Laterit Liç Çözeltisinden Sinerjik Solvent Ekstraksiyon (SSX) Yöntemi Kullanılarak Nikel ve Kobalt Kazanımı

Abstract

Bu çalışmada, nikel sülfat (NiSO4.6H2O), kobalt sülfat (CoSO4.7H2O), manganez sülfat (MnSO4.H2O), magnezyum sülfat (MgSO4.7H2O) ve kalsiyum klorür (CaCl2.2H2O) tuzları deiyonize su ile çözündürülerek sentetik bir liç çözeltisi hazırlanmıştır. Sentetik çözelti içerisinde seçimli olarak nikel ve kobalt kazanımı için sinerjik solvent ekstraksiyon (SSX) ve direkt solvent ekstraksiyon (DSX) yöntemleri uygulanmıştır. Organik ekstraksiyon çözeltisi olarak Cyanex 272 (bis (2,4,4-trimethylpentyl) phosphonic asit, Versatic 10 (neodecanoic asit) ve DEHPA/D2EHPA (di (2-ethylexyl) fosforik asit) n-Hexan içerisinde seyreltilerek kullanılmıştır. Organik çözelti içerisine ekstraksiyon esnasında oluşabilecek üçüncül fazları ve yerel çökmeleri engellemek için ayarlayıcı olarak TBP (tributyl phosphate) kullanılmıştır. Kobalt Cyanex 272 solvent ekstraksiyon ünitesinde yaklaşık pH 5,7’de manganez ile beraber ekstrakte edilmiştir. Yüklü organik çözelti temizleme devresinde asitliği ayarlanmış deiyonize su ile pH 5,5’de üç aşama temizleme işlemi görmüştür. Temizlenmiş yüklü organik 2 kademe 10 g/L Co çözeltisi ile tekrar temizlenmiştir. Temizlenmiş yüklü çözelti pH 0,5’de 2 kademe sıyırma işlemine tabi tutularak kobalt ve manganez yüklü çözelti elde edilmiştir. İkinci solvent ekstraksiyon ünitesinde organik ekstraktant olarak Versatic 10 kullanılmıştır. Cyanex 272 ünitesi sonunda kalan atık çözelti ikinci üniteye beslenmiştir. Bu ünitede nikel yaklaşık pH 6,9’da organik faza yüklenmiştir. Yüklü organik pH 6,5’de asitliği ayarlanmış deiyonize su ile 2 kademe temizlenmiş ve ardından 2 kademe 10 g/L Ni çözelti kullanılarak tekrar temizlenmiştir. Temizleme işleminden sonra pH 0,5’de 1 kademe sıyırma işlemi gerçekleştirilerek yüklü nikel çözeltisi elde edilmiştir. Çalışma sonunda, ilk ekstraksiyon kademesinde manganez sentetik liç çözeltisinden tamimiyle uzaklaştırılamamıştır. SSX çalışmalarında %15 Cyanex 272+%5 Versatic 10+%5 TPB, %15 Versatic 10+%5 Cyanex 272+%5 TPB, %15 Cyanex 272+%5 Versatic 10+%5 DEHPA+%5 TBP ve %15 Cyanex 272+%5 DEHPA+%5 TBP sistemleri test edilmiştir. %15 Cyanex 272+%5 Versatic 10+%5 TBP sisteminin Ni-Mg-Ca’yı Co’dan ayırmada kullanılabileceği belirlenmiştir. %15 Versatic 10+%5 Cyanex 272+%5 TPB sistemi kullanılarak Ca ve Mg arasında büyük bir seçimlilik olduğu ve bu iki metal iyonunun liç çözeltisinden seçimli olarak ayrılabileceği görülmüştür. Aynı zamanda %15 Cyanex 272+%5 Versatic 10+%5 DEHPA+%5 TBP sistemi kullanılarak düşük pH değerlerinde Mn’nin Co’dan uzaklaştırılabileceği belirlenmiştir.

In this study, synthetic leach solution was prepared by dissolving analytical grade salts of nickel sulphate (NiSO4.6H2O), cobalt sulphate (CoSO4.7H2O), manganese sulphate (MnSO4.H2O), magnesium sulphate (MgSO4.7H2O) and calcium chloride (CaCl2.2H2O) in deionized water. Synergistic Solvent Extraction (SSX) and Direct Solvent Extraction (DSX) methods were performed for the selective separation and purification of nickel and cobalt from the synthetic leach solution. Cyanex 272 (bis (2,4,4-trimethylpentyl) phosphonic acid, Versatic 10 (neodecanoic acid) and DEHPA/D2EHPA (di (2-ethylexyl) phosphoric acid) by diluting in n-Hexane were used as an organic extractant. TBP (tributyl phosphate) was added as a modifier in the organic solution to prevent third phase formations and local precipitations during extraction. Cobalt was extracted along with manganese in Cyanex 272 solvent extraction circuit at about pH 5.7. Loaded organic solution was treated with acidified water for three times at pH 5.5 in scrubbing stage. Scrubbed organic was subsequently treated with 10 g/L Co solution for two stages. Cobalt and manganese loaded strip solution were obtained from the scrubbed organic by subjecting to two stages stripping process at pH 0.5. In the second extraction circuit, Versatic 10 was used as an organic extractant. Remained raffinate in the Cyanex 272 extraction circuit was fed to second extraction circuit. In this circuit, nickel was extracted into the organic phase at about pH 6.9. Loaded organic solution was treated with acidified water for two stages at pH 6.5 and then again treated with 10 g/L Ni solution for two stages. After scrubbing stages, nickel loaded strip solution was obtained from the scrubbed organic by using one stage stripping process at pH 0.5. At the end of this study, manganese was not completely separated from the synthetic leach solution in the first extraction circuit. In SSX experiments, 15% Cyanex 272+5% Versatic 10+5% TPB, 15% Versatic 10+5% Cyanex 272+5% TPB, 15% Cyanex 272+5% Versatic 10+5% DEHPA+5% TBP ve 15% Cyanex 272+5% DEHPA+5% TBP systems were tested. It was determined that 15% Cyanex 272+5% Versatic 10+5% TPB system can be used to seperation of Ni-Mg-Ca from Co. It was appeared that there is a big selectivity between Ca and Mg by using 15% Versatic 10+5% Cyanex 272+5% TPB system and these metal ions can be selectively separated from the leach solution. It was also determined that by using 15% Cyanex 272+5% Versatic 10+5% DEHPA+5% TBP system, Mn can be removed from the Co at low pH values.