Paladyum: Kaynakları, Kullanım Alanları, Kazanım Yöntemleri

YAZININ TAM METNİNE ULAŞMAK İÇİN TIKLAYIN…

Paladyum

Paladyum, Pd işaretiyle bilinen, platine benzer, atom no: 46 ve atom ağırlığı: 106.42 olan kimyasal elementtir.

1803’te William Hyde Wollaston tarafından bulunan Paladyum metali platinden sonra bu gruptaki metallerin en önemlisidir. Kıymetli metallerden sayılır. Beyaz altın elde edilmesinde kullanılır. 28.10.2010 itibariyle fiyatı 625.00 $/Ons’dur (Gramı yaklaşık 22 $). Gümüş gibi parlaktır. Gayet ince dağılmış bir hâlde iken periyotlar sisteminde kendisinin üstünde bulunan nikelden daha fazla hidrojen gazını çözer. Paladyumda çözünmüş bulunan hidrojen nikelde olduğu gibi çok aktif bir hâldedir ve doymamış organik bileşikleri hidrojenlendirebilir. Hiçbir gaz geçirmeyen levha hâlindeki paladyum, hidrojen gazını geçirir. Paladyum, tuzlarında ekseriyetle +2 değerlikte olup bunlar kahverengidirler. Kahverengi ve nem kapıcı billurlardan oluşan karbon monoksit tarafından koloidal şekilde bulunan ve siyah renkte olan paladyum metaline indirgenir (Wikipedia, 2014).

Türk Parası Kıymetini Koruma Kanunu hakkında, 32 sayılı kararda yapılan değişikliklerle paladyum resmen değerli maden olarak kanuna eklenmiştir.

Paladyum, platinyum, rodyum, ruthenium, iridium ve osmiyum platin grubu metaller (PGMs) grubunda yer almaktadır. Bu elementler benzer kimyasal özelliklere sahiptir. Ancak paladyum en düşük erime noktası ve yoğunluğa sahip olarak grupta daha iyi ayırt edilebilmektedir.

Periyodik cetvelde VIIIB grubunda yer alan platin grubu elementler (PGE), rutenyum (44Ru), rodyum (45Rh), palladyum (46Pd), osmiyum (76Os), iridyum (77Ir) ve platin (78Pt) elementlerinden ibarettir (Tablo 1.1). Birbiri ile benzer fiziksel ve kimyasal özellikler gösteren bu grubun değerlendirilmesinde genelde Au, Cu ve Ni elementleri de dikkate alınır. Platin grubu elementler iki alt gruba ayrılır: Ir-grubu (İridyum grubu; IPGE-Os, Ir ve Ru) ve Pd-grubu (Paladyum grubu; PPGE-Rh, Pt ve Pd). Au ve daha sıklıkla Cu uyumsuz davranışları nedeniyle genelde PPGE grubu ile birlikte, Ni ise uyumlu davranışı nedeni ile IPGE ile birlikte değerlendirilir. Platin grubu element (PGE) analizi nadir yapılan ve pahalı bir analiz türüdür. Yurtdışında çoğu jeokimya laboratuarı, platin grubu elementlerin (Pt, Pd, Rh, Ru, Os, Ir) tamamını değil, sadece madencilik çalışmalarına yönelik olarak Pt ve Pd analizini yapmaktadır. Bunun temel nedeni, metallerde analiz öncesi konsantre örnek sağlamak için genelde kullanılan klasik kurşun ateş denemesi (fire assay lead collection) tekniğinin (kurşun buton oluşturma) Rh, Os, Ir ve Ru elementlerini toplamada etkisiz oluşudur. Bu nedenle, tam seri PGE analizlerinde bir NiS butonu hazırlanır (fire assay nickel sulfide collection). Kromititler ve sıradan mafik ve ultramafik kayaçlar için yapılan tüm seri PGE analizlerinde NiS butonunun hazırlanmasında farklılıklar vardır. Kromititlerde, toz haline getirilmiş kromitit (7 gr), nikel (9,6 gr), kükürt (6,0 gr), sodyum karbonat (18 gr), lityum tetraborat (25 gr) ve silika (9 gr) ile karıştırılarak bir preparat hazırlanırken, sıradan mafik ve ultramafik kayaçlarda  hazırlanan  NiS preparatında kromititin  yerini toz halinde kayaç  numunesi

ve lityum tetraboratın yerini sodyum borat almaktadır. Hazırlanan NiS preparatı bir kil pota içinde kromititler için 1,25 saat boyunca 1000 ºC’de, sıradan mafik ve ultramafikler için ise 2,5 saat boyunca 1250 ºC’de füzyona tabi tutulur. Füzyonu takiben oluşan NiS preparatları kırılmadan, 100 ml konsantre edilmiş HCl’de çözündürülür ve PGE tellür ile beraber çökeltilir. Çözeltiler ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry) veya INAA (Instrumental Neutron Activation Analysis) metodları ile analiz edilir (Akbulut, 2009).

