1 Mart 201480

Yerinde liç yöntemi ülkemizde Beypazarı Eti Soda İşletmesi’nin devreye girmesiyle ilk kez denenmiş ve başarılı olmuş bir üretim yöntemidir. Bu üretim yön-temine yerinde çözelti madenciliği (in-situ solution

mining) denildiği gibi, yerinde özütleme (in-situ leaching) ya da solüsyon madenciliği ismi de verilmektedir. Yöntem, diğer madencilik faaliyetlerinden daha ucuz olmakla birlikte düşük tenörlü yataklarda uygulanmaktadır.

Yerinde liç işlemi altın, gümüş, uranyum, okside bakır, trona, tuz gibi sınırlı sayıda ve genellikle klasik yöntemlerle ekonomik ola-rak kazanılamayan düşük tenörlü yataklara uygulanmaktadır. Bu yöntemle uranyum üretimi ilk kez 1960’ların başında Wyoming - ABD’de deneysel olarak gerçekleştirilmiş, ilk ticari üretim ise 1974 yılında yapılmıştır. Bugün dünyadaki önemli uranyum yataklarıyla bilinen Kazakistan ve Özbekistan’da, uranyum üretiminin tümünün; ABD’de ise üretilen uranyumun büyük çoğunun yerinde liç yöntemi ile gerçekleştirildiği bilinmektedir.

Yerinde Liç Yönteminin UygulanmasıYerinde liç yöntemi, maden yatağında cevher gövdesine açıla-cak bir sondaj kuyusu ile başlatılır. Delik açma işlemi için pat-layıcılar ya da hidrolik çatlatıcı yöntemler kullanılabilir. Maden yatağı içine açılan deliklerden yüzeyden verilen kimyasal sıvı-lar, başka bir kuyudan yeryüzüne çekilir ve bu sıvılar yardımıyla çözülmüş olan cevher yeryüzüne çıkartılmış olur.

Çözelti, gözenek ve çatlakları dolaşarak sistem içinde temas ettiği kıymetli malzemeyi çözerek bünyesine katar. Yatağın alt seviye-lerinde biriken bu çözelti de yeryüzüne basılarak, yeryüzündeki tesislerde zenginleştirme işlemine tabi tutulmaya devam edilir.

Tenördeki azalmaya karşılık tonajdaki artış ve bunun bir sonucu olarak ortaya çıkan düşük tenörlü büyük rezervler, klasik madencilik yöntemleri ile ekonomik olarak değerlendiri-lememektedir. Bu tür yatakların değerlendirilmesinde toplam

net kar ve yatırımın geri dönüşü bakımından en uygun yön-temlerden biri, yerinde liç uygulaması olmaktadır.

Yerinde liç yönteminin uygulama kriterlerinden birincisi, cev-her yatağının geçirgen olmayan tabakayla çevrelenmiş olma-sıdır. Çünkü geçirgen tabakayla çevrili bir cevher yatağında yerinde liç yöntemi uygulanırsa çözücü reaktif bu geçirgen tabakadan sızabilir ve bu durum önemli sorunlar doğurabilir. Bu sorunlardan bir tanesi, çözücü reaktifin tüketimi yüksek olması sonucu reaktif maliyetinin artması, ikincisi ise geçirgen tabakadan sızan reaktifin yer altı sularına karışması sonucu oluşacak çevresel problemlerdir.

Yerinde liç yönteminin uygulama kriterlerinden ikincisi de, cevherin liç çözeltisini geçirme durumudur. Eğer cevher reaktifi geçiremeyecek durumda ise malzemeye ulaşıp onu çözememektedir.

Yerinde liç işlemi yağmurlama ve enjeksiyon yöntemi olmak üzere iki farklı şekilde uygulanır. Yağmurlama yöntemi yüzeye yakın cevherlere yüzeyden liç çözeltisi verilerek gerçekleştirilir. Kuyulardan elde edilen yüklü çözelti yeryüzündeki tesislere beslenerek zenginleştirme işlemine tabi tutulur.

Enjeksiyon yönteminde ise liç işlemi, genellikle yüzeye yakın olmayan, derin cevherlere uygulanır. Öncelikle cevher yatağına enjeksiyon kuyuları ve üretim (toplama) kuyuları açılır. Enjeksiyon kuyularından çözücü reaktif verilerek, üretim kuyularından yüklü liç çözeltisi yüzeye çekilir. Kuyulardan elde edilen yüklü çözelti yeryüzündeki zenginleştirme tesisine bes-lenerek zenginleştirme işlemine devam edilir.

