Kursun :Kurşun madenciliği ve metalurjisi dünya çapında önemli bir sanayi kolu olup, 1970li yıllarda toplam kurşun metal üretimi; çelik, alüminyum, bakır ve çinkodan sonra beşinci sırada yeralmıştır. Günümüzde, Dünya kurşun üretiminde, primer kaynaklardan üretimin yanısıra eski hurda kaynaklardan da önemli bir oranda kurşun üretimi (ikincil kaynaklar) gerçekleştirilmektedir.Kurşunun ana kullanım alanı akü imalatı olup, yeraltı haberleşme kablolarının kurşunla izolasyonu, diğer önemli tüketim alanıdır. Korozyonu önleyen kurşun oksit boyalar, kabloların kaplanmasında, kurşun tetraetil ve tetrametil formlarında benzin içinde oktan ayarlayıcı bileşikler olarak, radyasyonu en az geçiren metal olması nedeniyle x-ışınlarından korunmada, renkli televizyon tüplerinin yapımında ve mühimmat imalinde önemli kullanım alanları bulmuştur.Yeryüzünde rastlanan elementler arasında 34.sırayı alan kurşunun, atom numarası 82, atom ağırlığı 207.21 dir. Doğada özgün kristal yapısına ender rastlanan kurşun kübik sistemde kristalleşir. Gri renkli olup, metalik parlaklığa sahiptir.Ergime noktası düşük (327 oC), kaynama noktası (1 atmosferde) 1525oC dır. Korozyona karşı dayanıklı, kolayca şekillendirilebilen, yüksek özgül ağırlığı (11,4 t/m3) ile kurşun, değişik alaşımlar olarak kullanılabilme özelliklerine sahiptir. Düşük bir çekme mukavemetine (1 t/in2) sahip olması nedeniyle gerilmenin önemli olduğu hallerde kullanım sahası sınırlıdır. Adi metaller arasında korozyona en dayanıklı olması yanında yassılaşma ve tel çekme özelliğine de sahip bir metaldir. Kurşun, PbO, Pb203, Pb04, Pb02 ve Pb20 olmak üzere 5 tipte oksitli bileşik oluşturur. En dayanıklısı PbO’dur. Önemli kurşun mineralleri, galen (PbS); serüzit (PbCO3); anglezit (PbSO4); jamesonit (Pb2Sb2S5); jordanit (Pb4As2S7); bulanjerit (Pb3Sb2S6); piromorfit (Pb5Cl(PO4)3); mimemit (Pb10Cl2(AsO4)6) ve vulfenit (PbMoO4) dir. Ekonomik olarak işletilmekte olan yataklarda en çok bulunan kurşun minerali galen olup, genellikle çinko, bakır, gümüş, altın ve demir mineralleriyle birlikte bulunur. Dünyada çok az sayıda cevher yatağında (Güneydoğu Missouri-A.B.D.) kurşun yalnız başına cevher mineralizasyonunu oluşturur. Doğada izlenen başlıca kurşun minerallerine ait genel özellikler aşağıda özetlenmektedir;
Galen (PbS): % 86.6 Pb ve % 13.4 S içerir. Az miktarda demir, çinko, antimuan, selenyum, gümüş ve altın içerebilir. Gümüş içeriği genellikle % 0.01-2.0 arasında değişir. Bu nedenle simli kurşun adını alır. Sertliği 2.3; özgül ağırlığı 7.4-7.6, gümüş grisi rengindedir. Kübiksistemde kristalleşen galen, üfleç alevinde kolayca erir. Serüzit (PbCO3): Serüzit, galen filonlarının üzerinde bazen kristaller, bazen de yoğun ve stalaktit şekilli kütleler halinde bulunur.Tek veya gruplar halinde kristalleri izlenen serüzit, rombik kristal yapısındadır. Gevrek yapılı, sertliği 3-3.5, özgül ağırlığı 6.5 ur. Sarı, gri esmer ve beyaz renklerde olan mineralin saf olanı beyaz renklidir. Yağlımsı elmas ışıldamlıdır.
Anglesit (PbSO4): % 68.3 Pb içerir. Yapısı gevrek, sertliği 3, özgül ağırlığı 6.3ür.Rombik sistemde kristalleşen anglesit, renksiz olmasına karşın çeşitli renklerde görülebilir.
Jamesonit (Pb5FeSb6S14): % 50.8 Pb içeren mineral telsi yapılı türleri ile asbesti andırır. Rombik sistemde kristalleşen mineralin sertliği 2-2.5, özgül ağırlığı 5.5-6 dır. Rengi ve çizgisi gri renklidir.
Vulfenit (PbMoO4): % 56.4 oranında Pb içerir. Tetragonal sistemde kristalleşen mineralin sertliği 3, özgül ağırlığı 6.7-6.9 dur. Rengi beyazımsı, balmumu sarısıdır.
Piromorfit (Pb5Cl(PO4)3): Galen yataklarında sıklıkla izlenen mineral % 75-79 Pb içerir.Fosforik asit etkisiyle oluşan mineralin tipik kristalleri Keban yataklarında bulunmaktadır.Apatitle izomorftur. Hekzagonal sistemde kristalleşir. Sertliği 3.5-4, özgül ağırlığı 6.5-7,elmas parlaklığında, esmer sarı ve beyaz renklerde bulunur.
Vanadinit (Pb5Cl(VO4)3): Kristalleri piromorfite benzeyen mineral hekzagonal sistemde kristalleşir. Sertliği 3, özgül ağırlığı 6.8-7.1 dir. Camsı parlaklıkta olup, sarı, turuncu ve koyu kırmızı renklerde gözlenir.
Mimetit (Pb5Cl(AsO4)3): Piromorfitle izomorfdur. Sertliği 3.5, özgül ağırlığı 6.9-7.3 tür.Reçinemsi parlaklığa sahip mineral açık sarı, turuncu renklerde gözlenir.
Burnoit ( Pb3Cu6SbS6): Kurşun, bakır, antimuan bileşiminde bir sülfür mineralidir. % 42.6 Pb, % 13 Cu, % 24.6 antimuan ve % 19.8 S içerir. Sertliği 2.5-3, özgül ağırlığı 5.7-5.9 olup rombik sistemde kristalleşir. Metalik parlaklığa sahip ve çelik grisi renkte gözlenir.
Altait ( PbTe): % 61.8 Pb ve % 38.2 Te bileşimindedir. Sertliği 2.5, özgül ağırlığı 8.1 dir.Parlaklığı metalik olup, sarımsı veya kalay beyazı renklerde gözlenir.
Krokoyit ( PbCrO4): Kırmızı kurşun veya kromlu kurşun olarak da adlandırılır. Genellikle kuvars filonları ve granitler içinde bulunur. Monoklinik sistemde kristalleşen mineralin sertliği 2.5, özgül ağırlığı 5.9-6.1 dir. Rengi turuncu sarı ve toz rengi olup, saydam vegevrektir.
Lanarkit ( Pb2SO5): % 84.8 PbO içerir. Sertliği 2.5, özgül ağırlığı 6.4-7 dir. Monoklinik sistemde kristalleşir. Kristalleri uzun ve iğne şeklinde olup, gri sarımsı, yeşilimsi ve beyaz renklerde gözlenir.
Jordanit (Pb4As2S7): Sertliği 4, özgül ağırlığı 6.4 tür. Monoklinik sistemde kristalleşmiş olup, koyu gri renkli ve siyah çizgi rengine sahiptir.
Zinkenit ( PbSb2S6): Genellikle antimuan ile birlikte bulunur. Rombik sistemde kristalleşir.Sertliği 3, özgül ağırlığı 5.3 tür. Koyu ve mavi renkli olup mavi lekeler gösterir. Çizgi rengi siyahtır.
Bulanjerit (Pb3Sb2S6): % 55-58 Pb içerir. Çok ender bulunan bir mineral olan bulanjerit,rombik sistemde kristalleşir. Antimuana benzer. Sertliği 2.5, özgül ağırlığı 5.8-6.2 olup gri renklidir.
Geokronit (Pb5Sb2S8): Sertliği 2.3, özgül ağırlığı 6.4 olan mineral rombik sistemde kristalleşir. Gri renklidir. Balya kurşun madeninde bazı galen minerallerinin gekoronitler tarafından sarıldığı izlenmiştir.
Bilinen diğer kurşun mineralleri de şunlardır:
Linarit (H2(PbCu)2SO6) , Embroit Antimuanlı Pb sülfür
Arsenomelan 2PbS.As2O3 , Osinkit Pb Vanadat
Kalodenit (PbCu)CO3.PbSO4 , Hidroalüminli Pb Sulu Pb alüminat
Serasin PbCl2.PbCO3 , KurÅŸun okru Pb oksit (massiko)
Kotunit PbCl2 , Melanokromat Pb kromat
Klostalit PbSc , Fosgenit Pb kloro-karbonat
Kuproplumbit 2PbS.CuS , Lilianit Pb3Bi2S6
Dekenit PbV2O6 , Patrinit PbCuBiS3
Matlokit Pb2OCl2 , Tealit PbSnS2
Fonisit PbCrO4 , Düfrenoizit Pb2As2S5
Kurşunun Sanayideki Önemi ve Kullanım Alanları
Değişik fiziksel ve kimyasal kombinasyonlarıyla kurşun, sanayide bir çok alanda kullanılmaktadır. Yumuşak olması, işlenme kolaylığı, yüksek özgül ağırlığı, yüksek kaynama noktası, düşük erime noktası, aşınmaya karşı direnci, enerji absorbsiyonu, ve kısa dalga ışınları geçirmeme özellikleri ona bir çok kullanım alanında üstün bir yer yaratmaktadır. Son yıllarda kurşun yerine çeşitli malzemeler kullanılmaya başlanmış olmasına rağmen, akü imalatı, boya, kimya sanayinde ve metal alaşımı olarak sanayinin önemli bir girdisini oluşturmaktadır.
Kurşun Ürünleri ve Ticari Sınıflandırması
Gelişen teknolojiler ve metal fiyatlarına bağlı olarak, %2 Pb + %5 Zn veya %3 Pb + %2 Zn ile azda olsa Ag ve Au içeren yataklar ekonomik olarak işletilmektedir. Son yıllarda artan yatırım maliyetleri ve düşük metal fiyatları nedeniyle gümüş içeren ve Pb+Zn tenörü %10dan büyük yatakların işletilmesine ağırlık verilmektedir. Kurşun konsantreleri için tenör %70-80 Pbdir. Satış imkanı bulabilen bulk (toplu) konsantreler % 30 Pb, % 30-40 Zn, % 4-5 Cu içerebilmektedir.
