BAKIR Giriş Tarihsel gelişimi Bakır ve özellikleri Bakır bileşikleri Bakır mineralleri Üretimi Alaşımları ve Özellikleri Kullanım alanları.

... konulu sunumlar: "BAKIR Giriş Tarihsel gelişimi Bakır ve özellikleri Bakır bileşikleri Bakır mineralleri Üretimi Alaşımları ve Özellikleri Kullanım alanları."— Sunum transkripti:

1

2

3 BAKIR Giriş Tarihsel gelişimi Bakır ve özellikleri Bakır bileşikleri
Bakır mineralleri Üretimi Alaşımları ve Özellikleri Kullanım alanları

4 Bakır terimleri arasında Kara Bakır, Tersip Bakırı, Nabit Bakır, Anod Bakır, Elektrolitik Bakır, Blister Bakır ve Rafine Bakır'ı sayabiliriz. Blister bakır: %97-98 saflıktadır. Fe, S, Au, Ag, Se, Te ve Ni içerir. Elektrolitik bakır: %99,9 saflıkta olması istenir. Ateşte rafine edilmiş bakır: %99,9 saflıkta olması istenir. OFHC (Oxygen-Free High Conductivity, oksijensiz yüksek iletkenlikte) bakır: %99,99 saflıkta olması istenir. Bakır Lâtince'de Cuprum, İngilizcede Copper, Almanca'da Kupfer, Fransızcada Cuivre'dir. Gerek Murgul'daki Küre Mahallesinin gerekse Kastamonu'nun Küre İlçesinin isimlerinin, Fransızca «Cuivre»den geldiği söylenmektedir. Keza İngilizce Cyprus olan Kıbrıs Adasının da, bakır madeni bulunması nedeniyle, Cuprum'dan geldiği bilinmektedir.

5 Elektrik enerjisi tüm ekonomik faaliyetlerin en önemli müşterek girdisidir, ana hammaddesidir. İşte burada bakır metalinin paralelde önemi ortaya çıkmaktadır. Elektriğin üretilmesinde (jeneratör, trafo gibi) , nakledilmesinde (enerji nakil hatları) ve kullanılmasında (elektrik motorları, elektrikli makineler v.b.) en iyi ekonomik iletken olan rafine bakır metalinin vazgeçilemez stratejik bir metal olduğu bellidir. Evlerimizdeki aydınlatma gereçleri, radyo ve TV-cihazları, çamaşır ve bulaşık makineleri, buzdolabı ve mutfak robotları gibi çağdaş yaşamın gerektirdiği tüm donanımlar bakır sayesinde insanlığın hizmetindedir. Uzun ömürlü çatı kaplaması olarak bakır levha ve mobilya malzemesi olarak pirinç kullanımına da rastlanmaktadır. Torna, freze, matkap, kaynak makineleri ve trafoları gibi elektrikli makineler de bakırın kullanıldığı önemli üretim araçlarıdır. Bu tür makinelerde bakır, elektriğin tüketimi ve dahili iletimi amacına hizmet eder. Gemi, tren, otomobil türünden ulaşım araçlarında da bakırın önemli katkısı vardır. Bunlarda bakırın elektriğin üretiminde, iletiminde ve tüketiminde hizmet ettiği gözlemlenebilir. Özetle bakırın takriben % 80’inin elektrik/(elektronik) sektöründe, kalan % 20’sinin ise pirinç, bronz v.b. alaşım halinde genelde makine sektöründe; boru ve içi boş profil halinde ısı eşanjörlerinde ve mobilya sanayinde, levha halinde inşaat ve makine sektöründe kullanıldığı söylenebilir.

6 Bakır sektörünü bakır ve alaşımları olarak iki grupta toplamak mümkündür.
I. Bakır ürünleri a)Blister Bakır, b)Katot Bakır, c)Filmaşin, d)Diğerleri II. Alaşımlar a)Bakır- çinko alaşımları b)Diğerleri Bakırın çinko ile yapmış olduğu alaşımlara genel olarak pirinç denir. Bakırın çinko dışında kalan diğer metallerle yapmış olduğu alaşımlara bronz denir. Bunlar alaşım yapısındaki metalin adı ile anılırlar

7 Dünya genelinde 2.6 milyar ton bakır kaynağı bulunmaktadır ve bunun sadece 317 milyon tonu işlenmiştir. Bu miktar halen sirkülasyon içindedir. Bunun nedeni ise tüm diğer metaller arasında geri kazanımı en fazla olan metal olmasıdır yılı itibariyle tüm bakır tüketiminin %37’si geri kazanılmış bakırdır. Fiziksel ve kimyasal özelliklerini yitirmeden tekrar tekrar kullanılabilme özelliği nedeniyle bakır, bazı uzmanlar tarafından yenilenebilir kaynak olarak da tanımlanmaktadır. İkincil bakır olarak da adlandırılan geri kazanılmış bakırın, doğrudan cevherden üretilen birincil bakırdan ayırt edilmesi oldukça güçtür. Bakır tel üretimi dışındaki bakır mamullerinin üretiminde kullanılan hammaddenin ¾’ü geri kazanılmış bakır oluşturmaktadır. Bu oranın yarısı yeni bakır hurdasıdır ki bu çipler ve işe yaramayan artık bakır parçalarıdır. Geri kalan diğer kısım ise eski hurda olarak adlandırılır, bu tip hurda ise eskiyen yenilenmesi gereken elektrik kabloları ve eski araba radyatörlerinden oluşmaktadır. Enerji kabloları, telekomünikasyon kabloları, tesisat kabloları olarak enerji, haberleşme, inşaat, otomotiv, elektronik sektörlerinde, beyaz eşya ve elektrikli ev aletleri üretiminde kullanılmaktadır.

