sektörmaden-Ocak-Şubat-Mart-2024

MAKALE
santre edilmesi ve ardından nonil-fenil fosforik asit
(NPPA) ile solvent ekstraksiyonu veya hidroflorik
asit ile seçici çöktürme ve susuz kalsiyum sülfatın
rejenerasyonu yolu ile NTE’lerin geri kazanılması
şeklinde atıksız bir proses tanımlamıştır.
Kömür, nadir toprak elementleri de dahil olmak
üzere pek çok elementin eser konsantrasyonlarını
içerir ve bunlar, cıva ve kadmiyum gibi uçucu elementler
dışında, kömürün elektrik üretimi için yakılmasından
sonra enerji santrallerinin dibinde ve
uçucu küllerinde bulunur (Binnemans vd., 2013).
Kömürün yakılması, kül içindeki bazı metallerin
zenginleşmesine yol açar, böylece bu küller, farklı
metaller için düşük dereceli cevherler olarak kabul
edilir ve kömür küllerinde sıklıkla %0,1’den fazla
nadir toprak oksit konsantrasyonları bulunur. Nadir
toprak elementlerinin cevherlerden geleneksel
olarak geri kazanılmasıyla karşılaştırıldığında, kırma
ve öğütme gerekli olmadığından küllerden geri
kazanım işlemi daha verimli olabilir.
Bitümlü şeyllerden elde edilen küller, bir diğer
potansiyel NTE kaynağıdır (Yang vd., 2010). Bu
küllerden nadir toprakların kazanılması, nadir
toprak konsantrasyonlarına göre yüksek demir
ve alüminyum içerikleri nedeniyle zorlu bir iştir.
Nadir toprakların geri kazanımı için dört adımdan
oluşan kavramsal bir akım şeması: (1) HCl ile liç;
(2) tri alkilamin N235 ile solvent ekstraksiyon
yoluyla demirin ayrıştırılması; (3) alüminyumun
ve nadir toprak elementlerinin hidroksit olarak
seçici çöktürülmesi ve safsızlıklardan ayrılması;
(4) hidroksitlerin HNO 3 ile çözünmesi, ardından
nadir toprak elementlerinin TBP ile ekstraksiyonu
yoluyla çözeltide çözünmüş diğer metallerden
uzaklaştırılması şeklinde önerilmiştir. Prosesler
genellikle asit liçi, sıvı/sıvı ayırma ve iyon değişim
proseslerini içerir. NTE’lerin ekstraksiyonu
%64,5 Nd ve >%90 Eu, Tb ve Y olarak rapor edilmiştir.
Çelik endüstrisindeki başlıca katı atıklar (örneğin
yüksek fırın curufları), çimento, yol tabanı, demiryolu
balastı, hafif beton blok, cam ve yapay kaya
ile yüksek performanslı beton katkılarının üretiminde
kullanılmaktadır. Hem yüksek fırın hem de
çelik üretimi süreçlerinden kaynaklanan demir metalurjik
curufları, önemli konsantrasyonlarda lantan
(La), seryum (Ce), erbiyum (Er) ve neodimyum
(Nd) içermeleri nedeniyle nadir toprak elementleri
için ikincil bir kaynak olarak düşünülebilir (Kasina
ve Michaik, 2016; Yang vd., 2011). Abhilash vd.
(2017) tarafından yapılan deneyler, La, Ce, Nd ve
Er’in sırasıyla yüzde 92, 36, 35 ve 52 verimlilikle
geri kazanılabileceğini göstermiştir.
Sarı fosfor üretimi sırasında oluşan curuf aynı zamanda
Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Ho,
Tm, Yb, Lu’yu da içermektedir (Zinesh vd., 2017).