Konsantre ürünlerin, metale geçişte uygulanan izabe proseslerine (Imperial Smelting) bağlı olarak baz tenör ve diğer empüritelerinin limiti sınırlandırılmıştır. Kurşun konsantrelerinde arsenik ve antimuan, çinko konsantrelerinde ise klor ve flor; istenmeyen ana empüritelerdir. Kurşun; yumuşak, ağır, dövülebilir ancak tel haline getirilemeyen ve korrozyona çok dayanıklı bir metaldir. Ticari olarak sınıflandırılması aşağıda verilmektedir.
Rafine kurşun: Metalurjik yöntemlerle içindeki safsızlıklar çıkarılmış olan kurşundur. Rafine kurşunun derecesi en az % 99.85 Pbdir. Rafine kurşun dört ayrı grupta pazarlanmaktadır:
* Saf Kurşun: Yüksek saflık derecesinde rafine edilmiş kurşundur.
* Kimyasal Kurşun: Oldukça yüksek saflıkta, fakat bünyesinden gümüş çıkarılmamış kurşun olarak tanımlanmaktadır. Bu tip kurşun genellikle Güney Missuri’de çıkarılan kurşun cevherinden elde edilmektedir.
* Asit-Bakır Kurşun: Rafine kurşuna bakır eklenerek elde edilen kurşundur.
* Normal Gümüşsüz Kurşun: Rafine edilmiş ve içinden gümüşü alınmış kurşun olarak tanımlanır.
Yukarıda yapılmış sınıflama külçe kurşun için hazırlanmış olan ASTM B29-55 şartnamesinde kimyasal gereksinimlere göre ortaya konulmuştur.Kurşun aşağıdaki şekillerde de piyasada bulunur:
Ä°ngot kurÅŸun , Pudra kurÅŸun
Külçe (Pig) kurşun , Levha kurşun
Yaprak kurşun (foil) , Yün kurşun
Saçma (kurşun) , Kaplama (kurşun)
Boyalar (kurşun) , Ektrüzyon kurşun (Extrusions)
Döküm kurşun
Kurşunun çoğunlukla antimuan kalsiyum ve kalay ile alaşımları yapılır. Bu alaşımlar “antimuanlı” veya “sert kurşun”, “beyaz metal”, “ergitilebilir alaşımlar” veya “yumuşak lehim” olarak adlandırılır.
Kurşunun Kullanım Alanları
Kurşunun ana kullanım alanı akü imalatı olup, yeraltı haberleşme kablolarının kurşunla izolasyonu, diğer önemli tüketim alanıdır. Korozyonu önleyen kurşun oksit boyalar,kabloların kaplanmasında, kurşun tetraetil ve tetrametil formlarında benzin içinde oktan ayarlayıcı bileşikler olarak, radyasyonu en az geçiren metal olması nedeniyle x-ışınlarından korunmada, renkli televizyon tüplerinin yapımında ve mühimmat imalinde önemli kullanım alanları bulmuştur. Kullanım alanları ve genel özellikleri aşağıda başlıklar altında verilmektedir.
Kullanım Alanı Tüketim Oranı (%)
-Akü imali 60.0
-Kablo izolasyonu 5,5
-Hadde ve diğer ürünler 8.0
-Mühimmat 2,5
-Alaşımlar 4.0
-Kimyasal maddeler ve pigmentler 13.0
-Benzin katkısı 3.0
-DiÄŸer 4.0
Akü imalatı: Kurşun aküleri yalnız otomobillerde değil, ışıklandırma, haberleşme sistemleri ve elektrik enerjisi depo edilecek bir çok endüstriyel ve askeri sistemlerde kullanılmaktadır.Kurşun-asit akülerinin plakaları kurşun alaşımından dökülmüş levhalardır. Bu alaşım; % 6-12 antimuan, ve az miktarda arsenik, kalay ve diğer elementleri içermektedir. Antimuan levhaya sertlik vererek aşınmaya karşı direnci arttırır. Kalay eriyiğin düzgün kalıp haline gelmesini sağlar.
Tetraetil kurşun (Pb(C2H5)4): Hidrokarbon yakıtları hava ile karıştırıldığı zaman elektrik kıvılcımı olmaksızın uygun ısı ve basınçta tutuşur. Bu olay dizel motorların çalışma esasını oluşturur. Hava-benzin karışımında istenen yanma, otomobil silindiri içinde karışımın tutuşmasıyla başlar. Bununla beraber, eğer yakıtın yanması buna bağlı diğer faktörlere göre düzenlenmemişse meydana gelen ısı ve basınç şiddetli patlamaya neden olur. Bu olaya knock (vurma) , bunu azaltmak için kullanılan bileşimlere ise antiknock (antinok) denir. Tetraetil (tetrametil) kurşun bu bileşimin aktif maddesini oluşturur. Süper benzin, bir galonda (3.6 litre) 2-4 ml; normal benzin ise 0.5-1.5 ml tetraetil kurşun içerir.
Litarj (Kurşun oksit): Akülerin pozitif ve negatif levhalarının yapımından başka, seramik, kurşun kromat, vernik, böcek ilacı, lastik imalatı ve petrol rafinerisinde kullanım alanları vardır. Ayrıca altının ateş analizi "Fire Assay" yönteminde eritiş için kullanılan ana kimyasaldır.
Kablo kaplaması: Telefon ve telgraf haberleşmelerinde, elektrik ileteci ve dağıtıcı kablolarda kurşun kaplaması olarak kullanılır. Kurşun kılıfının başlıca fonksiyonu; nem ve tahrip edici diğer etkenlere karşı dayanıklı olmasıdır. Bu özelliğiyle yeraltı kablolarının yapımında kullanılır. Bazı hallerde sertlik kazandırılmak için antimuan (%1), kalsiyum (% 0.04) ve arsenik (% 0.1-0.2) ilave edilir.
Kalafat Kurşunu: Aşındırıcı etkenlere karşı direnci, esnekliği, düşük erime noktası ile kurşun su borularının eklem yerlerinde kullanılır.Kalafat kurşunu % 99.73 saf kurşun ile % 0.08 den az olmak üzere arsenik, antimuan, kalay, bakır, çinko, demir ve gümüş içermektedir. Bizmut içeriği maksimum % 0.25 olmalıdır. Genel bir koşul olarak boru kalafatlanmasında boru çapının her bir inçi için yaklaşık 1 pound (0.454 kg) kurşun gerekmektedir.
Kurşun yünü: Erimiş kurşunun elekten geçirilmesiyle kurşun iplikleri elde edilir. Bu iplikçikler petrol kuyularının musluklarında sızıntıyı önlemek için kullanılır.
Lehim: Genel olarak lehim, % 30-40 Pb, % 60-70 Sn içerir. Plastik derece istenen lehimlerde kalay % 40ın altında, kurşun % 60ın üzerindedir. Erime noktası 183oCdır.
Milyatağı alaşımları: Makinenin hareketli ve sabit bölümleri arasında bağlantı sağlayan ve hareketli bölüme destek olarak kullanılan bu malzemeler kurşun, kalay ve bakır esaslı alaşımlardır.
Ergiyen alaşımlar: Çapa kalıbı, mıknatıs, zımba, gaz silindirlerini kompreslemek için tıpa, ve ateşe dayanıklı kapı yapımı ve benzeri alanlarda kullanılır.
Kurşun yaprak: Kalınlığı 0.01 mm kadardır. Bazı tip elektrik kondansatörlerde kullanılır.Neme ve radyasyona karşı direnci nedeniyle tıpta paketlemede ve fotofilmde, dişçilikte ve radyografi endüstrisinde kullanılmaktadır.Ayrıca askeri alanda ordonat malzemesinin ışık ve nemden korunmasında, iyi kaliteli çayların paketlenmesinde kullanılır.
Balast: Yüksek özgül ağırlığı, döküm kolaylığı ve düşük maliyeti ile balast malzemesi olarak kullanımı yaygındır. Bir buhar lokomotifinin tekerleklerinin her bir çifti için bir ton kadar kurşun kullanılır. Makine balansları, otomobil tekerlekleri balansları, uçaksavar topları, gemi omurgası, ve uçak pervanelerinde kullanılmaktadır.
Radyasyon kalkanı: Kurşunun tehlikeli radyasyonu özellikle de gama ışınsamasını azaltma özelliği vardır. Gama ve nötron ışınları iyonize özellikleri dolayısıyla canlı dokuları bozarlar.Kurşun bu ışınları absorbe eder. Kirlenmeden ve radyoaktif hale gelmeden devamlı kullanılabilir. Kaplamada kullanılan kurşun yüksek enerji radyasyonu karşısında radyoaktif hale gelebilecek maddeleri içermesi gerekir. Kadmiyum veya parafin, su gibi hidrojenli maddeler nötronlara karşı koruyucu olarak kullanılırlar. Fakat nötronlar absorbe edildiği zaman gama ışınları yaydığından bu ışınların kurşun kalkan ile durdurulması gerekmektedir.
Titreşim önleyici: Tren yolları gibi titreşim kaynakları yakınındaki yapılarda sütun kaideleri altında kurşun ve asbest bloklar yeralmaktadır. Çeşitli duyarlı aletler kurşun bloklar üzerinde monte edilir veya kurşun kılıflarla kaplanarak titreşimlerden korunur. Gemilerde boru sistemi yerleştirilirken makine titreşimini önlemek için borular kurşun kayışlarla yalıtılır.
Cam, sır ve cila: Kırmızı kurşun, beyaz kurşun, litarj ve kurşun silikatlar cam, sır ve cilada kullanılırlar. Kurşunlu cam yüksek bir kırılma indisine sahiptir, ısı iletkenliği ve kimyasal stabilitesi kurşunsuz cama göre daha azdır. Cama parlaklık, rezonans verir. İyi kalite kristal % 30 litarj içerebilir. Cam ve cilada kullanılan kurşun, rengin bozulmaması için yüksek saflıkta olmalıdır.
İşlenebilir pirinç: Pirinç ortalama % 61.5 Cu, % 3 Pb ve % 35.5 Zn içerir. Pirinçlerin işleme özelliğini arttırmak için genellikle % 0.25-6 arasında kurşun ilave edilir. Kesici aletlerde kurşunlu malzemelerden yapılmaktadır.Alüminyum ve çeliğin işlenebilme özelliğini arttırmak için de kurşun ilave edilmektedir. Kurşunlu kalay bronzu (% 88 Cu, % 6 Sn, % 1.5 Pb, % 4.5 Zn) sübap, destek parçaları, dirsek yapımında; kurşunlu nikel pirinç (% 57 Cu, % 2 Sn, % 9Pb, % 20 Zn, % 12 Ni-alman gümüşü) döküm alaşımında kullanılmaktadır. Kurşun bronzlarmilyataklarında kullanılmakta olup, Pb oranı % 30un üzerindedir. Kurşunlu kırmızı ve sarı pirinçler boru takımları, madeni eşyalar, karbüratörlerde kullanılırlar.