Paladyumun Kullanım Alanları

Paladyumun yarısından fazlası ve onun türdeşleri (PGMler); oto egzosundaki hidrokarbonlar, karbon monoksit ve nitrojen dioksit gibi zararlı gazların %90’ını daha az zararlı olan nitrojen karbon dioksit ve su buharı gibi maddelere dönüştüren katalitik konvertör üretiminde kullanılmaktadır. Palladyum bunun yanında elektronikte, dişçilikte, tıp alanında, hidrojen saflaştırmada, yeraltı su prosesleri ve mücevherat sektörlerinde de kullanım alanı bulmaktadır.

Platin grubu elementler oksitlenme ve korozyona karşı dayanıklı olduklarından ve nadir bulunduklarından dolayı altın ve gümüş gibi değerli metaller olarak bilinirler. PGE’nin en çok kullanılan ticari formu; çubuk, macun, kimyasallar ile diğer şekillere de kolayca çevrilebilen sünger ve toz halidir. Ayrıca piyasada bütün PGE’lerin tuzları da bulunmaktadır. PGE’ler troyons (1 troyons=31,1035 gr) veya gram ya da kg (1 kg=32,1507 troyons) olarak alınıp satılır. Ticari kalite platin normal olarak % 99,95, paladyum % 99,9 saflıktadır. Amerikan ve İngiliz standartlarına göre platinden yapılmış cisimlerin, platin olarak nitelenebilmesi için en az % 95 Pt içermeleri zorunludur. PGE’ler, yüksek sıcaklıkta kimyasal olarak etkilenmez. Ayrıca mükemmel katalitik aktivite gösterirler. Bu özellikleri kimya, petrol rafinasyonu ve otomotiv sanayilerindeki kullanımlarının temelidir. Korozyona dirençli materyal olarak kimya, elektrik (telefon, TV, radyo vs. yapımında), cam sanayi, dişçilik ve tıp alanlarında kullanılırlar. Kuyumculuk, platinin bir diğer  tüketim alanıdır. Bu alanda kullanılan PGE alaşımları % 95 Pt ve % 5 Ru; % 90 Pt ve % 10 lr; % 96 Pt ve % 4 Pd içerir. PGE tüketiminin %50’lik kısmı elektrik ve elektronikte, %25’lik kısmı otomobil ve ilaç endüstrisinde, %10’luk kısmı ise kuyumculukta kullanılmaktadır (Gökçe, 2000).

