3 Almanya,Kolarado roekingerit .F.10H2O Platosu, Arjantin K2O.2UO3.V2O5.3H2O Kolarado Platosu, Karnotit Arjantin, Avusturalya CaO.2UO3.P2O5.12H2O Fransa,Portekiz, Autinite Kolarado platosu,Arjantin CaO.2UO3.V2O5.8H2O Trkistan, Kolarado Tyuyamunit Platosu,Arjantin

MNERALLER

Gerek uranyum minerali olmayp iinde uranyum olan mineraller mevcuttur ve bunlar kalm (sve), tukolit (sve, Kanada,Gney Afrika) ve asfalt veya asfaltit (Kolarado ,Arjantin). Endstriyel olarak en nemli iki mineral uranitit, peblend olup monazit bu minerallere elik etmektedir (Ullmans Encyclopedia of Chemistry, 1996). ndustrial

7

2.2.2 Uranyumun Dnyadaki ve Trkiyedeki Rezerv Durumlar Dnyadaki nkleer enerji retim programlar paralelinde, nkleer hammadde potansiyeli ve yakt evrimleri konusundaki almalar ve aratrmalar srdrlmektedir. Nkleer gcn uzun sreli enerji kayna olarak kullanlabilmesi, bu santrallerde yakt olarak kullanlan ve stratejik bir madde olan uranyumun yeterince salanabilmesine baldr. Bunlarn altnda,Dnyada yaplan uranyum rezerv hesaplar Tablo 2.2de verilmitir.Tablo 2.2 Dnyadaki uranyum rezervleri (Zararsz, S., 2005)

8

Trkiyenin MTA tarafndan yaplan arama almalar sonucu bulunmu olan uranyum yataklar mevcuttur. Bu yataklar Aydn, Yozgat, Manisa, ve Uakta olup toplam rezervin yaklak olarak 9000 ton olduuna inanlmaktadr. (MTA).

ekil 2.2 Trkiyenin uranyum yataklar

lkemizde uranyum aramalar, MTA Genel Mdrl tarafndan 1953 ylndan bu yana srdrlmektedir. 1960'l yllarda ncelikle gnays, ist ve granitler iinde oluabilen damar tipi yatak oluumlar aranmtr. Bunun nedeni o dnemde uranyum tketiminin azl, bu tr yataklarn tenrlerinin yksek, dolaysyla birim maliyetinin dkldr. 1970'li yllarn banda, hem hzla gelien teknolojinin ve artan nfusun gerektirdii enerji talebinin byk boyutlara varmas, buna karn petrol, kmr, doalgaz gibi fosil kaynaklarn hzla tkenmesi, su potansiyelinin hemen tamamndan yararlanlma durumuna gelinmi olmas, lkeleri yeni ve ucuz enerji kaynaklarnn kullanmn artrmaya yneltmitir. Nkleer reaktr teknolojisinin giderek gelimesi ve byk kapasiteli reaktrlerin yapmna geilmesi ile birim enerji maliyeti ok daha ucuz hale gelmitir. Uranyum fiyatlarnn ykselmesiyle, lkemizde genelde dk tenrde yatak oluabilen sedimanter kayalar iinde de aramalar younlatrlmtr. MTA Genel Mdrl tarafndan yrtlen aramalar sonucunda: Salihli-Kprba, Yozgat-Sorgun, Uak-Fakl, Aydn-Demirtepe ve Kkavdar sahalarnda ekonomik olabilecek 9.129 ton uranyum ve dier blgelerde ok sayda uranyum anomalisi bulunmutur. Aratrma

9

srecinde 317.620 km2 havadan prospeksiyon yaplm ve bir ok noktada anomali elde edilmitir. Bu anomalilerin tetkiki iin 146.226 km2 yaya prospeksiyon ve 337.733 m sondaj yaplmtr.Tablo 2.3 Trkiyede ki uranyum sahalar ve rezervleri (MTA).

Ortalama No 1 2 3 4 5 Saha AdMANSA - KPRBAI UAK - FAKILI AYDIN - KKAVDAR AYDIN - DEMRTEPE YOZGAT - SORGUN

Rezerv U3O8 (Ton) 2852 490 208 1729 3850 9129

Tenr % U3O8 0,04-0,05 0,05 0,04 0,08 0,10

Toplam

lkemizde belirlenmi uranyum sahalarnda, uranyum tenrlerinin dk ve retim maliyetlerinin yksek olmas gnmzde ekonomik olarak iletilmelerini olanaksz klmaktadr. Bugne kadar snrl alanlarda gerekletirilen havadan prospeksiyon almalar -Krehir masifi dolaynda 1987 ylnda gerekletirilen dnda- eski teknoloji kullanlarak yapldndan bilimsel bir sonuca ulalmasn salayacak gvenilirlikten uzaktr. Bu nedenle, uranyum aramalarnda, jeolojik yaps asndan nemli grlen alanlar bata Kuzeybat Anadolu ve Dou Karadeniz blgeleri olmak zere ncelikle havadan prospeksiyonla nmzdeki yllardan balayarak taranacak; bu alma sonucunda daraltlan hedef alanlarda yaya prospeksiyon almalaryla kontrol edilerek, mitli grlen alanlar projelendirilecektir (MTA).

10

2.3 Uranyum retimi 2.3.1 retim Sreleri Dnyada uranyum cevherleri genellikle Li (Leach) ve takiben solvent ekstraksiyon (SX) yntemleri uygulanarak ilenmekte olup, genel ak emas ekil 2.3de verilmitir. Uranyum retimi, nkleer reaktrlerin gereksinimleri paralelinde deiiklik gstermekte ve bu gereksinimin bir ksm nceki yllarn nkleer hammadde stoklarndan karlanmaktadr. Nkleer enerjinin temel yakt olan uranyum, ar sulu reaktrlerde

kullanldnda zenginletirme ilemine gerek duyulmamaktadr, ancak hafif sulu reaktrlerde fisil izotop olan U-235 miktar arttrlarak yani uranyum U-235 bakmndan zenginletirilerek yakt olarak kullanlr. Halen dnyada kullanlmakta olan uranyum madenleri, U3O8 cinsinden %0,1%1 orannda zengindir. Bu sebeple karlan maden yerinde bir n zenginletirme ilemine tabi tutulmaktadr.

ekil 2.3 Uranyum sar pasta retim akm emas *

11

Open cut mine : Ak iletme Ore stockpile : Cevher dkm sahas Crusher : Krc Ball mill : Bilyal deirmen Thickener: Tikiner Leaching Tank : Li Tank

Sand filter : Kum filtresi Solvent extraction : Solvent ekstraksiyon Precipitation Tank : ktrme Tank Centrifuce : Santrifuj Dryer : Kurutucu Product Drum : Sar pasta bidonu

n zenginletirme sonucu %50 ile %70 U3O8 den oluan uranil nitrat elde edilir, TBP (tri-n-butyl phosphate) kullanlarak solvent ekstraksiyonu ile saflatrlr ve nkleer saflkta uranyum bileii olarak ktrlr. kelti kavrularak UO3 elde edilir. UO3 kullanl amacna gre UO2 veya UF6ya dntrlmektedir. UF6ya dntrmenin amac hafif sulu reaktrlerde kullanlan zenginletirilmi uranyum yakt elde etmektir. Doal uranyumdaki U-235 orann yaklak %0,71den daha yksek oranlara karmak iin zenginletirme ilemi gerekmektedir (Ullmans Encyclopedia of ndustrial Chemistry, 1996).

2.3.2 retim Yapan nemli KurularTablo 2.3 retim yapan irketler (Australia's Uranium,2005) irket Ton U/yl Cameco (Kanada) 8038 Cogema (Kanada) 5317 ERA (Avustralya) 4356 KazAtomProm (Rusya) 3718 3706 3038 WMC Rossing Priargun sky 3000

Tabloda gsterilen yedi irkete ilave olarak Navoi adl firma yllk 2050 ton retim yapmaktadr. Bylelikle, bu sekiz irket Dnya retiminin %80ini karlayabilmektedir. 2.3.3 Uranyum Sar Pasta Fiyatlar Dnya piyasasndaki uranyum fiyatlar, piyasadan temin edilme ekline bal olarak farkllklar gstermektedir. Bunlar;

12

Uzun vadede bir kontrata bal olarak yaplan anlamalarda belirlenen uranyum fiyatlar, retici ve tketicilerin ellerindeki stoklar dengelemek iin yapt alm satmlardaki market fiyatlar,olmak zere iki sekildedir.