Yarı iletken kurşun: Termoelektrik kurşun tellürid nükleer reaksiyon ısısından doğrudan doğruya elektrik elde etmekte kullanılır. ABDde Nike-Cojun roketlerinin uçuşunda atmosfer içindeki su hakkında bilgi toplamak için kurşun sülfit kullanılmıştır. Kurşun sülfidin elektrik çıktısı atmosferlerin su buharına uygun olarak değişmektedir.
KurÅŸun Boyalar:
*- Beyaz kurşun (Üstübeç): Kaba formülü 2PbCO3.Pb(OH)2 dir. Bazik kurşun karbonat veya beyaz kurşun uzun yıllardır kullanılan beyaz bir boyadır. Ayrıca çömlek sırrı, cila ve camcı macunu yapımında kullanılır.
*- Kırmızı kurşun (Sülüğen): Boya endüstrisinde önemli yer tutar. Demir köprüler, çelik yapılar, gemi tekneleri, su ve yakıt tanklarında aşınma ve pasa engel olmak üzere kullanılan standart bir boya cinsidir. Boya filminin direncini arttırarak esneklik kazandırır.
*- Oranj mineral: Parlak kırmızı bir kayaç olup renk vermede ve baskı mürekkebi yapımında kullanılır. Kimyasal bileşimi ve yapımı kırmızı kurşuna benzer.
*- Kurşun kromat (PbCrO4): Parlak sarı bir kayaç olup kurşun asetat (veya nitrat) çözeltisine potasyum veya sodyum bikromat ilavesiyle çökelek oluşturulur. Eğer çözelti bikromat ilave edilmeden önce sodyum hidroksitle tamponlanırsa sarı-portakal çökelek oluşur.
*- Bazik kurşun kromat: Amerikan kırmızısı, Çin kızılı, veya krom kırmızısı gibi isimler alır ve beyaz kurşundan yapılır. Krom yeşili, sarı kurşun kromat ve Prusya veya Çin mavisinin karışımdır.
*- Bazik kurşun silikat: Kurşun oksit ve silisin kompleks bir tuzunu oluşturan boya litarj, silis ve sülfürik asitle yapılır.
*- Bazik kurşun sülfat: Bazik kurşun karbonatla aynı özelliklere sahip beyaz, opak bir boyadır. Galen konsantrelerinin yakılması veya püskürtülen kurşunun sıcak havada sülfürdioksitle muamelesi ile elde edilir. Bazı plastikleri stabilize edici olarak kullanılır.
*- Mavi kurşun: Bazik kurşun sülfatla az miktarlarda kurşun sülfit, çinko oksit ve karbon içeren mavimsi gri renge sahiptir. Pas önleyici olarak kullanılır.
Kurşun Yerine Kullanılan Maddeler
Bazı alanlarda kurşun yerine kullanılan çeşitli maddeler bulunmaktadır. Örneğin akülerde kurşun yerine, nikel-kadmiyum, civa, nikel-çinko, gümüş-çinko, demir ve karbon-çinko bileşimleri kullanılabilmektedir. Ancak bunların elektrik özellikleri farklı olup, elde edildikleri hammadde kaynakları da yeterli değildir. Ayrıca bir çoğu kurşundan daha pahalıdır. Yalnız yüksek enerjinin gerektiği özel uygulamalarda, büyük hacimli kurşun-asit akülerin yerine daha pahalı olan diğer maddeler tercih edilebilir. Elektrik araçlarında muhtemel kullanımlar için geliştirilmekte olan aküler arasında lityum sülfür, sodyum sülfür ve çinko klorür aküleri, kurşun-asit akülerine göre teorik olarak daha çok enerji kapasitesine sahiptir. Ancak lityum sülfür ve sodyum sülfür tipleri yüksek sıcaklıklarda (300oC’nin üzerinde), çinko klorür tip ise düşük sıcaklıklarda (0-10oC) daha verimlidir.
MMT denilen bir manganez bileşiği ise benzin katkısı olarak kullanılmaktadır. Diğer bazı metal bileşikleri de katkı malzemesi olarak kurşun yerine kullanılabilir. Ancak bunlar kurşuna oranla daha az elverişli, çok daha pahalıdır ve çevre sorunları yaratmaktadır. Rafinerilerde oktan derecesi arttırılabilir, ancak kurşun ilave edilmezse benzin verimi düşer. 1974 yılından beri kurşunsuz benzin kullanacak şekilde otomobil tasarımları yapılmakta, kurşunsuz benzin ticareti gittikçe artmakta ve bütün yakıtlardaki ortalama kurşun oranları düşürülmektedir.
Dahili boyalarda, zehirli etkileri nedeniyle, artık kurşun kullanılmamaktadır. Dış boyalarda da titanyum ve çinko tercih edilmektedir. İnşaat ve karayollarında paslanma ve korozyona karşı dayanıklılığı nedeniyle kurşun boyaları temel malzeme olma özelliğini korumaktadır.Yüksek korozyonun bir sorun oluşturmadığı yeraltı ve haberleşme kablolarında kurşun yerine polietilen ve metalik veya organik malzemelerin bileşikleri kullanılmaktadır.İnşaatta kurşun, plastikler, galvanize çelik, bakır ve alüminyum ile rekabet etmektedir. Plastik ve asbest çimentolu borular da kurşun boruların yerini almıştır.Aşındırıcı kimyasal ortamlarda, kurşun yerine, paslanmaz çelik, titanyum, plastikler ve çimento, kalafatlama ve eklemelerde ise plastikler kullanılmaktadır.Demir ve çelik, cephanelerde kurşunun yerini almıştır. Tüp ve benzeri kaplarda, plastikler, alüminyum, kalay ve cam tercih edilmektedir.
Dünyadaki Durum
Kurşun madenciliği ve metalurjisi dünya çapında büyük bir sanayi kolu olup, 1970li yıllarda toplam kurşun metal üretimi; çelik, alüminyum, bakır ve çinkodan sonra beşinci sırada yeralmıştır. Dünya kurşun üretiminde, primer kaynaklardan üretimin yanısıra ikincil kaynaklar denilen eski hurda kaynaklardan da kurşun üretimi gerçekleştirilmektedir. Izabeden sonra rafine edilen rafine kurşunun değişik kullanım alanları olduğu gibi kurşun bazlı ve katkılı çeşitli alaşımların üretiminde de kullanılmaktadır. Piyasada ana mal bazında ham kurşun, rafine kurşun ve antimuanlı kurşun olarak tanımlanmaktadır.
Kurşun Yataklarının Oluşumu
Kurşun-Çinko-Bakır yataklarını çeşitli açılardan bölümlendirmek olasıdır. Polimetalik sülfüryataklarını kökenlerine göre ayırırken aynı zamanda bağlı oldukları kayaçın bileşimi mineral birliklerini de gözönüne alan ve ( R.L. Stanton’nın 1972 bölümlendirmesi) bazı değişikliklerle aşağıda ana gruplarıyla verilmektedir.
a) Magma veya Magma Etkinliğine Bağlı Yataklar
Karbonatitlere Bağlı Fe-Cu-Zn-Pb Sülfür ve Fe-Ti Oksit Birliği
BulunduÄŸu Yerler: Loolekop Phalaborwa G.Afrika
b) Cu-Pb-Zn-Ag-Fe Sülfür Birlikleri, Aralıkları (Filonları)
Bulunduğu Yerler: İskandinav Ülkeleri, İngiltere-Pennin-Cornwall, Almanya-Harz; Kanada; K. ve G. Amerika; Avustralya; Cananea-Meksika; Braden Şili, Mons Cupri Avustralya; Noranda Kanada, Bute Montano-ABD, Toquepala; Cerro de Pasco-Peru; Walker Mine Kaliforniya,ABD; Sardinia İtalya; Riotinto, İspanya; Aljustrel Portekiz; Çanakkale-Yenice- Arap-Uçurandere, Giresun-Şebinkarahisar-Asarcık, Türkiye.
c) Katmansı Volkanik Buğu (Exhalative) Denizel veya Denizel Volkano Tortul veya
Karasal Volkanik Cu-Pb-Zn-Ba-Fe BirliÄŸi
Bulunduğu Yerler: G. Urallar; K.Kafkaslar, Koroko-Japonya; Lake Superior ve White Pine ABD; Miousinks Havzası, Korbalikha Rusya; Rosebery Tasmania, Mansfeld Almanya; Buchans- Newfoundland, Noranda-Metagami Quebec Kanada; Captains Flat Avustralya; Kuzey Anadolu Bakır Kuşağı, Çakmakkaya-Anayatak Murgul, Madenköy-Çayeli, Kutlular- Trabzon, Lahaonos v.b.g. Kıbrıs; Ergani-Maden, Siirt-Maden, Türkiye
d) Katman Denetimli Zn-Pb-Cu Yatakları
Katman Denetimli Kireçtaşı, Dolomit Zn-Pb-Cu Birliği
Bulunduğu Yerler: GD Missouri, D Tennessee, Tri State Field, KB Illinois, GB Wisconsin, Üst Missisippi Vadisi, KD Iowa ABD; Pine Point Kanada; Norveç-İsveç sınırı; Sardinia, Silezya, İtalya; İngiltere Peninleri; İrlanda; Kazakistan,-Karatau; Sibirya Platformu Rusya, Reolin İspanya; Deglen, Mesleoula Cezayir; Bou Jaber, Sıdıamour Tunus; Doğu Alpler;Brezilya; Isparta, Konya-Ermenek, Anamur, Yahyalı-Aladağ, Pozantı-Tarsus, Kozan-Tufanbeyli, Türkiye.
e) Başkalaşımla İlintili Cu-Pb-Zn-Fe Birliği Dokanak Başkalaşımı ve Ornatımı Pb-Zn-Cu Birliği (Kontakt Metamorfik ve Metazomatik Pb-Zn-Cu )
Bulunduğu Yerler: Olekmo-Vitim de Krasnoe, Burpalinsk; Quebec-Norandoda Horn Madeni Kanada; Çanakkale-Yenice-Hamdibey K, Balya, Keban, Türkiye.
Bölgesel Başkalaşım Cu-Pb-Zn Birliği
Bulunduğu Yerler: Olekmo-Vitim-Udokan-Kodor kuşağı; Kongo (Katanga)-Zambiya Bakırkuşağı; Broken Hill, Mount Isa Avustralya; Apalaşlarda Bathurst New Brunswick Ductown,Tennessee, ABD; Rammelsberg Almanya.
f) Okyanus Sırtlarında Oluşan Cu-Pb-Zn Birliği
Bulunduğu Yerler: Orta Atlantik Sırtı, Doğu Pasifik Yükseltisi, Batı Pasifik’te Woodlark,Manus, Kuzey Fiji Havzaları, Mariana-Okinava Çukurları, Kızıl Deniz açılımı.
Dünya Kurşun Rezervleri
Maden kaynakları ve rezervlerinin tanımları, sınırları, ölçümlerin güvenilirliği, hata sınırları ülkelere göre değişmektedir. Dünya maden kaynakları ve rezervleri değerlendirilirken, istatistiksel verilerin her zaman aynı kavramları kapsamadıkları gerçeğinden yola çıkılarak bazı rezerv ve kaynaklara ilişkin kavramların aşağıdaki biçimde açıklanması uygun görülmüştür. Ayrıca konu ile ilgili diğer terimler tanımlanmıştır.