Her iki yöntemde de zenginleştirme tesislerine gelen yüklü çözelti, sementasyon işlemine tabi tutulmaktadır. Yani yüklü çözelti içindeki değerli malzeme (sıvı faz) değişik yöntemlerle katı faza alınır. Sıyrılmış çözelti ise liç çözeltisi hazırlama tankına

Madencilikte Yerinde Liç(In - Situ Leaching) Uygulaması

Volkan OkyayMaden MühendisiMadencilik Türkiye Dergisivolkan@madencilik-turkiye.com

Makalewww.madencilik-turkiye.com

1 Mart 2014 81

gönderilerek yağmurlama yönteminde yağmurlama sistemine, enjeksiyon sisteminde ise enjeksiyon kuyularına geri beslenir.

Yerinde Liç Konusunda Geçmişte Yapılan ÇalışmalarGeçmişte yerinde liç uygulaması konusunda değişik çalışmalar da yapılmıştır. Yapılan çalışmaların en ilginci 1967 senesinde Kennecott Copper Corp.’un ABD Atomik Enerji Komisyonuna Safford - Arizona civarındaki düşük tenörlü bakır cevherlerini önce yer altında patlatılacak atom bombası ile parçalayıp kır-mak ve bunu takiben yerinde liç etmek yolunda yaptığı tekliftir. İlk hesaplar, atomik parçalanma yardımı ile % 0,2 bakır içeren yatakların dahi ekonomik olarak işletilebileceğini göstermiştir. Patlamadan sonra 10 yıllık bir liç programının uygulanması sıra-sında kilo başına liç maliyeti, eğer yıllık üretim 4.500 ton olursa 37 sent, 450 ton olursa 54 cent olarak hesaplanmıştır. Halen bu tip projeler üzerinde yoğun çalışmalar yapıldığı bilinmekte ve rad-yoaktivitenin yer altı sularına ve genel olarak ortama tesiri anla-şıldıktan sonra, uygulama alanındaki çalışmalara geçilebilecektir.

Yine 1960’lı yıllarda Ranchers Exploration Corp. (ABD) şirketi 33.000 ton metalik bakır içeren % 8 bakırlık bir oksitli bakır yatağını alışagelmiş patlayıcı maddeler yardımıyla yer altında parçalayarak sülfürik asit ile yerinde liç hazırlıklarına başlamıştır. Aynı şekilde American Smelting and Refining Corp. ve Dow Chemical Corp.’un Dowell bölümü Florence, Arizona’da (ABD) 360 metre derinlikte ve 150 - 200 bin ton metalik bakır içeren yatağın yine sülfürik asit ile yerinde liçi için hazırlığa girişmiş ve üretime geçmişlerdir.

Dünyada ve Türkiye’de Yerinde Liç Uygulamaları Gerçekleştiren İşletmelerBeypazarı Trona İşletmesi Ciner grubuna ait Beypazarı Eti Soda İşletmeleri’ne ait trona

yatağı, tronanın yoğun olarak çökeldiği, biriktiği yaklaşık 8 kilo-metre karelik eski bir göl havzasıdır. Beypazarı trona yatağında uygulanan çözelti madenciliğinde, çözücü olarak 65 - 70 oC sıcak-lıkta seyreltik sodyum karbonat kullanılmaktadır. Yer altından alı-nan doygun çözelti, işleme tesisinde direkt veya çok az saflaştırma işlemi ardından kolaylıkla soda külüne dönüştürülebilmektedir.

Beypazarı trona sahasında bir dik ve bir yön kontrollü kuyudan oluşan çift kuyulu üretim ünitelerinin, en uygun sistem olacağına karar verilmiş ve bu sistem uygulanmıştır. Tesisteki kuyu ağızları arasındaki mesafeler 450 - 500 metre; kuyu tabanlarında üçleme işleminin gerçekleşeceği bölgenin (kaverna yani boşluğu) uzun-luğu ise 250 - 300 metredir. Mesafeler sondaj tekniğinin ve saha jeolojisinin getirdiği şartların sonucu olarak belirlenmiştir.