Uranyum fiyatlarnda, ticari neminin anlald 1960l yllarn sonlarndan gnmze kadarki baz dnemlerde deiiklikler olmutur. 1972 ylnda stoklarn olumas nedeniyle 13 $/kg U'nun altna den uranyum fiyatlar 1974 yl balarnda nkleer enerjiye arlk verilmesine paralel olarak artm ve 1978 ylnda 115 $/kg Uya ykselmitir. 1979 yl ortalarndan itibaren dmeye balayan fiyatlar, 1984 yl ortalarnda 42 $/kg U civarnda olmutur. 1986 ylnda 70 $/kg Uya ykselen fiyatlar daha sonra tekrar dmeye balamtr. 90l yllarn balarnda 25 $/kgUya kadar den fiyatlar daha sonraki yllarda da de devam etmi, arada grlen hafif ykseli ve dlerden sonra 2003 ylndan itibaren artarak Mays 2005de 75,4 $/kgU, Ekim 2005de ise 81,25 $/kgU gibi yksek bir deere ulamtr. 1990 Ekim 2005 yllar arasnda uranyum fiyatlarndaki deimeler Tablo 2.4de verilmektedir (Zararsz, S., 2005).Tablo 2.4 Sar pasta ve uranyumun yllara gre fiyatlar (Zararsz, S., 2005)

BLM EKSTRAKSYON 3.1 Giri Uranyum, mineraline, ebadna, cevher lokasyonuna ve tenrne bal olarak deiik kademelerden geirilerek kazanlmaktadr. Kavurma yaparak n zenginletirmeden geirmek, vanadyum-uranyum cevheri iindeki vanadyumun ekstrakte edilmesini kolaylatran bir yntem olarak nem kazanmtr. Hala bu ama iin kullanlmasna ramen, ayrca uranyum ekstraksiyonu sresince cevherin fiziksel karakteristiini gelitiren bir yntem olarak da kullanlmaktadr (Merrit, R.C., 1971). Uranyum cevherinin konvansiyonel prosesi, asit ve alkali liine uygun ebatta cevher hazrlamak iin, krma ve tme ile balar. Uranyum cevheri zndrlr ve son basamakta atktan ayrlr. Bu blmde uranyumun zeltiye alnma kademeleri incelenecektir (Merrit, R.C., 1971). 3.2 Kavurma Uranyum cevheri iin frnlama yaplmasnn iki temel nedeni vardr. lki, znrl arttrmak, ikincisi ise cevherin fiziksel yapsn gelitirmek. Uranyumun dnda, uranyum cevheri iindeki vanadyumun suda znebilir hale getirilebilmesi iin tuz ile birlikte yaplan kavurma olduka etkili bir yntemdir. 3.2.1 Oksitleyici Kavurma Uranyum doada +4 deerlikli veya +6 deerlikli veya bu ikisinin kombinasyonu halinde bulunabilir. +4 deerlikli uranyumun asit ve alkali li teknikleri ile dorudan zndrlebilmesi mmkn deildir ve bazen +4 deerlikli uranyumu +6 deerlikli duruma getirebilmek iin kavurma ilemi yaplr. Kavurma ayn zamanda cevherin

13

14

iindeki znrle etki eden indirgen maddeleri cevherden uzaklatrmak amac ile yaplr. Bu indirgen maddeler karbon materyaller, baz slfrler ve demir oksitlerdir. ndirgen maddeler ortamda mevcutsa ok dikkatli olunmaldr. Aksi taktirde, uranyumun ykseltgenmesi gereklemedii gibi cevherin kendi bnyesinde bulunan oksitli mineralide indirgemektedir (Merrit, R.C., 1971). 3.2.2 Fiziksel Yapy Gelitirici Kavurma Hidratlanm kil ieren cevherler, filtreleme, keltme ve li kademelerinde olduka glk karmaktadr. Bu killerin dehidratlanmas ve fiziksel zelliklerinin deitirilmesi 300 ila 600 0C arasnda kavurma yaparak mmkn olabilir. Daha yksek scaklklarda, filtrasyon ve ktrme daha da iyi sonular verse de, uranyumun znrln drmektedir (Merrit, R.C., 1971).

% Uranyum Ekstraksiyonu Scaklk, 0F ekil 3.1 Kavurma scaklnn uranyum ekstraksiyonu zerindeki etkisi (Merrit, R.C., 1971).

Kil minerallerinin dehidrasyonuna ilaveten, kavurma cevherin porozlanmas (reaktif tketimini azaltr) ince tanelerin ksmi sinterlenmesi veya aglomerasyonu

15

ilerine yarayabilir. Ayrca kavurma cevherin boyut kltlmesine de katk salayabilir (Merrit, R.C., 1971). 3.3 Li 3.3.1 Asit Lii Uranyumu cevherden zmek iin seilen li teknii, mineral cinsi, serbestleme derecesi ve bal bulunduu dier mineral gruplar gibi cevherin fiziksel karakteristiine baldr. Asit lii ounlukla slfrik asitle yaplr. Nitrik asitin gl ykseltgeme zellii olsa da slfrik asitten ok daha pahaldr. Gnmzde nitrik asit sar pastann zeltilmesi iin kullanlyor. Hidroklorik asit, tuz ile kavurma uygulanan proseslerde frn gazndan tekrar kazanlmas sebebiyle, lite kullanlabilir. Aksi taktirde HCl dzenli kullanm iin ok pahal ve koroziftir. Slfrik asit zeltide iyonize olur ve slfat, bislfat ve hidrojen oluur. +6 deerlikli uranyum ile reaksiyon sonucu aadaki tepkimeler oluur (Merrit, R.C., 1971). H2SO4 H+ + HSO4HSO4 H+ + SO4-2 UO3 + 2H+ UO2+2 + H2O UO2+2 + SO4-2 UO2SO4 UO2SO4 + SO4 [UO2(SO4)2]-2

(1) (2) (3) (4) (5) (6) katalizr gibi davranan

[UO2(SO4)2]-2 + SO4-2 [UO2(SO4)2]-4 +4 deerlikli uranyum, ortamda mevcutsa zeltiye (Ullmans Encylopedia, 1996). UO2 + 2Fe+3 UO2+2 + 2Fe+2

demirle birlikte bir ykseltgen ilave edilir (sodyum klorat veya mangan dioksit) (7)

16

Yksek pHlarda bislfat en nemli anyonik iyondur. ok ar bislfat iyonunun bulunmas uranyum ekstraksiyonunu olumsuz ynde etkiler. nk uranilbislfat ekstrakte edilemez.Yksek slfat iyonu reten pHlarda ise, amin slfat, iyonlarn yeteri kadar oluturamaz. Sonu olarak, bu koullar altnda istenilen sistemi oluturmak iin kulanlacak pH olduka snrldr ( Ritcey, G.M., 1984). 3.3.1.1 Proses Deikenleri 3.3.1.1.1 Cevherin Boyutu. Liten nce boyut kltme ilemi yaplabilir. lk olarak 1m apl cevher konik veya eneli krcdan geirilerek 200 mm civarna gelir. kinci aamada ise sekonder bir krc yardmyla 65 mm civarna drlr. Son kademede cevher -10 mmye drlerek ilem tamamlanr. Eer li ilemi iin slfirik asit kullanlacaksa bu ebat ou cevher iin yeterlidir. Bazik li iin ise -0,5 mmye kadar tme arttr (Ullmans Encylopedia, 1996). Ar tme ilerki kademeler iin sorun karabilir. Sradan asit lii ileminde besleme mal suda veya ntre yakn bir svda tlr. Fakat, asit solsyonu iinde tme, seramik kapl akmak tal deirmenlerle yapld rapor edilmitir (Merrit, R.C., 1971). 3.3.1.1.2 Asit Konsantrasyonu. Li ileminde esas olan serbest asit miktarnn, gang minerallerini zmeden direk uranyum minerallerini zecek kadar olmasdr. Bunu baarmak iin ilk olarak yeterli bir miktar asit, karbonat gang minerallerini ntralize etmek iin eklenir. Bunun nedeni gang minerallerinin, uranyum minerallerinden daha nce asit ile tepkime vermesidir. Yksek kireli cevherlerde tonda 180 kga varan asit sarfiyat olur. Amerikada, uranyum ekstraksiyonu iin hazrlanan cevherlerdeki asit tketimi 20 ila 60 kg/ton arasndadr. Vanadyum da kazanlyorsa asit sarfiyat 150 kg/tona kadar kar. Uranyum zndkten sonra bir miktar asit kelmeyi engellemek iin kalmaldr (Merrit, R.C., 1971). 3.3.1.1.3 Oksidasyon. stenen ykseltgenme koullarnn li srasnda devam etmesi nemli bir konudur. Hava ile ykseltgenme olabilir ama atmosferik basnta

