Yazdır

KLASİK ATEŞ ANALİZİ

KLASİK ATEŞ ANALİZİ

Yazan

M. A. McGuire

Çeviren

Tayfun Özuslu


Giriş

Çeşitli teknolojik ilerlemelerden ve dünyadaki parasal problemlerden ötürü, günümüzde kıymetli metallerin durumu daha da önem kazanmaktadır. Sonuç olarak bu metallerin fiyat yapısı ve ikmali son yıllarda şiddetli değişimlere uğramıştır. Giderek daha düşük tenörlü(l) cevherler işletiyoruz ve soy metal içerikleri daha düşük hurdaları yeniden devreye sokuyoruz. Bu da anılan malzemelerin analizinde ve numune alımında kullanılan yöntemlerin daha kritik olarak değerlendirilmesine yol açıyor.


Tanımlar ve Tarihçe

Ateş analizi cevherlerin, metalurjik ürünlerin ve hurda malzemelerin kıymetli metal içeriğinin tayininde uygulanan nicel kimyasal analizin bir dalı olarak tanımlanır. Yöntem pirometalurjik bir teknik olup, tayin edilecek metalin numunede bulunan empüritelerden ve gangdan(2) ayrılmasıdır. Kuru reaktifler kullanarak ve selektif eritme prosesiyle ısıtarak bu işlem tamamlanmaktadır.

Ateş analizi ilk kullanılışından bu yana geniş bir konu haline gelmiştir. Mevcut literatürünün araştırılması, bu yöntemin yüzyıllardır kullanılmakta olduğunu gösterecektir. Proses, kıymetli metallerin eksktraksiyonunda ve rafinasyonunda kullanılan tekniklerden türemiş gözükmektedir.

Literatür, küpelasyonun 12. yüzyılda İngiltere'de kullanıldığını ve kal(3) işleminin de Fransa'da 13. yüzyılda başlatıldığını ortaya koymaktadır. 16. yüzyılda ateş analizi işlemi temelde bugün uygulananla aynıydı. Ateş analizi kullanımı günümüzde kıymetli metal analizine özgü olduğu halde, eskiden kurşun, bizmut, kalay ve bakır gibi baz metallerin analizinde de kullanılırdı.

Ateş analizi, daima, bir bilimden çok bir zenaat olarak mütalaa edilmiştir. Bunun sebebi, başarılı bir ateş analizi yapmak için, daha fazla pratik bilgi ve el becerisinin gerekli olmasıdır. Ateş analiziyle ilgili teorik kimya hiçbir zaman tamamen araştırılmamıştır. Bu da bizi teoriden uzak, sadece deney ve gözlemlere bağımlı ve temel prensiplere dayalı olan bir işlemle baş başa bırakmıştır. Ateş analizi temel araştırmalar için verimli bir konu olarak ortada durmaktadır.

1556 yılında kaleme alınmış olan De Re Metallica'nın klasik metninde, Agricola, ateş analiziyle ilgili olarak aşağıdaki ölümsüz öğütlerini vermektedir:

"Cevherlerin veya metallerin analizini yapmakta olan bir kimsenin tahlil için gereken bütün şeyler hakkında bilgili ve hazırlıklı olması ve fırınının bulunduğu odanın kapısını iyice örtmesi gerekir ki zamansız gelebilecek herhangi birisi, çalışmaya niyetlenmiş düşüncelerini rahatsız etmesin."


Ateş Analizinin Amaçları

Yaptığımız bütün diğer işlerde olduğu gibi, ateş analizinin de amaçları vardır. Bu amaç, belli bir miktardaki malzemede bulunan kıymetli metalin gerçek değerini yansıtan bir sayı bulmaktadır. Bir analiz sonucunun en önemli yararlarından bazıları şunlardır:

a. Maden sahalarının değerlendirilmesi,

b. Çeşitli malzemelerin alım satımında bir temel oluşturması,

c. Tesislerde kalite kontrolüne yardımcı olması,

d. Muhasebe ve envanter konusunda yardımcı olması,

e. Çevre sorunlarına ışık tutması.

Analizden beklenen doğruluk derecesi analiz sonucundan ne amaçla ve hangi alanda yararlanılacağına bağlıdır. Yukarıdaki her kullanım alanı için kabul edilebilir farklı hata sınırları bulunmaktadır.