Maden Kaynakları: Günümüzde ve gelecekte bir veya daha çok nesnenin ekonomik olarak çıkarılabileceği bilinen veya umulan, yerkabuğu ve yeryüzündeki tüm doğal katı, sıvı, gaz kaynaklarıdır. Maden kaynakları; saptanan (bulgulanan) ve saptanmamış kaynaklar olarak ikiye ayrılmaktadır.
Maden Rezervleri: Bulgulanan kaynağın, günümüzde ve yakın gelecekte ekonomik olarak işletileceği bilinen ve kestirilen, özellikleri, nicelik ve nitelikleri belirtilen derecelerde, mühendislik ölçümlerine dayanılarak saptanmış kesimidir. MTA sınıflamasına göre üçe ayrılmaktadır.
Görünür(Measured): Maden yatağının özelliklerine uygun yeterli sıklıkta açılmış galeri kuyu, yarma sondaj ve yüzeylemelere dayanarak boyutları ayrıntılı örnekleme ile derecesi, yerinde yoğunluğu ve tonajı saptanmış jeolojik ve mühendislik özellikleri çok iyi bilinen, yararlı bileşen, yoz yöre sınırları belirlenmiş yedeklerdir. Yapılan hata +/- % 20’yi aşmaması gerekmektedir. MTA kayıtlarında (1) simgesi ile gösterilmektedir.
Muhtemel (Indicated): Niceliği boyutları, derecesi görünür gibi kestirilen, ancak daha seyrek, yarma, kuyu, galeri ve sondaj verilerine dayandığı için güvenilirliği düşük olan, jeolojik ve mühendislik özellikleri bilinen yedeklerdir. Yapılan hata +/- % 40’ geçmemektedir. MTA kayıtlarında (2) simgesi ile gösterilmektedir.
Mümkün(Inferred): Genel jeolojik, jeofizik aramalardan, yapılmışsa seyrek örneklemelerden elde edilen verilere dayanılarak görünür, muhtemel rezervin olası uzanımlarında kestirilen yedeklerdir. Yapılan hata +/- % 40’dan büyüktür. MTA kayıtlarında (3) simgesi ile gösterilmektedir.
Baz Rezerv: Görünür+muhtemel rezerv olarak saptanmış maden rezervlerinden, günümüz koşullarında ekonomik olamayan, fakat planlama süreçlerinde teknolojik gelişmeye bağlı olarak değerlendirilebileceği umulan rezervlerdir. Bazı sınıflamalarda, belli nitelikler taşıyan mümkün rezervlerde baz rezerv kavramı içinde gösterilmektedir
Potansiyel Kaynak: Bilinen rezervin ışığında, tahmin edilen kaynakların tümüne verilen isimdir. Bazı literatürlerde “Baz Kaynak” adı da verilmektedir.
Marjinal Rezerv: Baz rezervin; günümüz teknolojik ve ekonomik koşullarının olumlu yönde ufak değişimi ile devreye gireceği kestirilen kesimdir.
Geçici İhracat: Kurşun-çinko cevher ve konsantrelerinin izabe işlemleri için yurt dışına gönderilerek, metal olarak tekrar yurda geri getirilmesi için kullanılan ticari işlem olarak tanımlıdır.
Cut-off grade: Bir cevher yatağında bulunan kıymetli metalin ekonomik olarak değerlendirilebileceği en küçük metal içeriğidir.
L.M.E: Londra Metal Borsası’nın kısaltılmış yazılımıdır. Kısaca LME olarak gösterilmektedir.
Cent/libre : Metal borsasında metal fiyatlarının tanımında, özellikle baz metaller için kullanılan birimdir. 1 sent, 1/100 $ ve 1 libre 0.453 kg dır.
Dünya kurşun rezervi 100 milyon tonu görünür olmak üzere toplam 140 milyon ton civarındadır. AB ülkelerinden İspanya ve İrlandada önemli Pb-Zn yatakları olduğu ve Dünya rezervindeki paylarının kurşunda % 3e, ulaştığı gözlenmektedir. Bu ülkelerle birlikte AB in Dünya kurşun rezervlerindeki payının ise %5 olduğu kestirilmektedir. Eski SSCB toplamı olarak bilinen 17.000 tonluk rezervin, %70 i Kazakistan Cumhuriyetinde bulunmaktadır
Dünya Kurşun Üretim ve Tüketimi
Dünya Kurşun madenciliği üretim ve tüketiminde, 1994’lü yıllara kadar bir gerileme trendi yaşanmış ancak 1996dan itibaren küçük bir artışla 1990lı yıllardaki seviyelere ulaşmıştır.Son yıllarda çevresel etkiler nedeniyle de özellikle metal üretiminde ikincil kaynaklara bir yönelme izlenmektedir. Bu bölümde kurşun üretim faaliyetleri; madencilik, konsantre ve metal üretimi olarak üç bölüm halinde incelenmekte, ayrıca ikincil üretim prosesleri ve akülerden geri kazanım incelendikten sonra, üretim ve tüketime ait istatistiki veriler verilmektedir.
a) KurÅŸun Ãœretimi
KurÅŸun MadenciliÄŸi :
Kurşun-çinko cevherleri Avustralya, Brezilya ve Kanadadaki bir kaç örneği dışında genel olarak yeraltı işletme yöntemleriyle üretilir. Kurşun madenciliğinde genellikle damar tipi ve masif cevherlerde “yatay dilimli dolgulu yöntem” (cut and fill), ve ambarlama (caving) yöntemleri, tabakalı ve yatay damarlarda ise oda-topuk (room and pillar ) yöntemi uygulanır. Arakat kazı ve arakat göçertme yöntemleri ile son yıllarda değişik bir yatay dilimli dolgulu kazı yöntemi olan Basamak kazı yöntemi (Bench stopping) de yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Gelişen teknolojiye bağlı olarak özellikle kazı ve yükleme-taşımada elde edilen büyük aşamalar sonucu maden üretim kapasiteleri 7.000-10.000 t/g seviyesine kadar çıkmıştır.
Dilimli Dolgulu Yöntem (Cut and Fill Method):
Yöntem; dar kazı arınlı üretim yöntemlerinin uygulamalarından birisidir. Bu yöntemde cevher önce yanyana veya üstüste dilimlere ayrılır daha sonra, bu dilimler sırası ile kazanılır. Üretim yapılırken açılan boşluklar hemen doldurulmakta; dolgu yapılması ile bir yandan işçilerin ve ayağın emniyeti arttırılmakta diğer yandan da işçilerin üzerinde çalışacağı bir platform oluşturulmaktadır.
Basamak Kazısı (Bench Stoping):
Özellikle kurşun cevheri üretiminde kullanımı gittikçe yaygınlaşan yeni bir madencilik yöntemidir. Çoğu maden işletmelerinde basamak kazısı, yatay dilimli dolgulu ayak (Cut-andfill) yönteminin yerini almıştır. Arakatlı kazı yöntemi (Sub-level caving) ile, basamak kazısı yöntemi arasında yapılacak tercih, cevher kütlesinin genişliğine göre seçilir. Basamak kazısı,özellikle genişliği 4-15 m arasında değişen cevher kütlelerinde diğer yöntemlerin yerinialmıştır. Kurşun cevheri kütlelerinin genişlikleri 4-48 m arasında değişmekte, boyları 1400 m ‘ye kadar uzanmakta ve 800 m yüksekliğe erişmektedirler. Basamak kazısının yatay dilimli dolgulu yönteme (Cut-and-fill) göre üstün yanı, daha güvenli bir ortam sağlaması, ekipmanların daha iyi kullanılması ve düşük maliyetlerdir. Basamaklı kazıda 12-20 m arasındaki daha geniş dilimler üretilebilmektedir. Basamak kazısı oldukça esnek bir yöntemdir, madencilik koşullarından dolayı istenirse üretim hemen yatay dilimli dolgulu (Cut-and-fill) ayağa dönüştürülebilir.
Arakatlı Kazı Yöntemi (Sublevel Stoping):
Arakatlı kazı yöntemine göre kazanılacak cevher yatağı, önce planlı bir şekilde pano ve topuklara ayrılır. Her pano bloğundaki cevher kütlesi yatay veya düşey galeriler ile dilimlere ayrılır. Yatay yönde açılan galeriler ile arakatlar oluşturulur. Bu yöntemin başarılı olması için, damar kalınlığının yeterli olması (en az 6m), cevher dalım açısının 60°den büyük ve cevher yantaşının sağlam olması gereklidir.
Yöntemin avantajları
• İşçiler kazı boşluğunda çalışmadıkları için emniyetli bir yöntemdir.
• Kazı ve yükleme işlemini mekanize etmek kolaydır.
• Tahkimat yapılmadığı için malzeme sarfiyatı azdır.
• Kazı ve yükleme işlemleri birbirlerini engellemez
Yöntemin dezavantajları
• Cevherin sınırları iyi tespit edilmezse seyrelme olur.
• Topuk kurtarılmazsa cevher kaybı çok olur.
Yatay Dilimli Cevher Dolgulu Ayak (Shrinkage Stoping):
Yatay dilimli dolgulu ayağın başka bir uygulama şekli de ambarlama yöntemidir. Bu yöntemde kazanılan cevherlerin bir kısmı açılan boşlukta bırakılarak, dolgu ve platform görevi yaptırılır, fazla olan diğer kısmı alt nakliye yolundan alınır. Kazı esnasında işçilerin rahatlıkla çalışabileceği kadar bir boşluk bırakılır, artan cevher ise nakledilir. Alt yoldan cevher alınırken, ambarlanmış cevher içerisinde boşluk oluşmamasına özen gösterilmelidir.Cevher saniyeli kapsüllerle küçük parçalar halinde patlatılmalıdır. Bu yöntemin verimli olabilmesi için damar eğiminin 60° üzerinde ve yantaş ile cevherin sağlam olması gerekir.
Arakatlı Göçertme (Sublevel Caving):
Arakatlı göçertme yöntemi masif yatakların ve orta kalınlıktaki dik damarların kazanılmasında uygulanan bir yöntemdir. Cevher kaybı ve seyrelmesi fazladır. Hazırlık aşamasında; önce bir ana nakliyat galerisi ve buradan en üst arakat galerisine kadar giden başyukarılar açılır. Başyukarılardan tavan ve taban taşı içinde arakat düzeyinde olmak üzere damar doğrultusunda yollar açılır.
Yöntemin avantajları :
• Uygulama alanı geniştir.
• Modern delme ve ateşleme araçları kullanıldığı için üretim kapasitesi oldukça yüksektir.
• Yöntem mekanizasyona elverişlidir.