17

oksijenin zelti ierisindeki znrl yetersiz olduu iin tercih edilmez. Pachuca(Oksijenle kartrma yapan bir eit tank) tanknda yksek scaklklarda oksijen ile yaplan kartrmann, demiri ferrik duruma getirdii gzlemlenmitir. Dier bir alternatif klordr. Klor tehlikeli ve koroziftir. Istlm bulamata sodyum nitrat elverilidir. Potasyum permanganat gl bir oksidan olmasna ramen birim maliyeti asndan kullanlmaya elverili deildir. Sonu olarak, Sodyum klorat (NaClO3) veya mangan dioksit (MnO2) oksidan olarak kullanlr. Kimyasal oksidan olan NaClO3 ve MnO2 indirgenmi demiri ykseltger. Ykseltgenmi demirde +4 deerlikli uranyumu ykseltger (Eligwe, C.A., Torma, A.E., Devries F.W., 1982). Aagdaki reaksiyonlar oksidanlarn alma prensibini gstermektedir. 6Fe+2 + NaClO3 + 6H+ 6Fe+3 + NaCl + 3H2O 2Fe+2 + MnO2 + 4H+ 2Fe+3 + Mn+2 + 2H2O UO2 + 2Fe+3 UO2+2 + 2Fe+2 (8) (9) (10)

Demiri ykseltgemek iin kullanlan bir dier yntem ise bakteri liidir. Bunun iin iki bakteri tr vardr. Ferrobasilyus ferrooksidan ve tiyobasilyus ferrooksidan bakterileri ile volkanik kayalar gibi inrt tayc materyaller ieren bulama kartrlarak 15 ila 40 0Cde ve pH 0,8-3 arasnda optimum koullar salanarak li ilemi gerekletirilir. Biyolojik oksidasyon uranyumun yn liinde aktif rol oynar. Bunun yannda, bakteri lii iin direk bir mekanizmada rapor edilmitir. Buna gre tepkime aadaki gibidir ( Lee, J. Ve dierleri, 2004). MeS2 + H2O + 3,5O2 bakteri Me+3 + 2SO4-2 + 2H+ (11)

Serbest ferrik iyonu ile uranyum ekstraksiyonu arasndaki iliki ekil 3.2de verilmitir. Buna gre, minumum ferrik iyonu gereksinimi litre bana 0,5 gramdr. Cevherin iinde bulunan demir veya tme srasnda eklenen metalik demir sayesinde cevhere dardan demir eklemeye hemen hemen gerek yoktur. Fosfat,

18

arsenat veya florit iyonlar serbest Fe+3 indirgeyici etki yaparak demir komleksleri oluturabilirler. Oksidan, metalik demir ve slfrlerle olan balang reaksiyonlar tamamlanana kadar li plpne eklenmez.

Cevher 1 Cevher 2 Cevher 3

% Uranyum Ekstraksiyonu

Li koullar 4 g/l H2SO4 Scaklk 28 0C Zaman 18 saat

Ferrik Demir Konsantrasyonu, Fe+3 g/l ekil 3.2 Fe+3 konsantrasyonunun uranyum ekstraksiyonu zerindeki etkisi (Merrit, R.C., 1971).

H2S ve H gibi indirgeyici gazlarn oluumu veya metalik demirle ferrik demiri arasndaki reaksiyonlar oksidan tketimini gereksiz lde arttrabilir. Afrikada ortalama MnO2 tketimi 5 kg/ton olup cevherde pirolusit mevcuttur. Amerika ve Avusturalyada MnO2 oksidann tercih eden firmalar bulunmaktadr. Bu irketler ton bana 1,5 kg ila 3 kg arasnda MnO2 tketirler. NaClO3 ise Kanadada ve Amerikadaki firmalar tarafndan 1,5 kg/ton cevhere kadar kullanlyor. Genel olarak baklrsa, H2SO4 miktarnn maksimum ekstraksiyon verimi iin olmas gereken miktar 20 ila 35 g/ldir. Aksi takdirde uranyum kazanm der. H2SO4 ile uranyum kazanm arasndaki iliki ekil 3.3te verilmitir.

19

% Uranyum Ekstraksiyonu

H2SO4, g/l ekil 3.3 H2SO4 konsantrasyonunun uranyum kazanmna etkisi (Merrit, R.C., 1971)

3.3.1.1.4 Li Scakl ve Zaman. Zaman ve scaklk uranyumun asit liindeki nemli deikenlerden iki tanesidir. Scaklk art reaksiyon zamann drr ve bylece kapasite ve kazanlmas istenen refrakter minerallerin ekstraksiyonu artar. Amerikadaki bir ok tesis yksek asit konsantrasyonunda 80 0Cde vanadyumuda zeltiye alabilmek iin li ilemi yaparlar. Yksek scaklklarda almann dezavantajlar artan asit sarfiyat, uranyumun yannda dier minerallerin znmesi, artan slfr, fosfat, molibden ve baz silikat mineralleridir (Merrit, R.C., 1971). Li sresi; asit konsantrasyonu, mineral tipi, kartrma miktar gibi faktrlere baldr. Genel olarak ekonomik olan, scakl minumum alp zaman daha geni tutmaktr (Merrit, R.C., 1971). Amerikadaki uygulamalara gre li sresi 80 0C scaklkta 4-24 saat aras deiir. Kanada ve Gney Afrikada en uzun li sresi 48 saate kadar olup pek genel bir uygulama deildir (Merrit, R.C., 1971).

20

3.3.1.1.5

Plp

Younluu.

Amerikadaki

uygulamalarda

kullanlan

plp

younluklar %50-60 kat oran arasnda deiir. Yksek kil barndran cevherlerde %40a inen kat oranlarna ihtiya duyulabilir. 3.3.2 Karbonat Lii Demir, aliminyum, titanyum gibi elementlerin bileikleri karbonat zeltisinde hemen hemen hi znmez ve uranyumdan li srasnda ayrlr. Li zeltisinde ok kk miktarlarda molibden, silikat, fosfat, alimnat ve baz kompleks metal karbonatlar kalr. Karbonat lii, karbonat minerallerinin yksek oranda bulunduu cevherler iin belirgin olarak daha avantajldr. Byle cevherler iin karbonat ve uranyum minerallerinin yakn ilikisi sebebiyle iyi bir li oran yakalamak iin ince tme istenir. Oksitlenmi uranyum mineralleri karbonat zeltisi ierisinde kolayca znebilir ama +4 deerlikli uranyum ieren mineraller genellikle yksek scaklklarda, ykseltgenerek muamele edilir. +4 deerlikli uranyum genelde basn lii ile istenilen oksidasyon seviyesine ulatrlr. Selektif olmasnn yannda karbonat liinin birka avantaj daha vardr. Greceli olarak kabul edilebilir uranyum rn keltilebilir. Karbonat liinin tercihi, asit liinin aksine kapal devre olur. Bu ekonomik kazanm ve reaktiflerin tekrar kazanm iin gereklidir. Uranyum cevheri, litre bana 10-20 gram sodyum bikarbonat ve 40-50 gram sodyum karbonat ieren, ierden hava verilen plp iinde kazanlr. znme ileminden sonra artk ile uranyum ykl zelti ayrlr ve uranyum bikarbonat ntralize eden kostik soda (NaOH) tarafndan keltilir. Sodyum ranat rn filtrelenip, ykanr ve geriye kalan kostik sodyum karbonat zeltisi, karbonat-bikabonat konsantrasyonu tekrardan ayarlanp CO2 ile rejenere edilir. Alkali devresindeki karbonat tketimi slfr ve slfat ierikli cevherlerle artar ve bazen kimyasal sarfiyat kabul edilemez llerde olur. Ayrca, bikarbonat tketimi, uranyum znrken gerekleir ama slfr ve karbonat arasndaki

21

reaksiyonlar sayesinde tekrar retilir. Amerikadaki uranyum irketlerinin te biri karbonat lii tercih ediyor (Merrit, R.C., 1971). 3.3.2.1 Karbonat Liinin Prensipleri ve Kimyas 3.3.2.1.1 Proses Kimyas. Karbonat-bikarbonat zeltisi iindeki toplam tepkime aadaki gibidir. UO2 +O2 2UO3 UO3 + Na2CO3 + 2NaHCO3 Na4UO2(CO3)3 + H2O (12) (13)