Potada Eritme

Kıymetli metallerin klasik ateş analizi üç temel işlem gerektirmektedir. Birincisi metallerin, genellikle, bir pota ile toplanmasıdır. İkincisi çeşitli yöntemlerle metallerin birbirinden ayrılması ve nihayet her metalin kütlesinin tartıyla veya bazı diğer araçlarla ölçülmesidir.

Kıymetli metallerin metalik bir faz içinde, empüritelerin de ayrı bir cüruf fazı içinde toplanmaları suretiyle birbirlerinden ayrılabilmesi için potada eritme uygulanır. Bu iş ise;

1.00 °C'a kadar ısıtılmış olan bir potanın içinde, uygun orandaki numunenin, layığıyla hazırlanmış bir flüksle birlikte eritilmesiyle bitirilir.

Flüks, erimez maddeleri belirli bir sıcaklıkta eriyen bileşiklere dönüştürmek için kullanılır ve genellikle aşağıdaki 4 reaktiften oluşur:

Mürdesenk (PbO), soda (NaCO3), boraks camı (Na2B4O7) ve kuvars (SiO2).

Ateş analizinde bu dört reaktif erime noktası aşağıya düşürecek bir ortam sağlarlar. Bu ortamda da eriyerek, kompleks borat ve silikatlar teşkil edip, metal oksitleri absorbe ederler. Anılan reaktiflerin ilk ikisi bazik, diğer ikisi ise asidiktir.

Ateş analizindeki erime, kontrollü yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri için tipik bir örnektir. Erime ilerledikçe, empüreteler oksit haline dönüşürler ve metal fazına geçmelerini engelleyecek olan cüruf tarafından absorbe edilirler. Metal oksitler, genelde, cüruf fazında tamamen çözülürler.

Bu prensip ateş analizinde iki fazın birbirinden ayrılmasının temelini oluşturur. Yükseltgenme ve indirgenmeyle ayrılmanın anahtarı ise elektromotif serilerdir. Serinin alt sıralarında yer alan kıymetli metallerin yükseltgenmesi zordur; oysa baz metaller ile serinin üst sıralarında yer alan diğer metaller oksijenle daha rahat bileşirler.

Pota eritmesi sırasında yükseltgenme, flükste mevcut oksijenle veya eğer ihtiyaç varsa, potasyum nitrat (KN03) gibi yükseltgeyici bir reaktifle ikmal edilir. Yükseltgenmiş durumdaki baz metallerin bu durumlarının koruyabilmek için ve indirgenerek metal fazına girmelerini engelleyebilmek için daha fazla mürdesenk ilavesi de yapılabilir.

Prosesin indirgenme bölümü, bir kısım mürdesengin metalik kurşuna dönüşerek indirgenmesinden ibarettir. İndirgeyici reaktif genellikle bildiğimiz mutfak unudur. Küçük damlacıklardan oluşan, ince bir sis görünümünde olan metalik kurşun, cüruf fazının içinden geçip, dibe doğru çökerek, potanın tabanında bir havuz meydana getirir. Erimiş kurşun damlacıkları şahane bir toplayıcı rolü oynarlar; çünkü kıymetli metallerin birçoğu kurşuna karşı afinite sahibi olduklarından kolaylıkla alaşım yapabilmektedirler. Kurşunla alaşım yapmayan soy metaller yüksek yoğunluklarından ötürü cüruf fazından aşağı geçerek dibe otururlar. Sonra da mekanik bir karışım teşkil ederek, potanın tabanında metalik faza girerler.

Flüksün, sıcaklığın ve zamanın uygun olarak seçilmesi suretiyle, aşağıdaki karakteristiklere sahip bir metalik fazı oluşturacak şekilde, eritme işleminin yönlendirilmesi gerekmektedir:

a. Empürite miktarının minimum olması,

b. Parlak, yumuşak ve dövülgen (maleabl) bir düğmecik oluşması,

c. Düğmeciğin arzu edilir ağırlıkta olması,

d. Kıymetli metallerin tamamen kurtarılması.

Bir diğer taraftan da muhtelif şekillerdeki silikat ve boratlardan oluşan cüruf fazının numuneyi tamamen dekompoze etmesi ve empüritelerle gang malzemesinin tamamını absorbe etmesi gerekmektedir.