Beypazarı çözelti kuyularında, Mart - Mayıs 2004 ayları arasında gerçekleştirilen çözelti madenciliği test programında, çeşitli çözücü debileri, sıcaklıkları ve kompozisyonları denenmiş ve buna göre ortalama olarak aşağıdaki gibi bir çözücü karakteristiği belirlenmiş olup günümüzde de bu şekilde uygulanmaktadır.

Nihai çalışma debisi: 40 - 45 MW/saat Enjeksiyon sıcaklığı: 65 - 70 oC Çözücü konsantrasyonu: % 5

Beypazarı trona yatağı dışında yine Ciner Grubu’na ait Ankara - Kazan ilçesinde inşa çalışmaları süren dev bir yatırım daha mevcuttur. Yeni inşa edilen bu maden işletmesinin de üretim yöntemi Beypazarı Eti Soda İşletmesi’nde olduğu gibi yerinde liç yöntemi olarak belirlenmiş durumdadır. 2017 yılında üre-time geçmesi beklenen tesis için 1,3 milyar dolarlık yatırım gerçekleştirilmesi planlanmaktadır.

Beverley Uranyum Madeni Üretim Prosesi (World Nuclear Association)

Üretim Takip Kuyusu Üretim Takip KuyusuKaynak Merkezi

Nakil Boruları

Buharlaşma Havuzları

Elektrik Santrali

Kontrol OdasıTanklar

Laboratuvar

Uranyum Geri Kazanım Tankları

Tikinerler Kurutma ve Paketleme

Nakliye Konteynırları

AtölyeEkstrasyon Filitreleri

Reaktif Saklama

Örten TabakaTakip Kuyusu

Enfeksiyon Kuyusu

Kum, Kil ve Çakıl

Kil

Kum Uranyum

Çamur Taşı

Ürün Alma Kuyusu

Takip Etme Kuyusu

Enjekte Edilmiş Solüsyon

Uranyumca Zengin Solüsyon

1 Mart 201482

Çayırhan Sodyum Sülfat Tesisleri Ankara Çayırhan sodyum sülfat tesisleri 2010 yılında 50 mil-yon liralık yatırımla Alkim Alkali Kimya AŞ tarafından faaliyete geçirildi. 120 bin ton/yıl kapasiteli rafine sodyum sülfat üretim tesisinde solüsyon madenciliği (yerinde liç) yöntemiyle üretim gerçekleştirilmektedir.

Yer altından çözündürülerek kazanılan sodyum sülfat, üretim kuyularının yakınında bulunan tesislerde işlemden geçirilerek anhidrit sodyum sülfat olarak pazara sunulmaktadır.

Argus Yöntemi ve Kerr-Mcgee Corp. Searles Lake Soda Külü Üretimi - ABDKerr-McGee Corporation tarafından Searles Lake’de soda külü üre-timi amacıyla Argus tesisi kurulmuş ve 1978 yılı ortalarından itiba-ren üretime başlanmıştır. Bu tesis, 1,3 milyon ton soda külü üretim kapasitesine sahip olup dünyanın en büyük tesisi durumundadır.

Kerr-McGee’nin Trona ve Westend tesislerinde potasyum, sodyum ve bor mineralleri bakımından zengin olan üst tabakalardan elde edilen salamura, Argus tesisinde de karışık tabakadan çözelti madenciliği tekniğiyle kazanılan trona, sod-yum karbonat - bikarbonat mineralleri değerlendirilmektedir. Ayrıca, karışık tabakanın üzerindeki kısımlarda hızlandırılmış çözelti madenciliği (enhanced solution mining) uygulaması amacı ile de çalışmalar yapılmıştır.

Argus yönteminde, enjeksiyon kuyularıyla yatağa çözelti gönderil-mekte ve toplama kuyularından salamura çözelti kazanılmaktadır.

Avustralya Beverley Uranyum Madeni - AvustralyaAvustralya Beverley Uranyum Madeni 1969 yılında keşfedilmiş olup, 2001 yılında Heathgate Resources Pty Ltd. tarafından işletilmeye başlanmıştır. Güney Avustralya’da yer alan işletme Avustralya’nın üçüncü uranyum işletmesi olurken, yerinde liç yöntemiyle işletilen ilk uranyum madenidir.