Sodyum karbonat, slfatlar ve slfrler tarafndan tketilirler. Yksek scaklk ve basnta silika ve almina gibi asidik ierikli bileiklerle tepkime verirler. Bu tepkimeler sonucunda, sodyum, slfat, bikarbonat, silikat ve alimnat bileikleri oluur. Sodyum bikarbonat, yksek scaklklarda sodyum karbonat ve CO2ye bozunur. Tepkimeler aagdaki gibidir. CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + NaSO4 2FeS2 + 7O2 + 8Na2CO3 + 6H2O 2Fe(OH)2 + 4Na2SO4 + 8NaHCO3 SiO2 + H2O + 2Na2CO3 Na2SiO3 + 2NaHCO3 Al2O3.H2O + 2Na2CO3 2NaAlO2 + 2NaHCO3 + 2 H2O 2NaHCO3 + s Na2CO3 + H2O + CO2 (14) (15) (16) (17) (18)

zeltiye bikarbonat katlmasnn sebebi uranyumun tekrardan kelmemesini salamaktr. Bikarbonatsz tepkime aadaki gibidir. UO3 + Na2CO3 + H2O Na4UO2(CO3)3 + 2NaOH (19)

keltme basamanda bikarbonat fazlas ilk kostik soda ile ntralize edilir ve daha sonra yeterli kostik eklenerek keltme salanr. Buna gre; NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O (20)

22

2Na4UO2(CO3)3 + 6NaOH Na2U2O7 + 6 Na2CO3 + 3 H2O

(21)

3.3.2.1.2 znme Mekanizmas. Bir ok aratrma +4 deerlikliden +6 deerlikliye uranyum oksidasyonunun 3 temel aamas olduunu gsterdi. Gaz haldeki oksijen ilk olarak zelti iinde znr ve UO2 yzeyine adsorbe olur. Bu iki reaksiyonda greli olarak hzldr. Bu reaksiyon aadaki gibidir: O2 (gaz) O2 (zelti) 2UO2 (yzey) + O2 (zelti) 2UO2.O (yzey) UO2.O (yzey) UO3 (yzey) (hzl) (hzl) (yava) (22) (23) (24)

+6 deerlikli uranyumda karbonat-bikarbonat li sisteminde, pH 7,5in zerinde kompleks oluturur. Tepkimeler aagda verilmitir (Leaching of uranium ores with the H2O2-NaSO4-H2SO4 system, 1982). UO2+2 + CO3-2 UO2CO3 UO2CO3 + CO3-2 UO2(CO3)3-2 UO2(CO3)3-2 + CO3-2 UO2(CO3)3-4 (25) (26) (27)

3.3.2.1.3 Sistem Deikenleri. 0,5 M Na2CO3 ve 0,5 M NaHCO3 zeltisi iindeki uranyum dioksitin znme oranna basn grafii ekil 3.4 te verilmitir. Birok almada belirtildii zere, minumum bikarbonat iyonu konsantrasyonu, li zeltisinde uranyumun kelmesini engellemek iin bulunmak zorundadr (Merrit, R.C., 1971). Yaklak 75 0Cde litrede 80 gram NaHCO3 ieren zeltinin iinden hava geirildiinde, sodyum bikarbonatn te biri 1,5 saat iinde bozunmaya urad grld. Bu etki zeltiye gnderilen havaya %1 lik CO2 gaz ilave edilerek dengelenebilir. Ayrca, eklenen CO2 gaznn li esnasnda ekstraksiyona yardmc olduu gzlemlenmitir. ekil 3.5 ve 3.6da sodyum karbonat ve sodyum bikarbonat konsantrasyonlarnn 7 atm basnta, 95 0C scaklkta UO2nin znme oran zerindeki etkisi gsterilmitir (Merrit, R.C., 1971).

23

UO2 nin znme oran mg/l/dk

UO2 nin znme oran mg/l/dk

1-0,20 M HCO32-0,10 M HCO33-0,05 M HCO34-0,0 M HCO3-

Karbonat Konsantrasyonu, M

ekil 3.4 Oksijen basncnn UO2 znrlne etkisi (Merrit, R.C., 1971)

ekil 3.5 Sabitbikarbonat konsantrasyonundaki karbonat konsantrasyonunun etkisi (Merrit, R.C., 1971)

UO2 nin znme oran mg/l/dk

1-0,20 M CO3-2 2-0,10 M CO3-2 3-0,05 M CO3-2 4-0,0 M CO3-2

ekil 3.6 Sabit karbonat konsantrasyonundaki bikarbonat konsantrasyonunun etkisi (Merrit,R.C)

24

Bu iki ekil gstermitir ki, bikarbonatn karbonata oran veya karbonatn bikarbonata oran toplam reaktif konsantrasyonunda bir farkllk gstermemitir. Buradan pH 9-10,5 arasnda bikarbonatn karbonata oran bamsz olup, her iki iyonda uranyum kompleksini eit derecede zer. Ph 10,5 ten sonra ortamdaki hidroksil iyonlar artmas nedeniyle sodyum diurenat kelmeye balar (Merrit, R.C., 1971). 2.4 Snflandrma ve Kat Sv Ayrm 2.4.1 Genel Li ileminin son aamas, uranyum ykl zelti ile kat art birbirinden ayrmaktr. Buna istisna olarak, plp ierisinde reine ile kazanma verilebilir. nk iki faz ayrmak gereksizdir. Yn ve yerinde li ilemi sv-kat ayrm gerektirmez. nk birok durumda cevherin kendisi filtre grevi grr. Perklosyon liide ayn ekilde filtrelenmez (Merrit, R.C., 1971). Gnmz kat-sv ayrm teknikleri kelmeyi hzlandrmak iin floklant kullanmna dayanr. Aslnda, polyakrilamid polimerler ve am sakz gibi katk maddelerinin kullanm ve geliimi uranyum proses teknikleri bakmndan ok etkili oldu. Sv-kat ayrm, konvansiyonel dizayn tiknerler iinde,disk ve varil tipi vakum filtrelerinde yaplr (Merrit, R.C., 1971). 2.4.2 Floklasyon Uranyum kazanmnn ilk yllarnda, kat-sv ayrm gerektende byk bir problemdi. Etkili floklantlarn geliimi ve bunlarn kat-sv ayrmnda kullanm bu problemleri byk lde zd (Merrit, R.C., 1971). Uranyum prosesinde kullanlan floklantlar; polyakrilamidler (Aerofloc,

separan,..) am sakz (Jaguar, Guartee, Burtonit) ve hayvan tutkaldr. Literatrde daha biroklar rapor edilmitir (Merrit, R.C., 1971).

25

Polyakrilamidler genellikle asit ve alkali devrelerinde kullanlr. Amerikadaki tesislerde kullanlan maksimum floklant miktar 90 gr/ton olup genelde 20-50 gr/ton civarnda kullanlr. Guar gum (reine) alkali filtrasyonunda n plana kar (Merrit, R.C., 1971).

BLM DRT DENEYSEL ALIMA Deneysel almalar numune alma,numune hazrlama, cevher karakteristiinin incelenmesi ve li testleri olmak zere 4 ana blmden olumaktadr. Deneysel almalar srasnda yaplan ilemler ksaca akm emas olarak aada gsterilmitir.

Numune Alma Araziden Numune Alma Araziden Alnan cevherin inden Numune Alma

Numune Hazrlama Besleme Malna Yaplan Elek Analizi gtlm Maln Elek Analizi

Cevher Karakteristiinin ncelenmesi XRD (X-ray Diffraction) SEM (Scaning Electron Microscobe)

Li Testleri Cevherin Direk Lii Cevherin Kavurma Sonrasndaki Lii Cevherin Mikrodalga Frn Sonrasndaki Liiekil 4.1 Deneysel almann akm emas

26

27

4.1 Numune Alma zmirin 120 km kuzeydousundaki Salihli-Grdes blgesinde yer alan Kprba uranyum zuhurlar, penekonkordan kumta tipine dahil edilebilen, toplam rezervi ynnden Trkiyenin gnmze dek bulunmu en nemli yataklardr (Nakoman, E., bt, s. 373).

ekil 4.2 Salihli-Kprba uranyum yataklarnn bulunduu blge

Salihli-Kprba blgesinde jeolojik durumlar ve oluum koullar birbirine ok benzeyen 10 yatak bulunmaktadr. Bunlar Kasar, Taharman, Kocadz, etinba, Topall, Yardere, Kayran, Tomaa, Kocaboaz ve Tllce yataklardr. a. Kasar yata : Kprba bucann yaklak 6 km gneybatsnda yer alan bu yatakta, gnays zerine dorudan gelen flvyo-karasal serideki gevek yapl, kumlu, gnays akll ve killi kellerde, atlak boluklarnn ve akllarn yzeyine svanm durumda uranyum minerallemesi grlr. Bulunan mineraller otnit, meta-otnit ve