NTE’lerin ekstraksiyonu için fosfor üretim curufunun
nitrik asitle liçi araştırılmış ve liç sonrası elde
edilen silikon içeren kekin çöktürülmüş silikon
dioksit üretimine uygun olduğu görülmüştür. Liç
sonucunda üretilen kek yaklaşık %80-85 oranında
amorf SiO2 içerir. Fosfor cürufunun liçi sonrasında
çözelti solvent ekstraksiyonla zenginleştirilir.
Sıyrılmış çözeltiden NTE oksalatlarının çöktürülmesi
ve çökeltinin kalsinasyonundan sonra, toplam
NTO’lerin yaklaşık %17’sini içeren bir konsantre
elde edilmiştir.
Sızıntı sularından veya atıksulardan NTE’lerin
geri kazanımında, adsorpsiyon, biyosorpsiyon,
iyon değişimi, iyonik baskılı polimerler, kimyasal
çöktürme, elektrokoagülasyon (EC), elektrodiyaliz
(ED), ters ozmoz (RO), membran filtrasyonu (MF),
nanofiltrasyon (NF), membran elektrolizi (ME) ve
solvent ekstraksiyon (SX) gibi çok çeşitli teknolojiler
kullanılmakta olup değişen başarı seviyelerine
sahiptirler (Pereao vd., 2018). Bu yöntemlerden bazıları
araştırma ortamlarında ve endüstriyel ölçekte
üretimde uygulanabilirler.
Sonuçlar
NTE’lerin günümüz ekonomisinde kritik bir öneme sahip
olduğu ve geleceğin sürdürülebilir teknolojilerinin
geliştirilmesinde kilit rol oynayacağı çok açıktır. Nadiren
sürekli cevher kütleleri oluşturdukları ve benzer
kimyasal özelliklere sahip oldukları için çıkarılmaları
zordur. Burada gruplar halinde verilen NTE içeren ikincil
kaynaklardan NTE’lerin kazanımı için cevher hazırlama,
pirometalurjik ve hidrometalurjik prosesler kullanılması
konusunda çalışmalar mevcuttur. NTE’lerin geri
dönüşüm oranları hala çok düşük olup bu durum verimsiz
toplama, teknolojik zorluklar ve teşvik eksikliği
gibi farklı faktörlere bağlanabilir. Bu nedenle, yalnızca
nadir toprakların değil aynı zamanda diğer değerli ve
baz metallerin de geri kazanılması nedeniyle bunların
geri dönüşümü çevresel ve ekonomik açıdan çok önemli
hale gelmektedir.
Kaynaklar
• Abhilash, Meshram P., Sarkar S., Venugopalan T., Exploring
blast furnace slag as a secondary resource for extraction of rare
earth elements, Special Issue on Rare Earths, Mineral & Metallurgical
Processing, 34, 4, 178-182, 2017.
• Behera S.S., Mohapatra R.K., Das D., Parhi P.K., Chapter 6,
Investigation on Extraction and Recovery of Rare Earth Elements
from Secondary Solid Wastes, Rare-Earth Metal Recovery for
Green Technologies - Methods and Applications, R. Kumar Jyothi,
Ed., Springer, 2020, pp 111-135.
• Binnemans K., Jones P.T., Blanpain B., Van Gerven T., Yang
Y., Walton A., Buchert M., Recycling of rare earths: a critical
review. J. Clean. Prod., 51, 1-22. 2013.
• Binnemans K., Jones P.T., Blanpain B., Van Gerven T., Pontikes
Y., Towards zero-waste valorization of rare-earth-containing
industrial process residues: a critical review, Journal of Cleaner
Production, 99, 17-38, 2015.
• Binnemans K., Jones P.T., Perspectives for the recovery of
rare earths from end-of-life fluorescent lamps, Journal of Rare
Earths, 32, 3, p.195, 2014.
• Borra C.R., Blanpain B., Pontikes Y., et al., Comparative
analysis of processes for recovery of rare earths from bauxite
residue. JOM, 68, 2958–2962, 2016.