Sahadaki uranyum cevherleşmesi 150 metre derinlikte eski bir nehrin kenarında gevşek kumlar tarafından barındırılmaktadır. Yapılan arama ve geliştirme çalışmaları sonunda yaklaşık 21.000 ton uranyum oksit varlığı tespit edilmiştir. İşletme ömrü 15 - 30 yıl arasında öngörülmektedir.

Uranyumlu cevher yatağında uygulanan yerinde liç yönte-minde çözündürücü olarak sülfürik asit ve hidrojen peroksit karışımı kullanılmaktadır ve yer altına borular yardımıyla bu karışım enjekte edilmektedir. Daha sonra uranyumca zengin karışım tekrar borular yardımıyla kazandırılarak işlenmek üzere merkez fabrikaya gönderilmektedir.

Sonuç1960’lı yılların sonu 1970’li yılların başından itibaren geliştirme çalışmaları yürütülen yerinde liç yönteminde, bugün gelinen nok-tada önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Özellikle yer altındaki cev-her yüklü kayacı çatlatma yöntemlerinde ve yüksek verimli cev-herlerin kazanılması noktasında önemli gelişmeler kaydedilmiştir.

Tüm dünyada gelişen teknoloji ve sanayi ile birlikte hammadde ihtiyaçları her geçen gün artarken, yüksek tenörlü maden yataklarının azalması bizi alternatif üretim yöntemleriyle düşük tenörlü cevherleri ekonomiye kazandırmaya itmektedir. Düşük tenörlü sahaların işletilmesi için de liç madenciliği ön plana çıkmaktadır.

Yerinde liç uygulaması şimdiye kadar ülkemizde trona, tuz ve sodyum sülfat üretimlerinde kullanılsa da, özellikle düşük tenöre sahip bakır yataklarının işletilmesinde yerinde liç yön-teminin kullanılması işletme maliyetlerini düşürmek açısından tercih edilebilir bir yöntem olarak göze çarpmaktadır.

Kaynaklar1. Baştürkçü H., ‘’Altın Madenciliği ve Siyanür’’ İstanbul Teknik Üniversitesi, Madenci-

likte Özel Konular 2.2. Girgin İ., Başer F. 1999; ‘’Yerinde Liç Uygulamaları ve Tenör - Tonaj İlişkisi’’ Hacettepe

Üniversitesi Maden Müh. Bölümü, Madencilik, Cilt:3, Sayı:2.3. Akdağ, M., Hidrometalurji: Temek Esasları ve Uygulamaları, Dokuz Eylül Üniversitesi

Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Yayınları No:88, 1992, İzmir.4. Karadeniz, M., Cevher Zenginleştirme Tesis Atıkları, Çevreye Etkileri - Önlemler,

MTA, 1996.5. Girgin İ., Kırşan H.İ., 1990; ‘’Yığın Liçi Uygulamaları ve Ekonomik Açıdan Önemi’’,

Madencilik, Cilt:3, Sayı:3.6. Akboğa S., Girgin İ., ‘’Doğal Kaynaklardan Sodyum Karbonat Üretimi Yöntemleri’’,

Madencilik, Sayı No:1, Cilt 21, Mart 1987.7. Şenkal S.S., Çakmakcı G., Akdaş H., ‘’Beypazarı Trona Sahasında Çözelti Madenciliği

Uygulamaları’’, Türkiye 19. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Fuarı, MCET20O5, İzmir, Türkiye, 09-12 Haziran 2005.

8. Çakır A.F., Bor, F.Y., ‘’Hidrometalürji ve Elektrometalürjideki Gelişmeler’’.9. Okyay V., ‘’Cevher Zenginleştirmede Liç Yöntemi’’, Madencilik Türkiye Dergisi, Sayı

35, Aralık 2013.10. Okyay V., ‘’Türkiye’de Trona: Geçmişi Geleceği’’, Madencilik Türkiye Dergisi, Sayı 36, Ocak 2013.11. www.large.stanford.edu/courses/2010/ph240/sagatov1/docs/isl.pdf12. www.en.wikipedia.org/wiki/Beverley_Uranium_Mine13. www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Mining-of-Uranium/In-Situ-Leach-

Mining-of-Uranium/#.UimV4dJSiSp

Alkim Kimya - Sodyum Sülfat Tesisleri - Çayırhan

Nakliye Boruları