28

torbernittir. Tuvenan cevher % 0,052 U3O8, % 73,90 SiO2, % 12,41 Al2O3, % 2,71 Fe2O3, % 1,10 CaO, % 0,84 MgO, % 2,65 Na2O, % 2,65 K2O, % 0,15 P2O5 eser halde slfatlar, TiO2 ve V iermektedir (Nakoman, E., bt).

ekil 4.3 Kasar Ky, Gktepe Mevkii ( Uranyum bakmdan en zengin blge)

b. Taharman Yata : Bu yatak Kasar sektrnn yaklak olarak 25 km kuzeydousunda bulunmaktadr. Burada temeli tekil eden gnayslarn zerine bazenmesozoyik kristalin kalkerleri bazen ise konglomera, kumta ve siltler gelmekte, daha stte marn, killi ve kumlu kalker, rtl ve tfitli kalker dzeyleri bulunmaktadr. Yataktaki uranyum ym iki tiptedir. Flvyo-karasal seri iinde yer alan konglomera, kumta ve siltlerde Kasar tipi cevhere benzeyen otnit ym : Bu tip cevherde (tuvenan) analiz sonular yledir. % 0,04 U3O8, % 67,32 SiO2, % 14,76 Al2O3, % 3,32 Fe2O3, % 8,08 CaO, % 0,15 TiO2 , % 2,63 P2O5 eser halde MgO (Nakoman, E., bt). Gl kalkerlerinin killi ve tfl arakatklarnda dahlite bal minerallemeler: Bu tip ymalarda gzle grlr bir uranyum minerali yoktur. Cevher

29

tvenan analiz sonularna gre, % 0,041 U3O8, % 45,28 SiO2, % 21,65 Al2O3, % 0,45 Fe2O3, % 7,75 CaO, % 0,95 MgO, % 0,60 Na2O, % 8,15 K2O, % 5,09 P2O5, % 4,15 slfr, iz halinde slfat ve TiO2 iermektedir. c. Kocadz Yata : Taharman sektrnn yaklak 2 km gneyinde yer alr. Burada da temeli Paleozoyik metamorfitleri hasl etmektedir. Bu temel yer yer Mesozoyik kristalize dolomitik kiretalar ve silislenmi brelerle rtlr. Fakat genellikle karasal konglomera, akl, kum ve siltler ile glsel kil, marn, tfit ve kalkerlerle kapldr (Nakoman, E., bt). Bu yataktaki uranyum minerallemesi Taharman sektrndeki gibi dahlite baldr. Tvenan cevherin % 0,022 U3O8, % 32,43 SiO2, % 14,84 Al2O3, % 0,40 Fe2O3, % 16,15 CaO, % 8,03 MgO, % 0,90 Na2O, % 4,20 K2O, % 2,85 P2O5 , % 0,77 slfr, eser halde TiO2 ve slfat ierdii bilinmektedir (Nakoman, E., bt). d. Yardere Yata : Killik yerleme merkezinin kuzeyinde, Kprbana 15 km uzaklkta bu kk yataktaki stratigrafik dizilim, ana hatlaryla Kocadz yatandakine benzemektedir. Uranyum, Taharman ve Kocadzde olduu gibi dahlite baldr. Tuvenan cevherin analiz sonular yledir : % 0,038 U3O8, % 64,85 SiO2, % 16,57 Al2O3, % 0,38 Fe2O3, % 1,83 CaO, % 0,99 MgO, % 1,37 Na2O, % 1,24 K2O, % 1,24 P2O5 , % 2,74 slfr, eser halde TiO2 ve slfatlar e. etinba Yata : Bu yatak Bozburun kynn dousunda olup, Kprbana 8-10 km uzaklktadr. Uranyum ymas, gnayslarn iki fayla snrlanm olan km bir zonunu dolduran konglomera, akl, kum, silt ve tfler iinde yer alr. Rastlanan mineraller meta-otnit ve torbernittir (Nakoman, E., bt). f. Topall Yata : Topall kynn gneybatsnda bulunan bu yatak Kprbana yaklak olarak 6 km uzaklktadr. Neojen kellerinin ortasnda kalm bantl gnayslarn oluturduu byke bir ktlenin evresinde yer alr. Cevher minerallemesi Tomaa ve etinba sektrlerinde olduu gibi Neojenin alt dzeylerini temsil eden iyi imentolanm konglomera, akl, kum, silt ve tfitlerde

30

meta-otnit halinde bulunmaktadr (Nakoman, E., bt). g. Kayran Yata : Topallnn 1 km batsnda, Kprbana yaklak 8 km uzaklktadr. Bu yatakta cevher, Paleozoyik metamorfik temel zerine dorudan gelen gevek yapl kum ile gnays akll konglomeralar iinde dissemine olarak dalm meta-otnitten ibarettir (Nakoman, E., bt). h. Tomaa Yata : Bu kk yatak Salihli-Kprba sahasnn en banda yer alr. Kprbandan yaklak olarak 12 km uzaklktadr (Nakoman, E., bt). Uranyum ym gnayslar rten Neojen yal karasal klastik keller iindedir. Bu yatakta dissemine halde bir dalm gsteren otnit mineralinin varl bilinmektedir (Nakoman, E., bt). i. Kocaboaz Yata : Kasar kynn kuzeybatsnda bulunan bu yatakta uranyum minerallemesi Kasar tipinde olup, metamorfik temel ile Neojen gl sedimentleri arasna skm karasal detritikler iindedir (Nakoman, E., bt).Tablo 4.1 Deerlendirilebilir Kprba uranyum rezervi (ANA, S. bt)

Yer Ton

Cevher Rezervi %U Uranyum erii (ton) Atk (m3)

Syrma Oran (m3/ton) 1.000.000 660.000 470.000 1.900.000 4.030.000 0,9 2,0 1,5 3,7 1,75

Kasar etinba Topall Taharman Toplam

1.140.000 330.000 310.000 510.000 2.290.000

0,036 0,027 0,037 0,040 0,040

416 91 114 312 933

31

j. Tllce Yata : Kocaboaz yatana bitiik olan bu alandaki cevher de Kasar tipinde olup, flvyatil karasal serinin st dzeylerinde yer alr. Mineralleme Kasar tipindedir (Nakoman, E., bt, s. 376-378). 4.1.1 Araziden Numune Alma Bu almada kullanlan btn numuneler Salihli-Kprbanda bulunan Kasar kynn Gktepe mevkiinden alnmtr. Merkeze olduka yakn olan Kasar kynn iinden geilerek araziye ulamak mmkndr. Arazi engebeli bir yapya sahip olmasna ramen traktr ve i makinalar kolaylkla arazide haraket edebilir. Yol zerinde MTAnn eskiden am olduu sondaj kuyular kolaylkla gze arpmaktadr. Aadaki resim MTAnn uranyum rezervlerini tespit etmek iin at bir sondaj kuyusunu gstermektedir.

ekil 4.4 MTAnn G31BE4 kodlu sondaj kuyusu, Salihli Kprba Mevkii

Numunelerin alnd yer eskiden MTA tarafndan iletilen pilot aptaki tesise hammadde salayan yerdir. Bugn bile makinalarn kepe izleri rahat bir ekilde gzlemlenebilir. Numune alnrken dikkat edilmesi gereken husus yzeydeki

32

uranyumun yamur sular ile znm olabileceidir. Bu nedenle toprak biraz kazldktan sonra stten alta doru, mmkn olan en homojen ekilde numune alnmaya allmtr. ekil 4.5 numunelerin alnd yeri gstermektedir.

ekil 4.5 MTAnn eski pilot tesise hammadde salad yer (Salihli, Kasar ky, Gktepe mevkii)

Numune alnrken dikkat edilecek bir dier husus ise numunenin -survey meter (sintrometre) adl cihaz eliinde alnmasdr. Ortamdaki radyasyonu len bu cihaz araziye girdiimiz andan itibaren byk bir art gstermi ve numune alacamz yerde ise 2000 ila 2700 c/s (saniyedeki bozunma miktar) arasnda bir deerde seyretmitir. Arazide daha nce alma yapm olan mhendisler bu rakamn yer yer 8000 ps/c ya kadar ktn gzlemlemilerdir.

ekil 4.6 -survey meter (Sintrometre).