Ateş analizi konusunda oldukça iyi tanınan otoritelerden biri olan E. Bugbee uygun bir cüruf fazının aşağıdaki özellikleri taşıması gerektiğine hükmetmektedir.

a. Analiz fırınlarında rahatlıkla erişebilecek türden nispeten düşük bir oluşum sıcaklığına sahip olması,

b. Kıymetli metaller mekanik ve kimyasal bağlarından kurtulup, kurşunla alaşıma girmek için serbestleşene kadar; indirgenmiş durumdaki kurşunun askıda kalabilmesi için, oluşum sıcaklığında macunumsu bir yapıda olması,

c. Erime noktasının üzerindeki sıcaklığa ısıtıldığında, kurşun

güverselerinin(4) rahatlıkla aşağı oturabilmeleri için, açık, berrak ve akışkan olmalı,

d. Düşük bir soy metal kapasitesi olmalı ve numunenin flüks tarafından tamamen dekompoze edilmesini sağlamalı,

e. Potanın imal edilmiş olduğu malzemeye karşı korozif olmamalı,

f. Kurşun ile cürufun birbirlerinden ayrılmalarını sağlayabilmek için özgül ağırlığı düşük olmalı,

g. Soğuyunca, kurşundan kolaylıkla ayrılmalı ve numunenin tamamen dekompoze olduğunu gösterecek şekilde homojen olmalı,

h. Pratik olarak, numunede bulunan bütün empüriteleri kapsamalı.

Pota eritmesinde herhangi bir aksama görülürse, analizi yöneten kişi tekrar tayinde UygW1 doğrultma ölçümleri ile ilgilenmelidir. Problemin kaynağı teşhis edilmeli ve çaresi bulunmalıdır.

Karşılaşılan güçlüklerin nedeni, çoğunlukla, ilk eritmede görülecek olan garipliklerden ortaya çıkartılabilir. Bu gariplikler cürufun rengi ve yoğunluğu, erimeyen numune malzemesinin varlığı veya cüruf içinde kurşun güverselerinin görülmesidir.

Düğmecik de bazen, baz metallerin veya sülfürün varlığının neden olduğu sertlik ve gevreklik gibi, kabul edilmez bir eritmenin olduğunu kanıtlayacak karakteristikler gösterebilir.

Düğmeciğin boyutu numunenin layığıyla flükslenip flükslenmediğinin göstergesidir.

Görünebilir bir mat(5) veya spays(6) tabakasıyla bulaşık olan düğmecikler de makbul değildir.

Erime tamamlandığında pota fırından çıkarılır ve içeriği bir kalıba dökülür. Kurşun katılaştıktan sonra cüruftan ayrılır. Cüruftan tamamen ayrılabilmesi ve elden geçirme kolaylığı için kurşun düğmeciğe küp şekli verilir. Artık düğmecik, bir sonraki işlem basamağı olan küpelasyon için hazır durumdadır.


Skorifikasyon(7) Analizi

Skorifikasyon analizi, skori çanağı olan sığ bir tekne içinde uygulanan yükseltgeyici bir eritme işleminden ibarettir. Nispeten küçük numune parçalarına uygulanır. Numune, analiz kurşunu, boraks ve bazen de kuvarsla birlikte çanağa yerleştirilir ve sonra skorifikasyonu sağlayıcı uygun koşullarda fırına konur.

Her malzemenin analizinde skofirikasyon yönteminin doğrudan uygulanmasında ciddi sınırlamalar vardır. Bu sınırlamalara giren malzemeler ise, içinde oksitler barındırmayan malzemeler ile kıymetli metal içeriği, küçük bir numune parçasından tartıya gelebilecek bir boncuk elde edebilecek zenginlikte olan malzemelerdir.

Günümüzde, skorifikasyon prosesinin daha yararlı olabileceği uygulamalar aşağıda sıralandığı gibidir:

a. Pota eritmelerinde elde edilen düğmeciklerin empüritelerinin temizlenmesi ve boyunun küçültülmesi için yeniden işleme tabi tutulması,

b. Aynı numune üzerinde uygulanan bir seri pota eritmeleri sonucunda elde edilen düğmeciklerin birleştirilmesi ve böylelikle kıymetli metal içeriğinin yükseltilmesi,

c. Daha önceden asitle işleme tabi tutulmuş olan numune artıklarının eritilmesi.

Skorifikasyon yönteminin, pota yöntemine herhangi bir temel kimyasal üstünlüğü bulunmamaktadır.


Küpelasyon

Küpelasyon kurşun ve kıymetli metal alaşımının yükseltgeyici eritme işleminden ibarettir. Bu proses küpel adı verilen kemik külü veya magnezyum oksitten mamul absorblayıcı bir teknedir.