• Tahkimat malzemesi gereksinimi azdır
• Emniyeti yüksektir.
• Ton başına düşen hazırlık maliyeti düşüktür.
Yöntemin dezavantajları:
• Cevher kazı randımanı düşük, seyrelme oranı büyüktür.
• Selektif cevher üretimi zordur.
• Arakat bacalarında tali havalandırma gerekir
• Hazırlık sistemi karışıktır.
• Başka yönteme geçmek zordur.
Oda Topuk Yöntemi (Room and Pillar):
Bu yöntemde, maden yatağının bir kısmı oda şeklinde boşluklar açılarak kazanılırken bir kısmı da odalar arasında tavanı tutmak amacı ile emniyet topuğu olarak bırakılmaktadır. Topuğun boyutları cevherin mukavemetine ve üzerindeki örtü tabakasının kalınlığına göre seçilir. Emniyet topuklarının boyutları artan derinlikle birlikte büyüdüğü için, cevher kaybı da artmaktadır. Bu yöntemin avantajı basit oluşudur. Sakıncalı yanı ise cevher kaybının fazla oluşudur.
Blok Göçertme ( Block Caving):
Yöntem genel olarak, düşük tenörlü, büyük yataklara ve dik damarlara ve eğer ekonomik bulunursa kalın yatay damarlara da uygulanabilmektedir. Blok göçertme düşük üretim maliyeti ve yüksek üretim kapasitesi verir, çeşitli formasyonlardaki değişik şekil ve sağlamlıktaki yataklara uygulanabilir. Blok göçertme yönteminde cevher yatay kesiti çoğunlukla 1000 m2’den geniş olan bloklara ayrılır. Tüm blok tabanında alt kesme yapılır. Böylece üstte kalan cevher desteksiz bırakılmış olur. Hem örtü tabakasının hem de kendi ağırlığının etkisi ile parçalanarak göçer. Cevher alttan çekme konilerinden alınır. Çekme, cevhere belli bir orandan fazla pasa karışmaya başlandığı zaman durdurulur.

Yöntemin avantajları
• Emniyetlidir.
• Delme, patlatma ve tahkimat giderleri düşük olduğundan ekonomiktir.
• Merkezi üretim yapılması yönetim ve denetim kolaylığı sağlar.
• Diğer göçertme yöntemlerine göre daha iyi havalandırma yapılabilir.
• Fazla miktarda üretim yapmak için elverişlidir.
Yöntemin dezavantajları:
• Hazırlık döneminde blokların hazırlanması uzun sürer.
• Çekme alanındaki yolların onarım, bakımı güç ve masraflıdır. Bu işlem üretimi aksatabilir.
• Göçertmenin kontrol edilmesi, dolayısıyla üretim miktarının değiştirilmesi güçtür. Bir süre için üretimin durdurulması, basınç altındaki yolların hasara uğramasına yol açar.
• Randıman düşük olabilir ve cevher çekme işlemi iyi kontrol edilmediği sürece fazlaca cevherin kaybedilme tehlikesi vardır.
• Bir başka yönteme geçme olanağı yoktur.
KurÅŸun Cevherlerinin ZenginleÅŸtirilmesi:
Üretilen kurşun -çinko cevherlerinin doğrudan izabe edilmeleri ekonomik olmadığından,bunların önce çeşitli cevher zenginleştirme yöntemleriyle konsantre edilmeleri gerekir.
Kurşun zenginleştirilmesinde başlıca 2 yöntem uygulanmaktadır.
1-Gravite Yöntemleri: Minerallerin serbestleşme tane boyutunun büyüklüğüne bağlı olarak jig, ağır ortam ayırıcıları, spiral ve sarsıntılı masalar, tek başına veya kombinasyon şeklinde kullanılır. Gravite yöntemlerinin diğer zenginleştirme yöntemlerine göre, gerek işletme,gerekse yatırım maliyetleri açısından oldukça ucuz olmasına karşılık, metal kazanma verimlerinin düşüklüğü, kaçakların önlenememesi ve selektif ayırmaya tam uyum sağlayamaması dezavantaj olmaktadır. Bu yöntem daha çok ön zenginleştirme amacıyla kullanılmaktadır. Ayrıca son yıllarda gravite ayırmasında küçük taneli cevherlerin (-0.5 mm) zenginleştirilmesinde geliştirilmiş Multi Gravite Ayırıcısı’da (Multi-Gravity Separator-MGS) sarsıntılı masalara bir alternatif olarak yeralmaktadır.
2-Flotasyon: Günümüzde düşük tenörlü kurşun-çinko cevherlerinin selektif olarak zenginleştirilmesinde kullanılan ve bütün Dünyada başarıyla uygulanan en yaygın yöntem flotasyondur. Yöntem, gravite yöntemleri ile zenginleştirilmesi olanaksız olduğu için kıymetsiz kabul edilen pek çok düşük tenörlü veya kompleks yapılı cevher yatağının işletilmesini olanaklı kılarak işletilebilir rezervlerin artmasına ve madencilik endüstrisinin gelişmesine yol açmıştır.
Günümüzde, sülfürlü kurşun-çinko cevherlerinde zenginleştirme hemen hemen tümüyle flotasyon yöntemi ile yapılmaktadır. Diğer yöntemlere oranla daha pahalı ve fazla enerji gerektiren bir yöntem olmasına rağmen, düşük tenörlü cevherlerde bile yüksek metal kazanma verimleriyle, yüksek tenörlü konsantreler elde edilebilmesi flotasyonu en yaygın zenginleştirme yöntemi haline getirmiştir.
Endüstride flotasyon uygulamalarında günümüze kadar, yüzlerce değişik flotasyon hücresi tipi tasarlanmış, ancak bunların on kadarı uygulamada kullanılmıştır. Uygulamada kullanılan makinalar pnömatik (basınçlı hava ile çalışan) ve subaerasyon ( mekanik karıştırma sonucu hava emen) tiptedir makinalarındaki bu gelişmeler daha basit yapı, daha düşük fiyat, esneklik, az tamir bakım gereksinimi yönünde olmuş, daha büyük makinalara gidilerek tank-mekanizma bileşimi basitleştirilmiştir. Ayrıca transmisyon kayıplarından dolayı hacim başına güç tüketiminin küçük makinalarda daha fazla olması da birleştirilmiş hacimli flotasyon ünitelerinin (Unit-cell) kullanımına yol açmıştır. Diğer taraftan hücre içinde mekanik karışmadan doğan enerji kayıpları, düzensiz (türbülanslı ) akış rejimi ve pülp içinde üretilen hava kabarcığı çaplarıyla ilgili yeniliklerin araştırılması sonucu, yatay düzlemde daha az yer kaplayan “kolon flotasyonu” sistemi geliştirilmiştir. Kapasite sorunları yüzünden kolon flotasyonu, uygulamada daha çok temizleme kademelerinde kullanılmaktadır.
Endüstride kullanılan flotasyon hücre tipleri olarak Denver (100 Cu-ft’e kadar), Wemco- Fagergren (425 Cu-ft’e kadar), Sala (375 Cu-ft’e kadar), Outukumpu (565 Cu-ft’e kadar), ve Maxwell (2000 Cu-ft’e kadar) örnek olarak sayılabilir.
Flotasyon maliyetlerinde, cevherin tenörü ve mineralojik özellikleri en etkili faktördür. Bu özelliklere bağlı olarak maliyet girdileri ve metal kurtarma randımanları %60-95 arasında değişir. Aynı nedenle, bugün Dünyada üretilen kurşun konsantrelerinin tenörü %50-78 Pb; çinko konsantrelerinin %48-60 Zn, ve bulk (toplu) konsantrelerinin ise %15-35 Pb ve %20-40 Zn olabilmektedir.
Sülfürlü Pb-Zn Minerallerinin Flotasyonu: Kurşun çinko, cevherleri sülfür halinde bulundukları zaman flotasyona uygundur. Cevherde bulunan kurşun ve çinkonun selektif olarak birbirlerinden ayrılması ve altın, gümüş, bakır gibi yan elementlerin kurşun konsantresi içinde toplanması maksimum gelir sağlamaktadır.
Pirit içeren sülfürlü kurşun-çinko cevherlerinin flotasyonunda genellikle önce kurşun yüzdürülür, sonra çinko, gerekli ise üçüncü kademede pirit alınır. Galeni yüzdürmek için önce çinko ve demir minerallerinin bastırılması gerekir. Demir mineralleri (özellikle pirit), flotasyon pülpü alkali hale getirilerek (pH=8-10) bastırılır. Burada pH ayarlayıcısı olarak kireç kullanılmaktadır.
Çinko minerali genel olarak ksantat tipi bir kollektörle yüzmez (çinko ksantatın çözünürlüğü oldukça yüksektir), fakat pülpte bulunan Pb2+ ve Cu2+ iyonları çinkoyu aktifleştirerek yüzmesini sağlayabilir. Bunu önlemek için çinko mineralini bastırmak amacıyla alkali siyanürler (NaCN veya KCN) ve ZnSO4 kullanılmaktadır. Diğer yandan, cevherde mevcut olabilecek bakır minerallerinin kurşun konsantresi ile birlikte alınması istendiğinden alkali siyanür miktarının bakırı bastırmayacak şekilde çok dikkatli olarak ayarlanması gerekmektedir. Na2SO4, H2SO3 veya SO2 gazı da çinko minerallerini bastırmada kullanılır. Pülp pHsını ayarlayarak sfalerit ve piritin bastırılmasından sonra, galenin yüzdürülmesi için zayıf fakat selektif bir kollektör (etil ksantat veya dithiofosfatlar) kullanılır. Köpürtücü olarak ise çamyağı, alkol veya suda çözünme özelliğine sahip eter cinsinden köpürtücüler kullanılır.
Oksitli Pb-Zn Minerallerinin Flotasyonu: Bu tip cevherlerde oksitli mineraller ya sülfürlerle birlikte veya sülfür flotasyonunundan sonra oksit flotasyonu yapılarak ayrı bir konsantre halinde elde edilirler. Burada önce Na2S kullanılarak serüzit, anglezit ve simitsonit gibi oksitli minerallerin yüzeyinde metal-sülfür tabakası oluşturulur, daha sonra ksantat tipi bir kollektörle kurşun yüzdürülür. Ayrıca smitsonit’in, eğer gang mineralleri karbonat içermiyorsa Na2S kullanılarak aktifleştirildikten sonra da yağ asitleriyle (fatty acids)flotasyonu mümkündür.