Cevher Hazırlamanın Tarihi

Cevherlerin kırılması ve öğütülmesi antik zamanlardan beri uygulanan cevher hazırlama yöntemlerindendir. İlkel kırma el ile bir kayanın diğerine çarpılması ile başlamış ve metalik çekiçler kayanın yerini almıştır. Orta çağlarda proseslerin boyutu büyüdü ve harç yapımı gibi uygulamalarda mekanizasyon başladı. Değirmen taşı cevherlerin öğütülmesinde önemli rol oynadı.
altin-zenginlestirme
Tavada su ile yıkama ve el ile ayıklama; şimdi bize modern cevher hazırlama tekniklerini veren 2 eski metottur. Yağlar tarafindan istenilen minerallerin yüzdürerek toplanması prosesi olan flotasyon işlemi 19. Yüzyılın ortalarında başladı. Organik malzemelerin efektif flotasyon kimyasalı olduğunun keşfedilmesi 1920’ler civarına denk gelmektedir. Rittinger, Taggart gibi tanınmış mühendislerinin yazmış olduğu kitaplar, bu alanın üniversitelerde okutulan yeni bir disiplin olarak tanınmasına katkı sağlamıştır.
peter-von-rittinger
En eski cevher hazırlama yöntemlerinden ikisi Mısırlılar tarafından uygulanan cevherin yıkanması ile eski yunan efsanesinden ilham alınan cevherlerin bir akarsuda yıkanması şeklinde olmuştur.
egypt-gold
Orta çağlarda ergitme fırınları için enerji sağlama amacıyla çok fazla ağacın kesildiği sıralarda, ağaç tüketimini indirgemek amacıyla, fırın şarjından gang minerallerinin mümkün olduğu kadar uzaklaştırılması gerektiği fark edildi. Bakır, demir ve gümüş bu sıralarda üretilen önemli cevherlerdendi. Değerli bir minerali gangtan ayırmak için küçük parçalara ufalamak gerekmekteydi. Böylece kırma işlemi cevher hazırlamanın ilk aşaması oldu.
Boyut küçültme
Modern mineral hazırlama, saatte binlerce ton işleme kapasitesine sahip çeneli ve jiratör kırıcılar ile başladı. Benzer şekilde fıstık boyutundaki malzemelerin çelik çubuklar veya demir bilyaların içerisine birlikte beslendiği ve un halinde çıktığı döner cihazlar olan değirmenler ortaya çıktı.
Kırma
Çin’de bulunan bazı çizimler ilkel zamanlarda kaldıraç ile nasıl kırma işleminin yapıldığını göstermektedir. Keza Güney Afrika’daki bir tasvirde de granit bir kaya üzerine konan ağacın iki yanına oturan insanların graniti hareket ettirmesiyle altına aldıkları cevheri kırdıkları görülmektedir.
ufalama-communition
Orta çağlarda uygulamaların boyutu artınca değirmenlere yönelim gerçekleşmiştir. Resimde su çarkı ile çalışan bir değirmen görülmektedir. Bu değirmenler altın kazanımı için kullanılan amalgamlaştırma yöntemi ile aynı zamanalrda kullanılmıştır. Amalgamlaştırma yönteminde; eğimli bakır bir yatağa serilen ince cıva tabakasının üzerinde cevher dökülmekte aşağı doğru inerken altın parçacıkları civa ile birleşerek amalgamı oluşturmakta, değersiz kısım akıp gitmekte ve daha sonra bu tabaka sıyrılarak altın kazanımı gerçekleştirilmekteydi. Civa ile uğraşmaktan dolayı ortaya çıkan sağlık sorunları bu yöntemin terkedilmesini sağlamıştır.
Buhar motorları keşfedildiğinde ise atların ve su değirmenlerinin yerini almayı başarmıştır. Modern kırma ekipmanları 19. Yüzyılın ikinci yarısında keşfedilmiştir. Çeneli kırıcı Joshua A. Blake tarafından 1858’de, jiratör kırıcı ise Gates tarafından 1883’de keşfedilmiştir.
Öğütme
Çoğu zaman kırma ile elde edilen cevherler yeteri kadar serbestleşme miktarına ulaşamamaktadır. Minerallerin boyutunu küçültme işleminde daha çok makaslama kuvveti etkilidir. İlkel zamanlardaki bu öğütme yapısı, modern Buhrstone Değirmeni’nde de görülmektedir.
buhrstone-grinding-mill

Minerallerin Ayrımı
Bilinen en eski cevher zenginleştirme işlemi muhtemelen graviteyle tavada altın yıkanmasıdır. Manisa civarlarında antik zamanlardan beri demirlerin bazı kayalara karşı ilgisi olduğu görülmesine rağmen William Gilbert bu olayı magnetizma olarak tanımlamıştır. 19. Yüzyılda elektromanyetik indüksiyonun keşfiyle manyetik olan minerallerin olmayanlardan ayrılması olanaklı hale gelmiştir. 20. Yüzyılın oratalarında bu metod; yerini elektrostatik özellikler, radyoaktivite ve X-Ray’e dayanan diğer metodlara bırakmıştır. Arthur Redman Wilfley (1860-1927) 1896’da sallantılı masayı keşfederken, 1940’larda Humprey Spirali kullanılmaya başlanmıştır.
Flotasyon yani minerallerin yüzdürülmesi şimdilik en önemli cevher hazırlama yöntemidir. Küçük boyutlu minerallerin zenginleştirilmesi için en önemli yol flotasyondur.
Minerallerin hazırlanması; teknolojinin gelişimi sayesinde son yıllarda son hız devam etmekle birlikte; cevher hazırlama biliminin yerini cevher hazırlamayı da kapsayan malzeme bilimi büyük ölçüde almıştır.
Hidrometalurjik, pirometalurjik, flotasyon, gravite,, manyetik, elektrostatik, flokülasyon yöntemleri ile ekonomik olarak cevher zenginleştirme mümkün olmakla birlikte şu anda teknoloji özellikle yenilenebilir enerji elde edebilecek malzemelerin sentezi veya eldesi üzerinde yoğunlaşmaktadır. Teknoloji geliştirmekte ve know-how oluşturmada her zaman olduğu gibi önde olan ülkeler teknolojinin taşıyıcısı konumunda yollarında devam etmekte iken; geri kalmış bizim gibi ülkeler de bu ülkelere hammadde sağlamaktan başka birşey yapmamaya devam etmektedir.

Yararlandığım:
A Short History of Mineral Processing – Fathi HABASHİ – Proceedings of XXIII. International Mineral Processing Congress