Küpelasyon esnasında kurşun, mürdesenge (PbO) yükseltgenir ve bu oksidin çoğu da küpel tarafından absorbe edilir. Küpelasyonun sonucunda ortaya çıkan boncuk, altın ve gümüş ile bazı platin grubu metallerini içerir.

Küpelasyonu başarıyla bitirmek için yapılacak ilk işlem, küpeli, su, organik maddeler ve karbondioksiti uçurabilecek dereceye kadar ön ısıtmaya tabi tutmaktır.

Küpelasyon sıcaklığına erişildikten sonra, kurşun düğmecikler küpelin içine yerleştirilir ve fırının kapağı kapatılır. Düğmecik, sıcaklığın artmasıyla erimeye başlar ve çoğu mürdesenk olan koyu bir köpükle örtülür. Öyle bir an gelir ki köpük erir ve erimiş alaşım da ortaya çıkar. Bu olgu "açılma" veya "örtünün açılması" olarak bilinmektedir.

Düğmecik açılıp kurşun yükseltgenmekteyken erimiş mürdesengin kurşunun yüzeyinden kayarak, küpel tarafından absorbe olduğu gözlemlenebilir.

Küpelasyonun her evresinde sıcaklık kontrolü büyük önem taşımaktadır. Düğmeciğin gerçek sıcaklığı her ne kadar ölçülemezse de bilinen erime noktası verileri ile pirometrik sıcaklık ölçümlerinin enterpole edilmesi suretiyle, sağlıklı bir tahmin yapılabilir.

Küpelasyona ikmal edilecek hava ve ısı miktarının muflanın(8) her tarafında sabit ve üniform ayarlanması gerekir. Hatırlanacak önemli bir husus da ateş analizi esnasında yapılacak olan en bariz hataların sıcaklık kontrolünün layığıyla yapılmamasından kaynaklanmasıdır.

Tatminkar bir yükseltgenme için kurşunun dakikada bir gramlık bir hızla yanması gerekmektedir.

Kurşunun yüzeyinde güvercin boynu etkisi görüldüğünde küpelasyon işleminin bitmesi yakın demektir. Bu renk oyunları boncuk yüzeyinden hızla uzaklaşmakta olan erimiş mürdesengin son damlalarından kaynaklanır. Hemen birkaç saniye sonrasında boncuk üzerinde bir donukluk meydana gelir ve bunun ardından da "blick" olarak bilinen bir ışık parıltısı hasıl olur. Bunun nedeni ise boncuğun katılaşma sıcaklığına doğru soğuması esnasında donma ısısının aniden açığa çıkmasıdır.

Küpelasyon tamamlandığında küpel fırından çıkartılır ve soğumaya bırakılır. Eğer boncuklardan biri saf gümüş ise "tükürme"nin(9) önlenmesi için yavaş yavaş soğutulmalıdır. Tükürmenin sebebi, erimiş haldeki gümüşün büyük hacimlerde oksijen çözebilmesidir. Yüzeyde başlayan katılaşmadan sonra oksijen, içerideki gümüşün dışarı atılmasına neden olarak, şiddetle dışarı çıkar.

Boncuklar soğuduklarında küpellerden dışarı çıkartılırlar. Boncukların dip yüzeyleri, üzerlerine yapışmış olan küpel malzemesinden ayırmak için temizlenir. Küpel ve boncuk herhangi bir empürite veya platin grubu metallerin belirtisi için incelenmelidir.


Kal İşlemi

Altın ve gümüş tayininde küpelasyondan alınan dore(10) boncukları tartılır. Gümüş-altın alaşımı asit ortamda gümüşün çözülmesi suretiyle ayrıma tabi tutulur. Geriye kalan altın yıkanır, kurutulur ve sonra da kal kabının bir muflalı fırında ısıtılması veya parlak kırmızı bir alana kadar açık aleve tabi tutulması suretiyle tavlanır. Nihayet altın tartılır ve gümüşün ağırlığı da altın ağırlığının dore boncuğun ağırlığından çıkartılması suretiyle hesaplanır.

Kal olarak adlandırılan bu işlem çeşitli faktörlere bağlıdır. Gümüşün altına oranı en az 3 olmalıdır; aksi takdirde gümüş çözeltiye geçmez. Bu sorun, eğer gümüş-altın oranı yaklaşık olarak bilinmekteyse, eritme sırasında gümüş ilavesiyle çözülür; veya dore boncuğu ağırlığının üç katı kadar gümüş eklenip, yeniden küpelasyona tabi tutulur. Bir diğer çözüm ise ön tahlillerin yürütülmesidir. Tahlil esnasında gümüş ilavesi "çeyrekleme" olarak bilinmektedir.