33

4.1.2 Araziden Alnan Numunenin inden Numune Alma Numune alrken 2 nemli faktr gz nnde bulundurulmaldr: 1. Numunenin aln ekli / seilii Numunenin kalitesi bakmndan nemlidir. Numune alnd yeri temsil etmelidir. 2. Numunenin miktar statistiksel olarak ne kadar numune alnmaldr? 4.1.2.1 Numune Miktarnn Belirlenmesi Genel kural olarak numune miktar istatistiksel olarak btn tane boyutlarn ierecek byklkte olmaldr. Byk tane boyutlar daha fazla numune miktar gerektirmektedir. Alnacak numune miktar aadaki forml ile hesaplanabilir.

Mi = 4/2[(1/qi 2)wi + w]Mi = Tane boyutu iyi ieren numune arl. qi = i boyutunu ieren arlk yzdesi = Kabul edilen hata miktar wi = Tane boyutu inin ortalama arl [wi (/6)ixi3]. xi = Tane boyutu, yani, ap (Boyut ap ile belirlenir. Tanelerin kre eklinde olduu kabul edilir). i = younluk (g/cm3). w = Genel tane arl [ =qi wi btn boyutlar iin]. i = Boyut yada boyut aral (1, 2, 3, ..i) Numune miktar Minin maksimum olduu deerdir. Denklem (1) q = 0,1 (% 10) olarak kabul edilip basitletirilirse, numune miktar : M [20*(zgl arlk)*[en iri tane(cm)]3 / (kabul edilen hata miktar)2], (gram)

34

eklini alr (Gy, P., 1982; Allen, T., 1990). Araziden yaklak olarak alnan numune 80 kg civarndadr. Kasar Ky, Gktepe mevkiinden, sintrometre (-survey meter) cihaznn srasyla 2700 ps/c, 1700 ps/c, ve yine 2700 ps/c olarak okuduu 3 ayr yerden alnan numuneler harmanlanmtr. Bu harmann arl yaklak olarak 27 kg dr. Li ilemi iin istenilen en byk tane irilii 1mm olduundan, hata oran % 3,5 olarak kabul edildiinden ve cevher zgl arl 2,7 olduundan formlde bu parametrelerin yerine konmas ile 45 gr cevherin bize yeterli olaca anlalmaktadr. 4.1.2.2 Numunenin Hazrlanmas Araziden alnm ve harmanlanm 27 kglk numune ncelikle riffle denen ayrala blnmek suretiyle 1,5 kga kadar indirgenmitir.

ekil 4.7 Riffle

ekil 4.8de numune hazrlama akm emas verilmitir.

35

27 Kg Numune

13,5 Kg Numune

13,5 Kg Numune

Riffle 1,5 Kg Numune

Halkal Deirmen

Dner Numune Ayrc

32 Adet 45 gr Numune

ekil 4.8 Numune hazrlama akm emas

36

1,5 kga indirilen malzemeye elek analizi yaplarak +1 mm tane ebadnn st halkal deirmende 4 saniye boyunca tllerek -1 mm boyutunun altna geirildi. Bylelikle btn malzeme -1mmnin altna yani li ilemi iin istenilen ebada getirildi. Daha sonra ERIEZ MAGNETCS adl titreimli cihaz zerine aktarlan numune RETSCH isimli dner numune ayrc ile 32 adet 45 3 grlk numuneler halinde paketlenmitir. Titreimli cihaz ve dner numune ayrcnn emas ekil 4.9 da verilmitir.

ekil 4.9 Titreimli besleyici ve dner numune ayrc

4.2 Elek Analizleri Cevhere yaplan elek analizleri iki ksmdan olumaktadr. lk ksmda besleme malna elek analizi yaplmtr. Besleme mal +9,51-1 mm arasndaki elek serisinden geirilmitir. Daha sonra -1 mm tane boyutunun st, halkal deirmen vastas ile tlp bir nceki blmde anlatld gibi paketlendikten sonra iki paket 45 3 gr numune kartrlarak +500-125 m elek serisinden geirilip elek alt grafikleri izilmitir. Halkal deirmende cevheri trken dikkat edilmesi gereken husus

37

numunenin

ok

abuk

bir

ekilde

tlp

istenilen

tane

boyutunun

yakalanamamasdr. Bunu nlemek iin tme sresi son derece ksa tutulmaldr. ekil 4.10de halkal deirmenin bir fotoraf gsterilmitir.

ekil 4.10 Halkal Deirmen

4.2.1 Besleme Malna Yaplan Elek Analizi Yaklak olarak 1,5 kg olan besleme mal +9,51-1 mm elek serisinden geirilip % arlklar hesaplanm buradan da elek alt miktarlar hesaplanp grafikleri izilmitir. Tablo 4.2 besleme malnn elek analizi sonularn gstermektedir. Tabloya gre besleme malnn en fazla topland yer 4,76-+1 mm arasdr. Besleme malnn elek alt erisi ekil 4.11de gsterilmitir.Tablo 4.2 Besleme malnn elek analizi

Elek Serisi (mm) +9,51 -9,51+4,76 -4,76+1 -1 Toplam

Numune Arl (gr) 344,00 363,40 565,20 298,6 1571,20

% Arlk 21,89 23,13 35,8 19,00 100,00

% Elek Alt 76,87 54,98 19,00

38

ekil 4.11 Besleme malnn elek alt grafii

Besleme malnn elek alt grafiine gre besleme malnn % 75ten fazlas -9,51 mmlik elekten gemitir. 4.2.2 tlm Maln Elek Analizi Besleme malndan gelen cevherin 1 mm ebadnn st halkal deirmede tlmtr. Tablo 4.3 tlm maln elek analizini gstermektedir.Tablo 4.3 Uranyum li testlerinde kullanlmak zere tlen numunenin elek analizi

Elek Serisi (mikron) -1000+500 -500+355 -355+250 -250+180 -180+125 -125 Toplam

Numune Arl (gr) 24,7 11,5 9,4 4,6 8,3 24,3 82,80

% Arlk 29,83 13,89 11,35 5,56 10,02 29,35 100,00

% Elek Alt 100,00 70,17 56,28 44,93 39,37 29,35

39

Toplam numune ncelikle titreimli besleyici ve dner numune kullanlarak 32 adet yaklak 45 gramlk paketler halinde ayrlmtr. Numunenin ikisi harmanlanp, 500-125 mikron aras elek serisinden geirilmi ve numune arlklar her bir fraksiyon iin tartlmak suretiyle % arlklar ve % elek alt miktarlar hesaplanmtr. ekil 4.12 tlm numunenin elek alt erisini gstermektedir.

ekil 4.12 tlm maln elek alt grafii

Grafikten de grld gibi tlm maln % 70inin getii elek akl 500 mikrondur. 4.3 Cevher Karakteristiinin ncelenmesi Numune alma ilemi tamamlandktan sonra yaplan besleme malnn

karakteristiine ynelik almalar byk bir nem arz eder. Cevheri zenginletirmek iin uygulanacak yntemin belirlenmesinde ilk olarak minerolojik yapnn incelenmesi yerinde olur. XRD teknii, ince tabakalarn ve materyallerin fiziksel zellikleri, kimyasal ierikleri ve kristal yaplar hakknda bize bilgiler veren analitik bir tekniktir (WIKIPEDIA The Free Enclopedia, 2007). Cevherin minerolojik yaps

40

XRD (x-ray difraksiyonu) cihaz yardm ile belirlenmektedir. ekil 4.13 da XRD cihaznn bir resmi grlmektedir.

ekil 4.13 XRD cihaz, DE Metalurji ve Malzeme Mhendislii

Minerolojik yapnn belirlenmesinden sonraki aamada gerek minerallerin yapsn gerekse de cevherin iindeki elementlerin ieriklerinin ve miktarlarnn tespiti iin SEM (Scaning electron microscope) kullanlmaldr. Gz nnde bulundurulmas gereken husus SEM cihaznn elementel olarak kesin fakat ierik olarak ortalama bir deer vereceidir. ekil 4.14 SEM adl cihazn resmini gstermektedir.

ekil 4.14 SEM (scaning electron microscobe) Jeol JSM-6060 DE Metalurji ve Malzeme Mhendislii

41

Cevher SEM cihazna girmeden nce nemi alnp vakumlu bir ortamda 1 saat bekletildikten sonra analiz yaplr. ekil 4.15 vakum cihaznn bir resmini gstermektedir.

ekil 4.15 Vakum cihaz, DE Metalurji ve Malzeme Mhendislii

4.3.1 Cevherin XRD Sonucu -1 mm paketlenmi malzemelerden bir tanesi cevherin minerolojik yapsnn saptanmas amacyla XRD ye gnderilmitir. XRD den gelen verilerin grafii ekil 4.16da verilmitir. XRD grafii incelendiinde cevherin minerolojik yapsnda drt ayr mineral saptanmtr. Cevherin ok byk bir ksm silikatlardan olumutur. ekil 4.16 ve 4.17 de grlen en byk pik SiO2 (Kuvars) mineraline aittir. Cevherde bulunan bir dier mineral ise CaAl2Si2O8.4H2O (Gismondine) adl mineraldir. Bunun yannda Indium uranil fosfat hidrat In(PUO6)314H2O ve Otunit (Ca(UO2)2(PO4)2.10H2O) minerallerine rastlanmtr.