KurÅŸun Metali Ãœretimi
i. Hidrometalurjik Prosesler
Metal kurşun üretiminde, literatürde bazı laboratuvar ve pilot ölçekli denemelere rastlanmakta ise de henüz endüstriyel boyutta bir hidrometalurji tesisi kurulmamıştır. Minemet Recherche’nin tuzlu su liç prosesi, kurşunun yüksek saflıkta ve verimle hidrometalurjik kazanımını mümkün kılmaktadır. USBM’ın ferrik klorür liçi prosesi de PbCl2’nin ergimiş tuz elektrolizi yolu ile saf kurşun kazanımını sağlar. Bu prosesler kavurma esaslı olmadıkları için kükürt içerikli gazlar oluşmaz ve çevre dostu birer proses görünümündedirler. Ancak, muhtemelen ekonomik ve malzeme korozyonu gibi nedenlerden ötürü, henüz endüstriyel boyutta önemli bir gelişme gösterememişlerdir.
ii. Pirometalurjik Ãœretim Prosesleri
Kurşun konsantrelerinin pirometalurjik işleminde geleneksel olarak endüstriyel ölçekte kullanılan en eski yöntem imperial smelting prosesidir (ISP).
Imperial Smelting Prosesi (ISP):
Kurşun ergime açısından bakıldığında, ISP, klasik -düşey sinter fırını proseslerinden biri olup yüksek oranda çinko yan ürünü ortaya çıkarır. Kurşun üretim prosesleri arasında ISP, Dünya birincil Pb bulyonu üretiminin %10una sahiptir. Aynı prosesle, Dünya çapında faaliyette bulunan 13 tesiste ise, Dünya rafine çinko üretiminin % 12si gerçekleştirilir. Klasik sinter ve döner fırın teknolojisinin benimsenmesi nedeniyle, ISP’de çevresel problemler yaşanmakta ve pahalı metalurjik kok kullanılmaktadır. Ancak, kurşundan daha pahalı olan çinko üretimi sayesinde elde edilen gelirler, yüksek üretim maliyetlerini karşılamaktadır. Özellikle, petrol krizi sırasında artan elektrik fiyatları, ISP’nin elektrolitik proseslere göre öne çıkmasına neden olmuştur.
*Pb- Zn Sülfürlü Konsantrelerin "Imperial-Smelting" Prosesi için Sinterleyici Kavrulması Imperial Smelting Döner Fırınında (IS-fırını), çinko kurşun bulk konsantreleri veya çinko kurşun konsantrelerinin karışımı redüklenmeden önce kükürdü giderilmeli ve sinterlenmelidir. Kurşun ve çinko içeren sülfürlü konsantrelerin yanında sinter tesisinden geri dönen sinter ve sinter tozları (mavi toz) karışımı da kullanılır. IS-fırını sinteri, basınçlı sinterleme tekniğini kullanılarak aşağıdaki özellikleri sağlamalıdır:
Optimal sinter özellikleri, sinter harmanının ve sinterleme koşullarının çok hassas kontrolü ile sağlanmaktadır. 1350-1450oCde uygulanan sinterleyici kavurmada, kavurma reaksiyonlarının ekzotermik ısısı nedeni ile açığa çıkan ısıyı kontrol etmek için kükürdü giderilmiş sinterin yaklaşık % 50si kurşun-çinko konsantresi ile karıştırılarak sinterleme cihazına beslenir ve sinter miktarında azalma olmaktadır. Sinterde kireçtaşı % 4-8 arasında tutulur. Sinterin sertliği, artan CaO miktarı ile artmaktadır. CaO ilavesi ile sinter yatağının ergime sıcaklığı düşürülür. Ancak sinterde sülfat halinde bağlı kükürt’te, oluşan CaSO4 nedeni ile bir artış olmaktadır.
Ayrıca, uygulamada, artan SiO2 içeriği, yatağın ergime sıcaklığının düşmesine ve yatakta sülfür ve sülfat halinde bağlı kükürt miktarının artmasına neden olmaktadır. Demir içeriği, sinterde % 16-18 arasında değişir, % 7.5dan fazla demir içeren sinter karışımlarının sertliği demirli flokun bileşimsel şekli ile belirlenir. Örneğin pirit külü ilavesi sülfürlü ilavelere göre daha sert sinter üretimine olanak sağlamaktadır. Böylece sülfürlü konsantrede % 30 civarında olan kükürt içeriği sinterlemeden sonra sinter harmanında % 5-6.5 düzeyine indirilmektedir. Geri dönen sinterin boyutu 1-5 mm arasında tutulmakta ve yüksek porozite sağlamak için sinter harmanında % 4-7 oranında nem bırakılmaktadır. Sinterleme cihazında üretilen sinterin belli başlı bileşenleri Pb, Zn, CaO, SiO2, FeO ve az miktarda MgO ve Al2O3 dir
Çinko gibi kurşun içeriği de sinterde önemli bir parametredir. Kurşun miktarının artması daha büyük bir sinterleme yüzeyini gerektirmekte, sinterde sülfat halinde bağlı kükürt artmaktadır.
Sinterleme işlemi 3 kademede uygulanmaktadır:
• ateşleme ve sinter harmanının beslenmesi,
• sinter bandı üzerinde sinterleme ve sinter üretimi,
• kırma ve elemeyi takiben 1-5 mm lik parçaların sinter harmanına gönderilmesi.
25 mm den büyük parçalar 600oCde sıcak sıcak IS-fırınına gönderilir. Sıcak sinter kullanımı ISfırınında ısı dengesi açısından son derece önemlidir ve vazgeçilmez bir uygulamadır. Sinterleme işlemi sırasında üretilen SO2 içeren gazlar, toplama sistemi aracılığıyla toplanıp, tozlarından arındırıldıktan sonra asit üretim tesisine gönderilir. Kurşun konsantrelerinin sinterleme işleminde ISP dışında, klasik yöntemler olarak, reverber fırın, yüksek fırın ve düşey fırın (şaft fırını) ergitmesi olmak üzere üç sinterleme uygulaması bulunmaktadır.
Reverber Fırın: Kurşun izabesinde reverber fırını yönteminin uygulanması 1800’lü yılların sonuna kadar hakimiyetini sürdürmüştür. Genellikle bu işlem redükleyici bir kavurma (cevherin kavrulması sırasında oluşan oksit ve sülfatlar reaksiyona girmemiş PbS tarafından redüklenirler) olup % 40 a varan Pb içerikli curufların oluşumu, yöntemin doğal bir sonucu idi. Bu curuflar şekli değiştirilmiş küçük bir yüksek fırını andıran curuf haznesinde işleme tabi tutuluyordu.Bugün Dünya kurşun üretiminin büyük bir kısmında kullanılan yüksek fırın, endüstridekullanılmaya başlamadan önce Avrupa’da bu yöntem hakimdi. Bu arada, kaynağı İskoçya olan cevher haznesi “ore hearth” yönteminin, 1940 yılına kadar yüksek metal içeriklir flotasyon konsantrelerinin izabesinde yüksek fırına tercih edildiği de bilinmektedir. Uygulanmakta olan şekli ile reverber fırın ile sinterleyici kavurmada kükürt uzaklaştırma sınırlıdır. Bu nedenle, % 20 üzerinde S ve % 1 üzerinde As içeren cevherlerin oksitleyici bir kısmi kavurmadan geçirilmeleri gerekebilir. Modern sinter tesisleri günde 500 tonun üzerinde malzeme işleyebilmektedir. Sinterleme işlemi emmeli ve basınçlı tip dairesel veya bant şeklindeki cihazlarda yapılabilirse de basınçlı tip bant üniteleri tercih edilmektedir. Bu cihazlarda % 5-8 S içeren karışım (konsantre +geri dönen sinter) bir geçişte % 1 S (toplam kükürt) seviyesine indirilebilmektedir.Şarjdaki en büyük parça boyutu 5 mm civarındadır. Baca tozlarının sinter karışımıyla peletlenmesi uygulaması da yapılmaktadır. Nem oranı % 8-10 civarında ayarlanarak poroz bir sinter oluşumu sağlanabilmektedir.
Yüksek Fırın: Kurşun yüksek fırını, uzun deneyimler sonucu gelişmiş olup, son 70 yıl içinde hem şekil hem de yapı bakımından pek çok değişikliklere uğramıştır. İlk fırınların kesitleri dairesel veya sekiz köşeli olup tüyerler hizasındaki çapları 130-165 cm (4-5 ft) civarında idi.
Bu boyut ve dolayısıyla kapasite sınırlanmıştır, çünkü, basınçlı havanın gerçek nüfuz etme derinliği yaklaşık 75 cm (30 inç) dir. Daha fazla nüfuz derinliği istendiğinde sisteme verilen havanın basıncını arttırmak gerekir ancak bu da kurşunun hızla uçmasına yol açar. Buna engel olmak için şaft yüksekliğinin arttırılması gerekir (360 cm-12 ft-den, 600 cm ye -20 ft- veya daha fazla). Daha sonraları fırınlar dikdörtgen kesitli olarak inşa edilmiş ve tüyerler bu dikdörtgenin uzun kenarları boyunca dizayn edilmiştir. Bu değişiklik kapasitenin geniş ölçüde artmasına neden olmuştur. Fırının gerekenden daha fazla ısınmaması için potanın üstünden şarj tabanına kadar su ile soğutmalı (water-jacket) hale getirilmiştir.
Düşey Fırın Ergitmesi: Sinter kalitesinin fiziksel açıdan mükemmel olması istenir, çünkü sinter, düşey fırında hem üzerindeki şarjı taşıyacak kadar dayanıklı hem de redükleyici gazların etken olması için yeterince geçirgen olmak zorundadır. Gaz geçirgenliğinin sağlanması, her karışım için ampirik olarak bulunacak miktarda su ilavesi ile mümkündür. Genellikle %4-8 oranında bir nem gereklidir. Sinterleyici bir oksidasyona tabi tutulan kurşun cevherleri düşey fırınlarında kok ile işleme sokulurlar. Düşey fırını ergitmesinin amacı, sinter içerisindeki kurşun bileşiklerini metalik hale redüklemek ve özellikle asal metaller ve antimuanın redüklenerek sıvı metal fazı içinde konsantrasyonunu sağlamaktır. Sinterde mevcut gang ve katkı maddeleri silikat curufu içinde toplanırlar. Curuflar kurşun cevherlerinde mevcut ikinci temel metal olan çinkoyu da çinko oksit halinde çözerler. Eğer şarjda bakır da mevcutsa sinterde bir miktar kükürt bırakılarak (veya kükürtleyici maddeler ilavesiyle) düşey fırında üçüncü bir sıvı faz olarak mat oluşumu sağlanabilir.Fırından sıvı metal (ham kurşun, yoğunluğu yaklaşık 10.5), mat (yoğunluğu yaklaşık 4.5-5.0) ve curuf (yoğunluğu yaklaşık 3.5-3.8 g/cm3) alınır. Yoğunlukları arasındaki farkın büyük olması ve birbirleri içinde çözünürlüklerinin az olması bu ürünlerin mekanik ayırımını mümkün kılar.