Boncuklar asitle muamele edilmeden önce, altın-gümüş alaşımının birbirinden tamamen ayrılmasını hızlandırmak için, yassıltılmalıdır. Küçük boncuklar bir örs ve çekici ile yassıltılabilir. Daha büyük boncuklar ise haddeye verilir.

Bazı özel yöntemlerde sülfirik asit kullanıldığı halde, hemen hemen her yerde gümüşün çözülmesi için nitrik asit kullanılmaktadır. Kullanılan asidin ve yıkama suyunun her türlü klorürden ari olmasını sağlamak için özellikle dikkat edilmesi gerekmektedir. Klorürler çözülmüş olan gümüşü çöktürmeye ve hatta, nitrik asitle birleştirmek suretiyle, altını bile çözmeye eğilimlidir. Bu tepkimelerin her ikisi de analiz sonuçlarını olumsuz yönde çözmeye eğilimlidir. En çok kullanılan asit konsantrasyonları asit/su oranı olarak ¼ ile ⅛ arasında değişmektedir. Birçok işlemde, gümüş-altın alaşımının tam olarak ayrılmasını sağlamak için, daha kuvvetli bir asit kullanılmasıyla gerçekleştirilen. İkinci bir kal işlemine ihtiyaç duyulmaktadır.

Normal kal işleminin tamamlanması, genellikle, azot oksitlerinin oluşturduğu gaz kabarcıklarının çıkışının kesilmesi sonucunda anlaşılır. Bu esnada, asit çözeltisinde görülebilecek karakteristik bir renklenme, platin ve palladyum varlığının göstergesidir.

Kal prosesi tamamlandığında geriye kalan altın siyah renkli bir görünüm arz eder; eğer artığın miktarı çok ise bu görünüm daha çok pirinç rengini andırır.

Altının tavlanması suretiyle daha aşina olduğumuz allotropik şekline çevrilmesi sağlanır. Tavlama aynı zamanda altından başka maddelerin tartı ya girmesini veya absorbe edilen gazların muhtemel etkilerini de engellemekte ve empüritilerin varlığı için boncuğun dikkatle incelenmesi fırsatını vermektedir.


Tartı

Altın ve dore boncuklarının tartımında kullanılacak terazi son derece hassas olmalıdır. Hassasiyet bir miligramın 1/500'ü mertebesinde ve maksimum yükleme kapasitesi de 1 veya 2 gram civarında olmalıdır. Terazi tozdan, titreşimden ve ani sıcaklık değişimlerinden etkilenmeyecek bir yere kurulmalıdır.

Altın ve gümüş tartıldıktan sonra, ağırlıkları numunedeki oranı gösterecek bir birim ile ifade edilir. Birim analizi yapılan malzemeye ve analizin yapıldığı ülkeye göre değişebilir.


Ateş Analizi Tekniklerinin Uygulama Alanları

Kıymetli metal endüstrisinde ateş analizi tekniği çoğunlukla maden cevherlerine, ramatlara(11) ,metal alaşımlarına ve çözeltilere uygulanmaktadır.


Maden Cevherleri ve Ramatlar

Maden cevherlerinden kıymetli metallerin kurtarılmasında ateş analizinin verimliği literatüre etraflıca geçmiştir. Prezisyondaki oymalar analiz için alınan numune oranının büyüklüğüne, cevherin tane boyuna, kıymetli metalin fiziki yapısına ve numunenin homojenlik derecesine bağlıdır.

Hatırlanacak genel bir ilke, silisli cevherlerin bazik flükslere, bazik cevherlerin de asidik yapacak kişinin sezgisi cevhere hemen bir bakışta uygun bir flüks bileşimini önerebilmelidir. Ama bu kişinin, biraz bilimsel bir yaklaşımla, en uygun flüksün seçimine dair bilgi sahibi olması da gerekmektedir.

Cevherin baz metal ve sülfür içerikleri arttıkça, uygun flüks bileşiminin ayarlanması daha da güçleşmektedir. Göze alınacak en önemli husus tam dekompozisyonun sağlanılamaması ve mat veya spays teşekkül etmesi gibi ihtimallerin varlığıdır. Akılcı bir analiz işleminin yürütülmesi için metal empüriteleriyle ilgili bazı tahminlerin yapılabilmesi ve bu empüritelerin elenebilmesi için bazı önlemlerin alınması gerekir.