42

ekil 4.16 -1 mm cevherin XRD sonucu

ekil 4.17 -1 mm cevherin XRD sonucu

4.3.2 Cevherin SEM Analiz Sonular Uranyum cevherinin SEM (scaning elektron mikroskobu) analizleri -1 mm cevhere yaplmtr. ncelikle -1 mm lik cevher yakndan incelendi ve elementel olarak analizi yapld. Cevherin 4 ayr yerinden alnan fotoraflar ekil 4.18de gsterilmitir.

43

ekil 4.18 -1 mm cevherin elektron mikroskobundaki grntleri

Bir yandan fotoraflar ekilirken dier yandan da elektron mikroskobu -1 mm tane boyutundaki numunenin elementel analizini yapt. Yaplan elementel analizi sonucu oluan pikler ekil 4.19da gsterilmektedir.

ekil 4.19 -1 mm malzemenin oluturduu pikler

-1 mm malzemeye yaplan elementel analiz sonular Tablo 4.4te gsterilmitir.

44

Tablo 4.4 SEMin -1 mm malzeme iin elementel analiz sonular

Element Mg Ca Si Al K Na Cu Fe Ni P V Ti S U Toplam

% Miktar 0,212 0,560 89,707 2,637 0,865 0,394 0,676 2,134 0,349 0,356 0,203 0,252 1,528 0,127 100

Tablo 4.4 den de grld gibi -1 mm numunede silis n plandadr. % 89 silisi %2lik demir miktar izler. -1 mm numuneye yaplan SEM analizi sonucunda % 0,127 Uranyuma rastlanmtr.

4.4 Li Testleri Genel olarak -1 mm altndaki numunelere uygulanan li testleri direkt li, cevherin frnlanmasndan sonra gerekletirilen li ve mikrodalgada kavrulduktan sonra gerekletirilen li olmak zere 3 farkl li ilemi yaplmtr. Bu ilemlerin sonunda elde edilen konsantre zeltileri ICP-OES adl cihaz yardm ile iindeki istenen elementler tespit edilmitir. Cevherin iindeki elementlerin miktarlar ppm olarak hesaplanmtr.

45

Btn ICP lmleri Ege Nkleer Bilimler Enstitsnde (Ege niversitesi, zmir/Trkiye) yaplmtr. ICP-OES cihaz ekil 4.20 de gsterilmitir.

ekil 4.20 ICP-OES cihaz, Ege niversitesi nkleer bilimler enstits

ICP-OES (Inductively coupled plasma optical emisson spectroscopy) elementel analiz iin ok nemli bir tekniktir. Analiz edilecek numune eer kat ise nce zndrlr ve daha sonra su ile seyreltilerek plasma iine beslenir. Plazma ierisindeki atomlar herbiri kendine zg bir dalga boyunda foton yayar. Bu fotonlar bir veya daha fazla optik spektrometre tarafndan kaydedilir ve orjinal numune ile kalibre edilmi olan verilerle karlatrlarak kuantatif analizi yaplr (ICP-OES.Net).

Li ileminde uygulanan parametreler; Cevherin ebad : -1mm Scaklk : Oda scakl Asit miktar : 25 gr/L Li sresi : 4 saat Kat-sv oran : % 15 Kartrma hz : Sabit

46

Deneylere balamadan nce insan kaynakl hata miktarn kontrol etmek amac ile 0,10 gr UO2(NO3)2.6H2O 100 ml su ierisinde zndrlp nkleer bilimlere verilmitir. Gelen analiz sonucuna gre uranyum iin sapma miktar yaklak % 3 civarndadr. 4.4.1 Cevherin Direkt Lii Daha nceden hazrlanm olan yaklak 45 gr lk iki numune ayn artlarda li ilemine tabi tutulmutur. Cevhere direkt olarak li ileminin yaplmasnn amac hem ekstraksiyon verimi hakknda bir fikir elde etmek hem de ayn artlarda iki numunenin bir birinden ne kadar saptn bulmaktr. Sonu olarak aradaki fark yaplan li deneylerinin yorumlanmasnda olduka etkili bir rol oynayacaktr. Tablo 4.5 direkt li sonularn gstermektedir.Tablo 4.5 Direkt Li Testleri (Tekrarlanabilirlik Analizleri)

Direkt Li-1 Direkt Li-2

Ca 1012 1021

Ekstraksiyon (ppm) Fe K 502 83 490 38

U 486 490

500 mlye alnan zelti ICPye gnderilmi gelen sonular ppm (gr/ton) zerinden hesaplanarak tablo eklinde verilmitir. Tablo 4.5 den de grlebilecei gibi ayn artlar altnda yaplan iki direkt liin sapma miktarlar olduka dktr. Buna gre uranyum iin sapma miktar 1 ton cevherde sadece 4 grdr.

4.4.2 Cevherin Kavurma Sonrasndaki Lii Cevher li ilemine tabi tutulmadan nce 45 gr lk 3 adet numune sras ile 200, 400 ve 8000

C deki frnda 1 saat sre ile bekletildikten sonra li ilemi

gerekletirilmitir.. Tablo 4.6 bu li ilemi sonucundaki ekstraksiyon miktarn gstermektedir.

47

Tablo 4.6 Frnlanan Cevherin Li Testleri

F-1 F-2 F-3

Scaklk (0C) 200 400 800

Ca 953 904 527

Ekstraksiyon (ppm) Fe K 503 17 3796 191 230 107

U 519 658 457

Tablo 4.6 gstermitir ki uranyum ekstraksiyonu 200 ve 400 0C scaklkta yaplan kavurma ilemi sonucu artmtr ama 800 0C scaklkta ise greceli olarak byk bir dme yaanmtr. Dier gze arpan nokta ise demir ekstraksiyonunun 400 0C scaklkta yaplan kavurma ilemi sonrasndaki znrlnn ok yksek miktarlarda arttdr. Ne var ki bu art 800 0C de yerini nemli bir oranda de brakmtr. Ekstraksiyon-Scaklk grafii ekil 4.21de verilmitir.

ekil 4.21 Frn sonras liin ekstraksiyon-scaklk grafii

4.4.3 Cevherin Mikrodalga Sonrasndaki Lii 45 gr lk 3 adet numune srasyla cam bir kabn iine koyup mikrodalga frnda 2, 10 ve 30 dakika boyunca kavrulup, belirlenen li parametleri ile ztleme ilemi yaplmtr. Tablo 4.7 mikrodalga kavurmasnn ekstraksiyon sonularn gsterir.

48

Tablo 4.7 Mikrodalga Sonras Li

Direkt Li-1 M-1 M-2 M-3

Zaman (dk) 0 2 10 30

Ca 1012 1217 1105 1101

Ekstraksiyon (ppm) Fe K 502 83 568 76 594 98 538 52

U 486 498 498 508

4 saat li sresinin ardndan alnan zeltilerin ICP sonular hesaplanarak Tablo 4.7 oluturulmutur. Tablo 4.7dende anlalaca gibi mikrodalga ile yaplan kavurma ilemi sonucunda ok byk bir art veya azal olmamtr. Uranyum ekstraksiyonu direkt lite 498 ppm iken 30 dakika mikrodalgada kavrulduktan sonra yaplan li ileminde 508 ppme kmtr. Ekstraksiyonun zamana kar olan grafii ekil 4.22de verilmitir.

ekil 4.22 Mikrodalga sonras scaklk-ekstraksiyon grafii

4.5 Deney Verilerinin Deerlendirilmesi Mikrodalga ve frnda kavurma sonras li ekstraksiyonlarnn karlatrlmas ayrca yaplm ve grafie yanstlmtr. Buna gre, ekil 4.23, 4.24, 4.25 ve 4.26 elementlere gre grup olarak ekstraksiyonlar gstermektedir.