Düşey fırında gerçekleşen işlemler ana hatlarıyla demir yüksek fırınındaki olaylara benzer.Demir oksitlerin ‘FeO haline dönüştürülmesi ve curufa geçirilmesi, fakat asla metalik hale redüklenmemesi temeline dayanır. Fırın içindeki üst bölümlerde (200oC ye kadar) şarj ısıtılmaktadır. Redüksiyon bölgesi sıcaklıkları 200-900oC arasındadır. Kurşun oksit, CO tarafından düşük sıcaklıklarda kolayca redüklenir. Aynı şekilde demir (III) oksitler manyetit haline dönüşür: Bundan sonraki kademede, metalik demirin oluşmaması için fırın şartlarının ayarlanması gerekir.
Sistemdeki kurşun silikat, demir oksit ve kalsiyum oksit gibi basit oksitlerin varlığında CO vasıtasıyla metale parçalanır. Kurşun sülfür sadece kısmen PbSO4 ve PbO ile reaksiyona girerek parçalanır. Bir kısmı buharlaşır ve fırın üst tabaka tuğlaları üzerinde yoğunlaşarak tabakalar oluşturur ve fırının çalışmasını güçleştirir. Kurşun sülfatın varlığı PbS kadar zararlı değildir. Parçalanması ve PbO ile redüksiyonu kolaydır. Çinko oksit curufa geçer. Curuftaki çözünürlük yüksek CaO oranları ile yükselir. Tüyerler bölgesinde bir miktar çinko metalik hale dönüşebilir. Gaz halindeki Zn fırın içinde yükselirken CO2 vasıtasıyla derhal ZnO haline oksitlenerek katılaşır. Sinterdeki bakır, eğer mat üretimi öngörülmüşse (kükürt varlığı) mata geçer. Aksi takdirde redüklenerek metalik Pb içinde çözünür. Normal düşey fırın ergitmesinin en zararlı bileşeni olarak bilinir. Curufta az çözünür ve curufun viskozitesini arttırır.
Antimuan bileşikleri tamamen redüklenerek sıvı kurşuna geçerler. Arsenatlar, bakır, demir ve nikel redüklenerek “speiss” denilen sıvı alaşımların fırındaki dördüncü sıvı faz şeklindeki oluşumuna neden olur. Önemli bir diğer konu da Pb randımanıdır. Pb randımanını etkileyen faktör kurşun oksitin curuftan redüksiyonudur. Curuftaki PbO aktivitesinin azalması ile redüksiyon için daha yüksek CO/CO2 oranına gerek duyulduğunu belirlemektedir. Fakat bu oranın hiçbir zaman metalik Fe oluşumu için yeterli seviyeye çıkmamasına dikkat etmek gerekir.
Kurşun pirometalurjisinde, son 10-15 yıl içerisinde, prototip işletme sonuçları yeterince tatmin edici görünen bazı yeni kurşun üretim prosesleri geliştirilmiş olup halen, ya tesis modernizasyonu ya da ticari operasyona geçme aşamasındadırlar. Bahsedilen teknikler; QSL (Queneau-Schuhmann-Lurgi), Kivcet, ISASMELT, Outokumpu’nun Flaş Ergitme’si ve Boliden’in KALDO’sudur.
Kivcet Prosesi:
Kivcet adı, Rusçada siklon-oksijen-elektrik ergitmesi kelimelerinin baş harflerinden türetilmiştir. Önceleri Cu-Zn ergitmesi için geliştirilen Kivcet prosesinin Pb-Zn uygulaması, Ocak 1986 dan beri Rusya’nın Ust-Kamenegorsk bölgesinde 450 t/gün kapasite ile çalışmaktadır. İtalyan Snamprogetti şirketi, Sardunya’nın Porto Vesme kentinde 600 t/gün kapasiteli bir tesis kurmak üzere lisans almış ve işletme Şubat 1987 de hizmete girmiştir. Porto Vesme’deki KSS (Kivcet--Samin--Snamprogetti) şirketinde uygulanan proses, pratik olarak hiç bakım gerektirmemekte ve iç tuğla yapısına 5 yıldan fazla ömür biçilmektedir.%56.3 Pb, %5.15 Zn, %0.35 Cu ve %21 S içeren konsantre, %25-30 oksitli atıklar ve %14-20 flaks ile birlikte ergitilerek toplam %98.5 Pb kazanımına ulaşılır. Atılan curuf %1.5-2 Pb ve %7-9 Zn içerir. Ton şarj başına oksijen (%100 lük) tüketimi 165 m3 tür. İnce kok tüketimi 45 kg/t şarj, elektrik tüketimi ise 170 kWh/t şarj dır ki bunun 120 kWh/t u oluşan buhardan geri kazanılır. Ergitme ünitesinin gazları %21 SO2 içerir. Elektrik fırınının gazları saatte yaklaşık 1 ton, %60 Zn ve %20 Pb içeren, Cl2 ve F2 içermeyen oksit üretir. 85 işçi ve 5 formenin görev aldığı tesiste, ISP fırınından 30,000 t/y Pb ve KSS’den de 80,000 t/y Pb üretimi gerçekleştirilir.
QSL Prosesi
Queneau-Schuhmann-Lurgi adlarındaki bilim adamlarının isimlerinin baş harflerinden dolayı bu adı almıştır. Queneau ve Schuhmann’ın 1973 deki patent başvurularının ardından gelişmeler başlamış, Lurgi tarafından 1974 de laboratuvar denemeleri olumlu sonuç vermiş, 1975 de kısa döner fırın yapılmış ve 1976 dan 1979 a kadar da Frankfurt’da yarı-sürekli pilot tesis denemeleri gerçekleşmiştir. 1981 den 1984 e kadar %91 kapasite kulanımına erişerek çalışan ilk büyük boyuttaki Duisburg’daki Stolberger çinko tesisi, Ocak 1986 ya kadar, çok geniş aralıktaki konsantreler kadar ikincil malzemelerden ve atıklardan da üretim yapabilen bir tesis olmuştur.
Yılda 100,000 ton Pb üreten bir QSL tesisi, 70-80 milyon DM lık bir kuruluş maliyeti gerektirir (1990 fiyatları). ve vardiye başına 6-7 işçiye gereksinimi vardır. %70 Pb içerikli bir konsantrenin ergitilmesinde 150 m3/t %95 lik oksijen ve 100 kg/t kömür gerekir.
Oksijen üretimi için gereken elektrik enerjisinin %60-80 kadarı ton konsantre başına üretilen 0.5-1.2 ton buhardan karşılanabilmektedir. Konsantredeki Cu, Ag ve Bi kurşuna giderken, Cd ve As’in büyük bir kısmı uçunmakta, Sb, Sn ve As’in bir kısmı curufa gitmektedir. 4.5 m çapında oksidasyon zonu ve 4 m çapında redüksiyon zonuna sahip 40 m uzunluktaki bir fırında, %55 Pb, %4 Zn, %1 Cu ve %23.3 S içeren konsantre ergitilmesi durumunda 157,000 t/y Pb üretiminin yanısıra CaO/SiO2 oranı 0.7 olan ve %35 Pb içeren bir curuf ve %30 SO2 içerikli gazlar açığa çıkar. Bu üretim için ton konsantre başına 80 kg kömür gereksinimi olup yine ton konsantre başına 837 kg buhar ve 560 kg toz açığa çıkar.
Ä°sasmelt Prosesi
İsasmelt kurşun prosesi, konsantreden ham kurşun üretimi için geliştirilmiş iki adımlı ve sürekli bir prosestir. Fırın içine üstten daldırılmış Sirosmelt lansları ile hava üfleme esasına dayanan ve böylece yüksek karıştırma etkisi yaratılan banyo içinde ergitme ve redüksiyon olayları gerçekleşir. İlk adımda konsantre oksitlenir ve yüksek Pb içerikli curuf üretilir. Bu curuf sürekli olarak fırından alınır ve ikinci fırında kömür ile redüklenir. Ham Pb ve atılabilir curuf birlikte dışarı alınır ve daha sonra bir tutma fırınında ayrılırlar. İlk İsasmelt testleri 1980 lerin başlarında, 120 kg/h kapasiteli bir pilot tesiste yapılmıştır. Curuf uçurma işlemlerinin de gerçekleştirildiği bu tesiste curufun Pb içeriği %5 in altına düştüğünde Zn buharlarının daha da arttığı gözlenmiştir. Curufun Pb içeriği ikinci adımda (curuf redüksiyonu) %2’nin altına düşürülürken çinkonun %20-30 kadarı buharlaşır. Şarjla giren çinkonun %95 kadarı buhar fazından geri kazanılabilir. Oksidasyon kademesinde %125 stokiyometrik hava, ton konsantre başına 50 kg kok incesi, ve flaks olarak da %5 kireç taşı ve %10 silis kullanılır. Bu adımdan alınan curuf %52.7 Pb, %7 Zn, %11.4 Fe, %11.7 SiO2, %3.5 CaO ve %0.3 S içerir. 20 t/h konsantre işleyerek, 60.000 t/y ham Pb üretimini hedefleyen bir tesis 1995’de Avustralya’da faaliyete geçmiştir.
Boliden Kaldo Prosesi
TBRC (üstten üflemeli döner konverter) olarak çalışan bu proses yüksek tonajda malzeme için uygun olmamakla birlikte, konsantre kullanımının yanısıra hurda aküler ve diğer ikincil kurşun malzemelerin kullanılabildiği çok esnek bir yapıya sahiptir. Rönnskar işletmelerinde (İsveç), Pb, Cu ve Zn içeren geri döndürülmüş toz ve diğer atıklardan sorunsuz bir ergitme sonucu kurşun bulyon, mat, spays ve curuf üretilmektedir.
Kurşun Rafinasyonu ve Yan Ürün Kazanımı
Çeşitli yöntemlerle cevher, konsantre ve diğer hammaddelerden üretilen ham kurşunda, az veya daha yüksek konsantrasyonlarda çeşitli empüriteler bulunurlar. Bunların en önemlileri Cu, As+Sb+Sn, Ag (+Au), Zn ve Bi metalleridir. Ham kurşundan bu empüritelerin giderilmesi ancak oksidasyon ile mümkün olabilmektedir. Öte yandan, empüritelerin kurşundan ayrılması, bakır giderme, yumuşatma (As, Sb, Sn giderilmesi), gümüşün ayrılması, çinkonun uzaklaştırılması ve son olarak da (yeterli konsantrasyonda ise) bizmutun ayrılması kademelerini içerir. Bu emprüritelerin uzaklaştırılması, konsantrasyonlarının arttırıldığı bir fazda toplanması ve “Yan ürün” olarak kazanılmalarını ifade etmektedir. Kurşun rafinasyonu ile rafine kurşun üretimi sırasında, çinko, bakır, arsenik, antimuan, kalay, altın, gümüş, kobalt ve bizmut rafinasyon prosesinde birbirini izleyen kademelerde yan ürün olarak kazanılmaktadır.
Kurşundaki empüritelerin giderilmesi ya da diğer bir deyişle yan ürün kazanımında birbirini takip eden proses zincirinin detayları aşağıda anlatılmaktadır.
