Chlorination roasting process for extraction of valuable metals in boron clays

Abstract

Bor, Türkiye'nin en önemli yeraltı kaynaklarından biridir. Bor zenginleştirme prosesi sonucunda, büyük miktarda atık birikmekte ve bu durum çevre için bir tehdit oluşturmaktadır. Bor atıklarının çimento, beton, tuğla, seramik gibi bazı sektörlerde katkı maddesi olarak kullanımı hakkında çok çalışma olmasına rağmen bu atıkların içeriğinde bulunan değerli metallerin kazanımıyla ilgili yeterli çalışma bulunmamaktadır. Bu metallerin atıklardan kazanımı sayesinde hem atık miktarı azalır hem de ülke ekonomisine katkı sağlanmış olur. Bor atıkları, özellikle kil içerikli atıkların önemli miktarda lityum, rubidyum, sezyum içerdiği tespit edilmiştir. Lityum sahip olduğu eşsiz elektrokimyasal aktivitesiyle pil üretiminde kullanılmaktadır. Rubidyum ve sezyum benzer kimyasal özelliklere sahiptirler ve birbirinin yerine gece görüş cihazları, telekomünikasyon sistemleri, yeni teknik materyaller ve enerji gibi birçok sektörde kullanılabilir. Lityum lepidolit minerali içinde bulunur. Rubidyum ve sezyum ise lityum üretiminde yan ürün olarak elde edilmektedir. Aynı zamanda tuzlu göl sularından az miktarda ekstrakte edilmektedirler. Bu çalışmada Kütahya Emet bölgesinden alınan bor kiline kalsiyum klorür ve sodyum klorür eklenerek, bor kili/kalsiyum klorür/sodyum klorür, 1/0.3/0.2 kütle oranında 950 °C'de 1 sa. kimyasal kavurma uygulanmıştır. Daha sonra erimiş karışım su ile 0.02 katı/sıvı kütle oranında 1 sa. oda sıcaklığında liç edilmiştir. Her bir metal için %85' in üstünde ekstraksiyon gerçekleştirilmiştir.Boron is one of the most important underground sources in Turkey. As a result of the boron enrichment process, large amount of wastes are accumulated, and this situation threats to the environment. There are many studies on the industrial use of boron wastes as additives in some sectors such as cement, concrete, brick, and ceramics. However, there are limited studies on the recovery of valuable metals in the content of these wastes. Thanks to recovery of these metals through the wastes; Not only the amount of waste is reduced but also contribution to the national economy is provided. It is determined that boron wastes, in particular, clay wastes contain in a considerable amount of valuable metals like lithium, rubidium and cesium. Lithium is used in battery production with its unique electrochemical reactivity. Rubidium and cesium have similar chemical properties and can be used interchangeably of each other in most sectors like night vision equipment, telecommunication systems, new technical materials and energy. Lithium is found in lepidolite mineral. Rubidium and cesium are obtained as the byproduct of lithium mining. Also, they can be extracted in small quantities from salt lake brines. In this study; the boron clay, taken from Emet region in Kütahya, was applied chemical roasting process using calcium chloride and sodium chloride with a mass ratio of the boron clay/calcium chloride/sodium chloride of 1/0.3/0.2 at 950 °C for an hour. Then the melted mixture was leached with water for an hour with solid/liquid ratio of 0.02....