• Gaustad G., Williams E., Leader A., Rare earth metals from
secondary sources: Review of potential supply from waste and
byproducts, Resources, Conservation & Recycling, 167, 105213,
2021.
• Habashi F., Extractive metallurgy of rare earths, Can. Metall.
Q., 52, 224 -233, 2013.
• Innocenzi V., De Michelis I., Ferella F., Vegliò F., Recovery of
yttrium from cathode ray tubes and lamps’ fluorescent powders:
experimental results and economic simulation, Waste Management,
33, 2390–2396, 2013.
• Jarosinski A., Kowalczyk J., Mazanek C., Development of the
Polish wasteless technology of apatite phosphogypsum utilization
with recovery of rare earths, J. Alloys Compd., 200, 147-150,
1993.
• Jordens A., Cheng Y.P., Waters K.E., A review of the beneficiation
of rare earth element bearing minerals, Miner. Eng. 41,
97-114, 2013.
• Kasina M., Michalik M., Iron metallurgy slags as a potential
source of critical elements - Nb, Ta and REE, Mineralogia, 47,
No 1-4: 15-28, 2016.
• Lei Q., He D., Zhou K., et al., Separation and recovery of
scandium and titanium from red mud leaching liquor through a
neutralization precipitation-acid leaching approach, Journal of
Rare Earths, 39, 1126-1132, 2021.
• Lyman, J.W., & Palmer, G.R. (1995), Hydrometallurgical
treatment of nickel-metal hydride battery electrodes. No. CONF-
951105-. Warrendale, PA: Minerals, Metals and Materials
Society.
• Pereao O., Bode-Alukoa C., Fatoba O., Laatikainen K.,
Petrik L., (2018), Rare earth elements removal techniques from
water/wastewater: a review, Desalination and Water Treatment
130 71–8.
• Rivera R.M., Ulenaer B., Ounoughene G., et al., Extraction of
rare earths from bauxite residue (red mud) by dry digestion followed
by water leaching, Minerals Engineering, 119, pp.82–92,
2018.
• Seredin, V.V., Rare earth element-bearing coals from the Russian
Far East deposits, Int. J. Coal Geol. 30, 101-129, 1996.
• Shukla N., Dhawan N., Rapid microwave processing of discarded
tubular lights for extraction of rare earth values, Process
Safety and Environmental Protection, 142, 238–249, 2020.
• Statista, 2021. https://www.statista.com/
• Wang W., Pranolo Y., Cheng C.Y., Recovery of scandium from
synthetic red mud leach solutions by solvent extraction with
D2EHPA, Separation and Purification Technology, 108, 96–102,
2013.
• Xu S.Q., Li S.Q., Review of the extractive metallurgy of scandium
in China (1978-1991), Hydrometallurgy, 42, 337-343, 1996.
• Yang H.L., Wang W., Zhang D.L., et al., Recovery of trace
rare earths from high-level Fe3+ and Al3+ waste of oil shale ash
(Fe-Al-OSA), Ind. Eng. Chem. Res., 49, 11645-11651, 2010.
• Yang X., Zhang J., Fang X., 2014, Rare earth element
recycling from waste nickel-metal hydride batteries, Journal of
Hazardous Materials, 279:384-388.
• Yang X.H., Long H., Cheng G.G., et al., Effect of refining
slag containing Ce2O3 on steel cleanliness, J. Rare Earths, 29,
1079-1083, 2011.
• Yuksekdag A., Kose-Mutlua B., Siddiquia A.F., et al., A
holistic approach for the recovery of rare earth elements and
scandium from secondary sources under a circular economy
framework – A review, Chemosphere, 293, 133620, 2022.
• Zinesh A., Karshyga Z., Bochevskaya Y.G., Silachyov I.,
Recovery of Rare Earth Metals as Critical Raw Materials from
Phosphorus Slag of Long-term Storage, Hydrometallurgy, 173, 4,
271-282, 2017.
40 SEKTÖRMADEN SEKTÖRMADEN 41