Çinko (Zn): Kurşun-çinko cevher yataklarında gerek sülfürlü ve gerekse oksitli yapıda, kurşuna eşlik eden en yaygın mineral çinkonun sülfürlü ve oksitli mineralleri olmaktadır. Bu nedenle kurşun metali üretiminde çinko, yan ürünlerin kazanılmasına yönelik olarak uygulanan proseslerin birinci kademesinde ilk olarak kazanılması gereken metal olarak düşünülmektedir. Ağırlıklı olarak çinko minerallerinin eşlik ettiği sülfürlü yapıdaki cevherlerden, çinkonun kazanılması cevher hazırlama kademesinde başlamaktadır. Cevher hazırlama ve devamında uygulanan metalurjik proseslerde çinko’nun kazanılmasına yönelik proses kademeleri “Çinko" bölümünde detayları ile verilmektedir.
Bakır (Cu): Kurşun rafinasyonunun birinci kademesi bakırın giderilmesi işlemi olup
“Colcord Prosesi” olarak adlandırılır. Cevherdeki Cu konsantrasyonu ve düşey fırınındaki çalışma şartlarına bağlı olarak (mat üretilip üretilmediği gibi) metalik kurşun içinde değişen miktarda bakır olabilmektedir. Bu bakırın önemli bir bölümü, metalik kurşunun katılaşması sırasında ayrılabilmektedir. Teknolojik uygulamada bu tip bir fiziksel ön işlemle Cu %0,1 ile %0.06 değerine indirilebilmektedir. Daha düşük değerlere inmek ancak sisteme element halinde S ilavesine dayanan “Colcord yöntemi” ile mümkündür. Bu yöntemde ilave edilen S miktarı kurşunun %0,2 si civarındadır. İşlem sonunda sıcaklık 370-380oC civarında sabit tutulur ve sıvı kurşunun damlayarak ayrılması için “kuru karıştırma” uygulanır. Alınan “lapa”, %83 Pb içeren PbS şeklinde kurşun, yaklaşık %6 Cu ve bunun yanısıra %2 Sb+2 As+0,3 Ni+0,1 Zn+0,2 Co ve 0,05 Sn içeren ve tonda 1200 grama kadar Ag içeren bir karışımdır ve bakır tesislerinde değerlendirilir. Avustralya Port Pirie’de %0,8-1,2 Cu içeren kurşuna uygulanan bu işlem sonucu çıkan kurşun %0,001 Cu içermektedir.Arsenik, Antimuan, Kalay (As, Sb, Sn): Ham kurşun’un içerdiği bakırın giderilmesinden sonra, oksitleyici ortamda oluşan kurşun oksit, diğer empüriteleri oksitleyerek curufa geçirir.
Bu işlem reverber tipi bir fırında hava üflenerek 700-750oC civarında gerçekleştirilir. İlk oksitlenecek empürite kalaydır. %1 den fazla Sn olduğu durumlarda oluşan katı kalay oksiti tek başına elde etmek için çalışmak ekonomik olabilir. Eğer Sn konsantrasyonu daha düşük ise, Sn, As ve Sb’u sıvı curufta toplamak yeterli olabilir. Bu oksit fazı, sıvı Pb ile karışmadığıiçin temiz ve sürekli bir ayırım yapılabilmektedir. As+Sb+Sn’ın oksijene afinitesi Ag(+Au) ve Zn+Bi’dan daha fazla olduğundan kurşun rafinasyonunun ikinci kademesinde (Cu giderildikten sonra) bunlar giderilir. İki yöntem vardır
• YumuÅŸatma Yöntemi: Reverber fırınına 700-750oC civarında hava üflenerek PbO⋅As2O3,PbO⋅Sb2O3, ve PbO⋅SnO2 tipi yumuÅŸak, macunumsu ve PbÂ’dan daha hafif bileÅŸikler oluÅŸturularak yüzdürülür. Ancak bu yöntemde, yüzdürülecek empürite (As+Sb+Sn) miktarının %2.5 katı kadar Pb kaybı olur.
• Harris Yöntemi: Oksitlenen Pb banyosunda oluşan As2O3, Sb2O3 ve SnO2 nin amfoter (asite karşı bazik, baza karşı asidik) oksitler olmasından yararlanarak, sisteme oksidan olarak güherçile (NaNO3) ilave edilir.
As+Sb+Sn yarı soy metaller, Pb ise bazik metaldir. Oksidan atmosferde Pb kaybı olacağından ÅŸaft fırınında As+Sb+Sn ayrılmaz. Ayrıca ÅŸaft fırınındaki As2O3, Sb2O3, SnO2 silikat yapılı curufla baÄŸlanamaz. Çünkü bunlar asit karakterli olduklarından asidik SiO2 tarafından As2O3⋅SiO2 ÅŸeklinde yapılar oluÅŸmaz.
Gümüş ve Altın: Bütün kurşun cevherleri pratik olarak az veya çok miktarda gümüş (ve altın) içerir. Bu gümüş yüksek fırında yürütülen izabe işlemi sırasında külçe kurşuna geçer. Ergimiş haldeki kurşuna çinko ilave edilir ve banyo karıştırılırsa oluşan Ag-Zn alaşımı ağırlığının az olması nedeniyle yüzeye çıkar ve sistemden uzaklaştırılır. Bu yöntem Parkes yöntemi olarak da bilinir.
Küpelasyon (Fire Assay): Pb’nun oksitlenerek yok edilmesi sonucu Ag(+Au) güherçilesinin eldesidir (kemik külü potada). İşlem kızıl sıcaklıkta ve litarj (PbO) oluşumu için gerekli oksijenin fırına tüyerelerden hava yollanmasıyla yürütülür. Kolaylıkla ergiyen litarj, fırını eğmek suretiyle kalıplara dökerek uzaklaşırken, gümüş ve varsa altın bakımından zengin şarj küpel üzerinde kalır. Bu nihai külçe, elektroliz yoluyla ayırma yapabilmek için ince anotlar halinde dökülür.
Kobalt:Kurşun cevherlerinin genellikle içerdiği kobalt, şaft fırınındaki Pb izabesi sırasında redüklenerek kurşun kütlesi içinde sistemi terkeder. Bu ham (izabik) kurşunun rafinasyonu sırasında ortaya çıkan bakır drosu, reverber fırınında işlenirken oluşan speiss fazı başlangıç cevherinde mevcut kobaltın tümünü içerir. Kobaltın speiss’dan kazanılması için uygulanan yöntem şöyledir:
Speiss kavrulur, asitte çözündürülür, filtre edilir. Fitre kekindeki metal sülfatlar su ile liç edildiğinde değerli metaller kekde kalır ve Au+Ag kazanımına gönderilir. Cu, Fe, Co, Ni içeren liç çözeltisinin önce bakırı elektroliz ile kazanılır sonra Fe, Mn ve As’i giderilir. Nihayet çözeltide kalan Co ve Ni dir. Kobalt nötr bir çözeltide hipoklorit ilavesiyle Cohidroksit şeklinde çöktürülür. Çökelek zayıf bir asitle eritilip NaCO3 ile kalsine edilir ve su ile çalkalanıp filtre edildikten sonra elde edilen Co-oksit kurutulur. Ürün %69-70 Co içermektedir.
Bizmut: İzabe Pb içinde %0.05 veya daha fazla Bi varsa rafinasyona gidilir. Daha düşük konsantrasyonlarda herhangi bir işleme gerek yoktur. Bizmut, kurşun ile kardeş metaldir. Kurşunun gösterdiği bütün kimyasal özelliklere sahiptir. Tek farkı, Bi’un alkali veya toprak alkali elementlerle Zn-Ag benzeri ara kimyasal bileşikler yapabilmesidir.
İki yöntem vardır.
• Kroll-Betterton Yöntemi (Ca, Mg)
• Jolivet Yöntemi (K, Mg)
Bu metaller 420oC de banyoya ilave edilirse Bi içeren köpükler oluşur ve kurşunun Bi içeriği %0.05 den %0.002 ye düşer: Bu yöntemler pahalıdır çünkü, Mg, K ve Ca çok aktif olduklarından saklanmaları zordur ve ancak gazyağı veya vakum altında saklanabilirler. Drostan ayrılan ve %50 Bi, %35 Pb, %5 Cu ve %5 Mg içeren bileşiğe oksidasyon ve elektroliz işlemlerinin uygulanması ile metalik bizmut elde edilir.
b) Dünya İkincil Kurşun Üretimi
1994 yılında birincil üretimlerde hafif bir azalmaya karşın ikincil kaynaklardan kurşun üretimi bir önceki yıla göre % 4.1 oranında artmıştır. 1995 yılı toplam kurşun üretiminin % 53.5’luk bölümü ikincil kaynaklardan elde edilmiştir. Amerika’daki üretimin % 70’lik bölümü, ikincil kaynaklardan sağlanmaktadır. İkincil üretimdeki bu artışın nedenlerinden biri, konsantreden kurşun üretiminin azaltılması yönündeki talepler olmaktadır. Batı Avrupa’da kurşun talebinin yüksek olmasına karşılık, metal kurşun üretimi bir önceki yıla göre 5 200 ton azalarak (% 3.4) 1 495 000 ton olarak gerçekleşmiştir. Metallgesellschaft; Stolberg’de Metaleurop Oker smelter tesisinde 30 000 ton dolayında ikincil üretim yaparken, tesisi Nordenham’a transfer etmiş, tesis Ausmelt teknolojisine dönüştürülmek üzere kapatılmıştır. Bu olay Batı Avrupa kurşun üretimindeki düşüşte önemli bir etki yaratmıştır. Japonya’da kurşun üretimi, ekonomisinin rölatif zayıflığına rağmen 1994’deki üretim seviyesini korumuştur. Hosokuro smelter tesisinin ikincil kaynaklara göre yeniden tasarımlandırılması çalışmaları yıl boyunca devam etmiştir.
Akü Hurdalarının İşlenmesi:
Asitli kurşun akülerin kullanıldığı kurşun, toplam kurşun tüketiminin yaklaşık 2/3üdür. Bu miktarında 2/3ü ikincil kurşun malzemesi olarak geri döner. Bu nedenle, akü hurdaları, kurşun cevherlerinden sonra en büyük ve önemli kurşun kaynağıdır. Akü hurdalarının döner veya düşey fırınlarda klasik yolla işlenmesi sonucunda ulaşılan Pb geri kazanımı henüz tatmin edici olmaktan uzaktır. Stolberger Zink A.G., akülerden kurşunun geri kazanımına ilişkin 1965 de başlattığı bir çalışma aşağıdaki adımlardan oluşur;
• Akü gövdesinin kırılması ve asidin uzaklaştırılması
• Akünün bir öğütücüde öğütülmesi,
• Eleme,
• Çamurun ayrılması,
• Metal ve organik malzemeler ayrılması,

I.METALÄ°K MADENLER