Bazı malzemelerdeki kıymetli metallerin kolloid veya uçucu madde formları halinde zuhur etmesi nedeniyle bunların ateş analizi ile kurtarılamayacağı iddiası sık sık tekrarlanmaktadır. Bu hükümde küçük bir gerçek payı bulunabilir ama denemelerin gösterdiğine göre kolloid veya klorür formundaki soy metallerin dahi sıradan bir eritme ile numunelerden kurtarılması mümkün olmaktadır. Soy metallerin tane çapları 0,024 mikrondan küçük olması halinde, bunları kolloid tabiatlı olarak nitelemek mümkündür.

Bu tip zuhurata güzel bir örnek Carlin Gold Mines şirketinin maden yataklarıdır. Buradaki altın, kuvars ve sülfür matriskleri içinde kapsüle olmuş durumda mikron-altı parçacıklar halinde zuhur etmektedir. Ateş analizinin yardımı olmaksızın, bu maden yatağının doğru dürüst değerlendirilmesi mümkün olmayacaktı.

Ramatlar içinde bulunan kıymetli metallerin ateş analizi de maden cevherleri için özetlenmiş olan ana başlıklar altında anlatılan usulleri andırmaktadır.


Külçe

Metalik alaşımların kıymetli metal içeriklerinin tayini genel olarak külçe analizi diye tabir edilir. Bu analiz soy metal içeriklerinin ekonomik önem kazandığı bütün alaşımları kapsamaktadır.

Külçe numuneleri genellikle talaşlar veya mekanik olarak hazırlanmış granüller şeklinde alınırlar.

Baz metal külçeleri, eğer kıymetli metal içerikleri zengin ise, pota da eritme işlemine tabi tutulur. Numune toz kükürt ile karıştırılarak, bir potanın dibine yerleştirilir. Mürdesenk içeriği yüksek olan bir flüksün ilavesiyle de şarj, eritilir.

Kükürt, baz metal ile tepkimeye girerek, mat teşekkül eder. Daha sonra da flüks, mat ile tepkimeye girer ve onu oksitleyerek, kükürt ile baz metalin cüruf fazı içerisine absorbe olmasını sağlar. Baz metal ile toz kükürt karışımının potanın dibine yerleştirilmesi baz metalin oksitlenmesinden önce kurşunun indirgenmesini önler.

Bazı durumlarda analizi yapılacak olan külçenin baz metal içeriği çok yüksek, ancak kıymetli metal miktarı çok düşüktür. Güvenilir bir analiz için çok büyük miktarda bir numune alınması ihtiyacı (bu gibi durumlarda) doğduğundan, doğrudan eritme işlemi imkanı olmayacaktır. Yine bu gibi durumlarda baz metalin bertaraf edilmesi için tavsiye edilen usul, numunenin daha önceden asit işlemine tabi tutulmasıdır.

Müdahaleci metalin çözülmesi suretiyle, kıymetli metallerin ayrılması da bir filtre kullanımıyla tamamlanır. Filtreleme artığı ise daha sonra skorifikasyon ile eritil ir.

Altın ve gümüş külçelerinin analizinde kullanılan yöntemler standart ateş analizinden tamamen farklıdır. Bu külçelerin parasal değerlerinden ötürü, kullanılan yöntemler oldukça karışık ve zaman tüketicidir. Analizin her adımında aşırı bir gayret sarf edilmesi gerekmektedir.

Her ne kadar gümüş külçeleri genellikle Gay-Lussac yaş kimya usulü gibi volümetrik yöntemlerle analiz ediliyorsa da, altın için kullanılana benzer bir doğrudan küpelasyon yönteminin kullanılmasıyla da makbul sonuçlara varılması mümkündür.

Altın külçesinin analizi için genel yöntem küpelasyon ve kal işlemlerinden ibarettir. Önce, külçenin yaklaşık bileşimini tayin edebilmek için, bir ön analizin yapılması gerekir. Sonra numune parçaları tartılır ve ağırlıkları altın içeriğine göre önceden tayin edilmiş olan kurşun folyolara sarılır. Kal işleminin iyi sonuçlanabilmesi için numunenin layığı miktarda gümüşle çeyreklenmesi önem taşır. Küpelasyon esnasında kurşunun ayrılmasına yardımcı olmak için ve yassıltma esnasında boncukta meydana gelebilecek çatlamaları en aza indirmek için ufak bir miktarda bakır da eklenebilir.