49

ekil 4.23 U ekstraksiyonunun frn ve mikrodalga karlatrmas

ekil 4.23de gsterildii zere Uranyum iin frn ve mikrodaga sonras li ilemleri karlatrlmtr. Yeil izgi uranyumun direkt olarak liini temsil etmektedir. ekil 4.17 gstermitir ki en yksek ekstraksiyon oran 400 0C scaklkta yaplan frn sonras lite yakalanmtr.

ekil 4.24 Fe ekstraksiyonunun frn ve mikrodalga karlatrmas

ekil 4.24 Demir ekstraksiyonunun frn ve mikrodalga sonras liini karlatrmaktadr. Mikrodalga kavurmas demir ekstraksiyonunu pek etkilememekle beraber 400 0C frnda kavrulan numunenin ekstraksiyon oran ok

50

ykselmitir. Yeil izgi ile gsterilen ksm demirin direkt olarak liini gstermektedir.

ekil 4.25 Ca ekstraksiyonunun frn ve mikrodalga karlatrmas

ekil

4.25

Ca

ekstraksiyonunun

frn

ve

mikrodalga

karlatrmasn

gstermektedir. Buna gre, Ca ekstraksiyonu Mikrodalgada 2 dakika yaplan kavurma ilemi sonucu en yksek ekstraksiyonu vermitir. Yeil izgi Ca ekstraksiyonunun direkt liini temsil etmektedir.Son olarak K ekstraksiyonu frn ve mikrodalga karlatrmas ekil 4.20de verilmitir. K ekstraksiyonu 400 scaklkta yaplan kavurma sonucu en yksek miktara ulamtr.0

C

ekil 4.26 K ekstraksiyonunun frn ve mikrodalga karlatrmas

51

4.6 Genel Bak Bilhassa son iki yl olmak zere metal fiyatlarndaki keskin ykseliler madencilii olduka karl bir yatrm alan yapmtr. Madenciliin altn an yaad u sralarda uranyum fiyatlar da olduka yksek deerlere kmtr. Grnen o ki fiyatlardaki bu art bir sre daha devam edecektir. Uranyumun son iki yldaki fiyat art ekil 4.27de gsterilmitir.

ekil 4.27 Sar pastann son iki yldaki fiyat deiimi ( The Ux Consulting Company, 2002)

ekilde lb birimi cinsinden ifade edilmitir. Sar pastann 2007 Mays ay fiyat yaklak 190 $/kgdr. Olduka yksek olan bu fiyatlar karsnda mevcut yataklarn deerlendirilmesi ve bir an nce arama faaliyetlerine balanmas byk bir nem arz etmektedir. Bilhassa Manisa-Salihli yresindeki uranyum yataklar son fiyatlar karsnda ekonomik bir hal almtr. Gerek cevherin kazanm gerekse de daha nce yaplm olan almalarn nda Manisadaki yatak deerlendirilip Trk ekonomisine kazandrlmaldr.

BLM BE SONU VE NERLER Uranyum iin en yksek ekstraksiyon 400 olduu tespit edilmitir. Mikrodalga ile yaplan kavurma iin uranyum ekstraksiyonu ok az bir miktar artmtr. 2 dakika ve 10 dakika yaplan kavurma sonras li ekstraksiyonlarnn ayn olduu 30 dakika yaplan kavurmann ise 2 ve 10 dakikaya gre sadece 10 ppm bir art gsterdii saptanmtr.0

C frnda kavrularak elde

edilmitir. Ayrca bu scaklktaki demir ekstraksiyonunun olduka yksek

Btn bu almalarn nda, cevherin direkt olarak lii en ekonomik yntem olarak n plana kmtr. Frn ve mikrodalga kavurmasnn uranyum ekstraksiyonu zerine bir miktar etkisi olsada bu etki ekonomik olmaktan uzaktr. Dolaysyla li zamann biraz daha uzun tutup ekstraksiyon orann ykseltmek en iyi yntem olacaktr.

52

53

KAYNAKLAR

Allen, T., 1990, Particle Size Measurment, Chapman and Hall, Newyork.

Ana, S., Birtek, N., Birsen, N., Kafadar, M.S,. (bt.) Exploations of uranium resources in Turkey- a short review in retrospect of the technical and economic aspects.

Australian Uranium Association. (2005). Australia's Uranium, 05.06.2005, http://www.uic.com.au/ozuran.htm

Eligwe, C.A., Torma, A.E., Devries F.W. (1982). Leaching of uranium ores with H2O2-Na2SO4-H2SO4 system. Hydrometallurgy, 9, 83-95, Elsevier.

Gy, P., 1982, Sampling of Particulate Materials, Theory and Practice, Elsevier, Newyork, 2nd ed. ASTM Standart (D2234-72).

ICP-OES.Net. (15.11.1999). Inductively coupled plasma. 11.01.2007, www.icpoes.net/

Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Tecnology, Uranium and Uranium Compounds, Vol 24.

Lee, J.,Kim, S.,Kim, K., Kim, I. (2004). Microbial removal of uranium in uraniumbearing black shale. Chemosphere, 59, 147-154. Elsevier.

Merrit, R.C. (1971). The extractive metallurgy of uranium (1).USA: Colorado school of mines research Institute.

MTA.

(bt.).

Radyoaktif

Hammaddeler

Birimi.

11.01.2007,

www.mta.gov.tr/mta/enerji/argekorrad.html

54

Nakoman, E. (bt). Radyoaktif Hammaddeler Jeolojisi. Maden Tetkik Arama Yaynlarndan.

Ritcey, G.M. (1984). Solvent extraction principles and applications to process metallurgy (part 1). Netherland:Elsevier science publisher.

The Ux Consulting Company, LLC. (04/04/2002). UxU3O8 Prices. 15.01.2007, http://www.uxc.com/review/uxc_g_2yr-price.html

Ullmans Encyclopedia of

Industrial Chemistry, Uranium,Uranium Alloys, and

Uranium Compounds, Vol.A27 WebElementsTM

WebElements.

(01.09.1993).

Periodic

Table.

13.01.2007,

www.webelements.com

WIKIPEDIA The free Encylopedia. (February 2007). X-ray Scattering Techiques. 15.01.2007, http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_scattering_techniques#X-ray_

diffraction _techniques

Zararsz,

S.

(2005).

Uranyum.

Trkiye

Atom

Enerjisi

Kurumu.

www.taek.gov.tr/bilgi/pdf/uranyum.pdf

55

EKLERTablo 1. Eklenen asit, su ve numune arlklar ID Direkt li-1 Direkt li-2 M-1 M-2 M-3 F-1 F-2 F-3 Net Numune Arlklar (gr) 43,73 45,4 45,55 44,95 46,62 45,84 45,97 43,97 Eklenen su miktar (gr) 248 250,5 258 255 264 253,16 253,16 242,45 Eklenen H2SO4 (% 95) (gr) 6,67 6,5 6,79 6,71 6,95 6,91 6,84 6,65

500 mlye alnan zeltiler nkleer bilimlere gnderilmi ve gelen sonular tablo halinde verilmitir.Tablo 2. Nkleer bilimler ICP-OES sonular

F-1 F-2 F-3

Scaklk (0C) 200 400 800 Zaman (Dakika) 2 10 30

Ca 87,31 83,08 46,31 Ca 110,9 99,36 102,7

Ekstraksiyon (mg/l) Fe K 46,06 1,531 349 17,48 20,24 9,351 Ekstraksiyon (mg/l) Fe 51,73 53,40 50,18 K 6,887 8,784 4,828

U 47,52 60,70 40,15 U 45,31 44,70 47,29

M-1 M-2 M-3

Tekrarlanabilirlik Testi Ca 88,52 92,66 Ekstraksiyon (mg/l) Fe K 43,89 7,233 44,41 3,452 U 42,52 44,49

Direkt Li-1 Direkt Li-2

Tablo 1 ve Tablo 2 vastasyla yaplan hesaplamalar Tablo 3 de gsterilmitir.

56

Tablo 3. ICP sonularnn hesaplanm deerleri

F-1 F-2 F-3

M-1 M-2 M-3

Scaklk (0C) 200 400 800 Zaman (dk) 2 10 30 Ca 1012 1021

Ca 953 904 527 Ca 1217 1105 1101

Direkt Li-1 Direkt Li-2

Ekstraksiyon (gr/ton) Fe K 503 17 3796 191 230 107 Ekstraksiyon (gr/ton) Fe K 568 76 594 98 538 52 Ekstraksiyon (gr/ton) Fe K 502 83 490 38

U 519 658 457 U 498 498 508 U 486 490