Çaldağ Tipi Lateritik Cevherlerin Nikel Kazanım Yöntemleri

Çaldağ türü lateritik cevherler genel olarak magnezyum ve silikaca zengin garnierit cevherleri ya da demirce zengin limonit cevherleri şeklinde bulunurlar. Lateritik bir cevherden nikel zenginleştirmenin ana hedefi, nikeli cevherden demir ve magnezyuma göre selektif olarak ayırmaktır. Bu amaçla uygulanan değişik yöntemler mevcuttur. Bunlar Ergitme, Yüksek Basınçlı Asit Liçi, Caron ve Yığın Liçi yöntemleridir.

Bir cevher yatağında yöntemlerden hangisinin kullanılabileceği,
     •  seçilecek yöntemin çevresel etkilerinin boyutu,
     •  teknolojik olarak uygulanabilirliği,
     •  ve ekonomik olarak mümkün olup olmayacağı
gibi faktörler tarafından belirlenmektedir. 

Ergitme Yöntemi

Nikelin elektrikli fırınlarda demirle birlikte indirgenerek ferro-nikel alaşımı ya da kükürt katılarak nikel matı halinde elde edilmesi esasına dayanır.
Bu yöntemde, cevher önce döner fırınlarda kalsine edilir, sonra kömür ya da kokla birlikte elektrik fırınında indirgenerek ergitilir ve %25 nikel içeren ferronikel alaşımı elde edilir.
Elektrikli fırınlar, ton başına 400–500 kilovatsaat gibi bir enerji sarfiyatına neden olmaktadır. Bu yöntemin Çaldağ’da uygulanması yılda 1–1,25 milyar kilovatsaat enerji harcanması demektir. Bu enerjinin linyit kömürü karşılığı yılda 1 milyon 600 bin tondur. Buna kalsinasyon fırınında kullanılan yakıtlar dahil değildir.
Bu yakıtın yanmasından oluşacak CO₂ ve SO₂ salınımları yanısıra, katı ve sıvı atıklar da oluşmaktadır. Bu atıkların rehabilitasyonu ise zor ve nispeten pahalıdır. Ergitme tesislerinin kabul ettiği nikel tenörleri asgari %1,2’dir. İlk yatırım maliyeti 1,5 ila 2 milyar Dolar arasında değişen ergitme yöntemi, Türkiye gibi pahalı enerji kullanan ülkelerde küçük rezervli ya da düşük tenörlü yataklar için uygun değildir. Dolayısıyla, bu yöntemin Çaldağ Nikel projesinde uygulanması mümkün değildir.

Caron Yöntemi

Bu yöntemde kavurma ve çözündürme işlemleri birlikte uygulanır. Cevher, nikel ve kobaltın indirgendiği, demirin ise oksit formda bırakıldığı indirgeme kavurmasına tabi tutulur ve amonyak çözeltisi kullanılarak çözündürülür. Bazik ortamda, nikel ve kobalt kompleks amin iyonları halinde çözeltide kalırken, demir çökelerek ayrılır. Daha sonra kobalt ve nikel, sülfit ve karbonat formlarında çökeltilerek kazanılır.
Toplam metal kazanımı düşüktür ve kobaltın çoğu demirle birlikte kaybedilir. Enerji maliyetinin fazlalığı ve yüksek miktarda gaz salınımı nedeniyle Çaldağ projesi için uygun bir yöntem değildir. Dünyada da bu yöntem tamamen terkedilmektedir.

Yüksek Basınç-Sıcaklık Asit Liçi Yöntemi (HPAL)

Bu yöntem magnezyum içeriği düşük olan limonitik nikel cevherleri için uygundur. Cevher, titanyum kaplı otoklavlarda yüksek sıcaklık (245–270 ^oC) ve basınçta (40–45 atmosfer) çözündürülür. Daha sonra, atmosferik basınçta çalışan tanklara alınan çözeltiden demir çökeltilerek ayrılır. Kalan çözelti hidrojen sülfit ile tekrar nötr hale getirilerek nikel ve kobalt elde edilir. Yüksek sıcaklık ve basınç kullanılması sayesinde verimi yüksek olan bu yöntemde, sıcak asitin neden olduğu aşınma ve yırtılmalar işletme maliyetini yükseltir. Çok yüksek yatırım maliyetine (1,5–3 milyar Dolar) sahiptir ve küçük rezervli ya da düşük tenörlü yataklar için uygun değildir. CO₂ ve SO₂ salınımları fazladır. Nikeli alınmış çamurlar, atık barajlarında  bulamaç  halde depolanmak zorunda olduğundan çok büyük atık barajları gerekmekte bu atıkların doğaya geri kazandırılması ise zor ve pahalı olmaktadır.  Dolayısıyla, bu yöntem rezerv, tenör ve çevresel açılardan değerlendirildiğinde Çaldağ nikel projesi için uygun değildir.

Atmosferik Liç (AL) Yöntemi

Nikelin, atmosferik basınç ve sıcaklıkta yığınlardan çözündürülmesi esasına dayanır. Cevher, kil ve yüksek yoğunluklu polietilen membrandan oluşan geçirimsiz bir taban üzerine yığınlar halinde istiflenir.  Yığınlar üzerine seyreltik sülfürik asit çözeltisi damlatılır. Cevherin içinden süzülürken metalleri çözen bu çözelti polietilen tabaka üzerinden akarak yine geçirimsiz olarak hazırlanmış havuzlarda toplanır.  Havuzdaki çözelti, nikel içeriği belirli bir değere ulaşıncaya kadar kapalı devre olarak tekrar yığın üzerine gönderilir.  İstenilen nikel içeriğine ulaşan çözelti çöktürme tesisine alınır. Önce kireçtaşı ile demir ve sonra da soda külü ile nikel ve kobalt çöktürülerek çözeltiden ayrılır. Bu şekilde asitliği yok edilmiş olan çözelti havuzlara geri döndürülür. İçinden nikeli alınmış olan yığınlar ise kademeli olarak yıkanarak asitliğinden arındırılır.
Diğer yöntemlere kıyasla, atmosferik basınç ve sıcaklık kullanılması, kapalı devre olarak çalışması, CO₂ ve SO₂ salınımlarının düşüklüğü ve geride geçirimsiz tabakalar üzerinde yıkanmış yığınların kalması nedeniyle çevre dostu bir yöntemdir. Ayrıca daha düşük olan yatırım ve işletme masrafları sayesinde Çaldağ gibi düşük tenörlü cevherlerin değerlendirilebilmesine olanak vermektedir.