Bilinmeyene yaklaşık denk ağırlık ve bileşimde olan sentetik bir numunenin analizi yapılarak doğacak hataların düzeltilmesi sağlanabilir. Yardımcı numunedeki herhangi bir kazanç veya kayıp bilinmeyene de uygulanır.


Çözeltilerin Analizi

Kıymetli metal çözeltileri kullanılan proseslerde, prosesin sıkı kontrol altına alınabilmesi, bu sulu çözeltilerin analizini gerektirir. Endüstriyel uygulamaların çoğunda metallerin siyanür veya klorür komplekslerini içeren çözeltiler kullanılmaktadır.

Bugün bu çözeltilerin analizi, genellikle, enstrümantal analizin bazı şekillerinin kullanılmasıyla yapıldığı halde; yine de, bütün diğer yöntemlerin güvenilirliğini gayet iyi kontrol edebilmektedir.

Çözeltiden kıymetli metallerin kurtulabilmesi için kullanılan iki esas teknik bulunmaktadır. Bunların birincisi daha sonradan, artık tuzların analiz edileceği bir buharlaştırma aşamasıdır. İkincisi ise soy metallerin yalıtılması için kullanılan bir indirgeme/çöktürme aşamasıdır. Yararlanılacak olan ateş analizinin tipi de hangi yöntemin kullanılacağına bağımlı olacaktır.


Platin Grubu Metallerinin (PGM) Ateş Analizi

Platin, iridyum, osmiyum, palladyum, rodyum ve rutenyum, metallerin platin grubu olarak bilinen grubunu teşkil ederler. Bu metallerin ilk üçü ağır platinoidler, son üçü de hafif platinoidler diye adlandırılmaktadır. Grup içinde en büyük miktarda bulunan platin kendisidir; diğer metaller ise platinin üretimi esnasında yan ürün olarak elde edilir.

Yukarıda anılan grupta bulunan metallerden herhangi birinin analizi, analitik kimyada analizi en zor yapılabilenlerin başındadır. En iyi şartlar altında dahi bunların analizi oldukça fazla bilgi, hüner ve maharet gerektirir.

PGM'nin ateş analizi, genellikle, bir konsantrasyon aşaması ile başlamaktadır. Bu aşamada metaller sadece konsantre olmakla kalmayıp; tatminkar analiz sonuçlarının elde edilmesi için yardım edici olan bir matriksin içinde de toplanılırlar.

Bu matriks bir altın veya gümüş boncuğu, bir kurşun düğmeciği veya bir diğer baz metalin düğmeciği olabilir. Bir seri yaş tayin veya atomik absorbsiyon-emisyon spektrometresi gibi enstrümantal tayin tekniklerinin kullanılmasıyla, konsantre numunedeki kıymetli metal içeriği ölçülebilir.

PGM, bir bütün olarak, başarılı bir ateş analizinin sonuçlandırılması esnasında çeşitli güçlükler çıkartmaktadır. Flüks bileşimine, erime hızına, cürufun viskozitesine, numunenin matriksine ve soy metal içeriklerine titizlikle dikkat edilmelidir. Yukarıda anılan özelliklerin hepsi de PGM'nin analizini layığı ile yapacak kişiyi etkileyecektir.

Son yıllarda PGM'nin tayininde kullanılan analitik yöntemlerle ilgili külliyetli miktarda literatür yayınlanmıştır. Ateş analizi işlemleri geniş ölçüde yeniden gözden geçirilmektedir.

Araştırmacılar toplayıcı olarak kurşundan başka metallerin kullanıldığı yeni ateş analizi işlemleri geliştirmişlerdir. Bu işlemlerde toplayıcı olarak bakır, nikel ve kalay gibi metaller kullanılmaktadır. Güney Afrika'daki Ulusal Metalurji Enstitüsü toplayıcı olarak nikel sülfürün kullanıldığı bir işlem geliştirmekte ve bildirdiklerine göre de nikel sülfürün PGM için bir toplayıcı olarak kullanımı hayli verimli olmaktadır. Anılan Enstitü'de, ayrıca, kıymetli metal boncuklarından gümüşün bertaraf edilebilmesi için, çok yüksek sıcaklıkta yürüyen bir küpelasyon tekniği de geliştirilmiştir.

Bu alandaki önde gelen otoritelerden, örneğin F.E.Beamish gibi, bazılarının görüşlerine göre bu yeni işlemlerden özgül durumlarda yararlanabileceğiz; ancak bunlar, klasik ateş analizinin üstünlüklerini yine de çiğneyip, geçemeyecekler. Kolay işleme gelmesinden ötürü, kurşun, hala platin, palladyum ve belki de rodyum için en iyi toplayıcı olmayı sürdürecektir. Aynı otoriteler, kurşun düğmecikten osmiyum ve rutenyumun kurtarılmasının da en az diğer analiz işlemleri kadar verimli olduğu görüşündedirler.

PGM içerikli malzemelerin analizinde kullanışlı bir araç olmayı sürdüreceği muhtemel gibidir. Ateş analizi bu metallerin ayrılması için yeni teknikleri tahkik eden araştırmacılar için elde bulunan bereketli alanlardan biridir.


Ateş Analizinin Doğruluğu

Ateş analizinin veya bu konuyla ilgili herhangi bir analizin güvenilirliği göz önüne alındığında, rapor edilen değerin gerçek doğruluğu ile teorik ulaşılabilirliği arasındaki kıyaslamaları sürekli olarak zihnimizde tartmamız gerekmektedir.

Bir ateş analizinde doğruluğun ve prezisyonun sağlanıp sağlanamayacağı, aşağıda sınırlanan aşamalar esnasında hangi hataların ortaya çıktığına bağımlıdır:

a. Diğer numunelerden bulaşmalar da dahil olmak üzere, numune hazırlanması esnasında ortaya çıkan, empüriteler ile seyrelmelerden, ince taneciklerin kaybından, kurutmadan ve numunenin dövülüp ezilmesinden kaynaklanan hatalar,

b. Uygun olmayan flüks bileşimi, sıcaklık ve kurşun düğmeciğin boyutuna bağımlı olarak, eritme prosesinde ortaya çıkan hatalar. Bu hatalar kurşun düğmecikteki kıymetli metallerin tamamen kurtarılamamasına neden olurlar. Kayıp metal ise genellikle cürufta veya potanın içindedir ve orijinal potadaki cürufun yeniden analiz edilmesi suretiyle kurtarılabilir.


Çevirmene Ait Dipnotlar

1. Tenör: Maden cevherlerindeki yararlı mineral içeriklerinin ağırlık yüzdesi olarak, muhtelif şekillerde ifadesi. Örneğin, %2 Cu veya %48 Cr2O3 gibi

2. Gang: Maden cevherlerindeki para etmez mineraller.

3. Kal: Kıymetli metallerin ekstraktif metalurjisinde, anılan metallerin birbirinden ayrılması için kullanılan bir terim. Örneğin, bir altın-bakır terniyer alaşımından altın ve gümüşün ayrılması bir kal işlemidir.

4. Güverse: Kıymetli metallerin pirometalurjisinde, çok ince saçma boyundaki metal kürecikleri için kullanılan bir terim.

5. Mat: Pirometalurjide, stokyometrik yapıları bozuk olarak teşekkül eden, sentetik metal sülfürleri için kullanılan bir terim.

6. Spays: Pirometalurjide, yapıları bozuk olarak teşekkül eden, sentetik metal arsenürler için kullanılan bir terim.

7. Skorifikasyon: Kıymetli metallerin pirometalurjisinde, metalin eritilerek, cüruftan ayrılması işlemi için kullanılan bir terim.

8. Mufla: Pirometalurjide, ateş kaynağı ile ısıl işleme tabi tutulan nesnenin doğrudan temasını kesen her türlü engel için kullanılan bir terim.

9. Tükürme: Gümüş pirometalurjisinde, sıvı fazdaki gümüşün içinde çözülmüş durumda bulunan oksijen gazının, katılaşma esnasında, püskürerek yeniden atmosfere iade edilmesi için kullanılan bir terim.

10. Dore: Kıymetli metallerin metalurjisinde altın-gümüş biner alaşımı için kullanılan bir terim.

11. Ramat: Kıymetli metallerin metalurjisinde, her türlü işlem sonucunda ortaya çıkacak, kıymetli metal kayıplarının oluşturduğu endüstriyel artıklar için kullanılan bir terim. Örneğin, cila ramatı, eğe ramatı veya pres ramatı gibi.


Teknik Döküm Kaplama Malzemeleri Sanayi ve Ticaret A.Ş.
Merkez: 29 Ekim Cd. No: 47 K: 1 Ceritler Binası 34197 Yenibosna – Bahçelievler İSTANBUL
Tel: 0212 652 19 94 – pbx Fax: 0212 652 19 97 info@teknikdokum.com

© 2012 TEKNİK DÖKÜM
Web Dizayn Alen DURSUN