8 Emaye bobin teli ve örgülü bakır tel olarak televizyon, radyo,video, müzik seti ve benzeri elektronik cihazların, trafo, transformatör ve elektrik motorlarının, büro ve hesap makinelerinin üretiminde kullanılmaktadır. Günümüzde bakır kullanımının % 75′i iletkenlik özelliğinden faydalanmaktadır. Elektrik enerjisi tüm ekonomik faaliyetlerin en önemli müşterek girdisidir, ana hammaddesidir. İşte burada bakır metalinin paralelde önemi ortaya çıkmaktadır. Elektrolitik bakır lama, yassı tel ve çubuk elektriğin üretilmesinde; jeneratör, trafo, akım panoları, elektrik panoları, şofben, termosifon, elektrikli radyatör, fırın gibi, nakledilmesinde; enerji nakil hatları ve kullanılmasında ise ; elektrik motorları, elektrikli makineler, otomotiv sektöründe ve çeşitli araç-gereç sanayinde v.b. en iyi ekonomik iletken olan rafine bakır metalinin vazgeçilemez stratejik bir metal olduğu bellidir. Evlerimizde dekoratif ve süs eşyası, aydınlatma gereçleri, radyo ve TV-cihazları, çamaşır ve bulaşık makineleri, buzdolabı ve mutfak robotları gibi çağdaş yaşamın gerektirdiği tüm donanımlar bakır sayesinde insanlığın hizmetindedir.

9 Uzun ömürlü çatı kaplaması olarak bakır levha kullanımına da rastlanmaktadır. Torna, freze, matkap, kaynak makineleri ve trafoları gibi elektrikli makinalar da bakırın kullanıldığı önemli üretim araçlarıdır. Bu tür makinelerde bakır, elektriğin tüketimi ve dahili iletimi amacına hizmet eder. Ayrıca topraklama sistemlerinde topraklama çubuğu ve topraklama levhası olarak geniş ve önemli kullanım alanına sahiptir. Gemi, tren, otomobil türünden ulaşım araçlarında da bakırın önemli katkısı vardır. Bunlarda bakırın elektriğin üretiminde, iletiminde ve tüketiminde hizmet ettiği gözlemlenebilir. Yüksek termal iletkenlik ve korozyon dayanımı, geri kazanılabilen özelliği ve dayanıklılığı sebebiyle radyatör üretiminde %39 luk bir paya sahiptir. Amerikada bakır hurdasının %10 u hurdaya çıkan arabaların radyatörlerinden kazanılmaktadır. Bu da yaklaşık ton dur.

10 Bakırın başlıca kullanım alanları şöyle sıralanabilir :
i. Enerji kabloları, telekomünikasyon kabloları, tesisat kabloları olarak; enerji, haberleşme, inşaat sektörlerinde, beyaz ev eşyaları üretimi, otomotiv sektörü, elektrikli evaletleri üretimi ve elektronik sanayiinde kullanılmaktadır. ii. Emaye bobin teli olarak; televizyon, radyo, video, müzik seti ve benzeri elektronik cihazlar üretiminde, trafo ve transformatör ile elektrik motoru üretiminde, büro ve hesap makinaları üretiminde kullanılmaktadır. iii. Elektrolitik bakır lama, yassı tel ve çubuk olarak başlıca kullanım alanları; çeşitli soğutucu, ısıtıcı (şofben, termosifon, elektrikli radyatör, fırın gibi) üretimi, otomotiv sektörü, çeşitli sanayi araç-gereçleri üreten sanayiler.

11 Türkiye’de Durum Ülkemizde blister bakır, Karadeniz Bakır İşletmeleri A.Ş. üretilerek hiçbir işleme tabi tutulmadan piyasaya” sunulmaktadır. Halen yedi kuruluş blister bakırı elektroliz yoluyla işleyerek elektrolitik bakır üretmektedir. Bunların dışında sektörde faaliyet gösteren 25’e yakın üretici şirket bulunmaktadır. Kullanılan ileri teknoloji ve ucuz işgücü nedeni ile hammaddelerin dışa bağımlı olmasına rağmen dünya bakır pazarlarında Türkiye'nin rekabet edebilirliği iyi bir düzeydedir. Dünyanın en büyük rafine bakır üreticileri ABD, Şili, Japonya ve Çin’dir. Dünyadaki en büyük bakır tüketicileri ise ABD, Almanya, Çin ve Japonya’dır.

12 Bir de bakır cevheri içinde bulunabilen kıymetli metallerden ve yan ürünlerden bahsedelim. İstisnalar hariç, bakırla birlikte altın ve gümüşe her zaman rastlanır. Bunlar nihayette blister bakıra geçerler. Altın ve Gümüşün blisterden ayrılması, blisterin elektroliz yolu ile saflaştırılmasından sonra olur. Diğer yan ürünler ise kobalt, kadmiyum, selenyum, tellür, nikel, kurşun, çinko ve kükürttür. Yurdumuzda Küre ve Ergani Bakır madenlerinde kobalt, Karadeniz sahillerindeki bazı yataklarda kadmiyum vardır, işletilmekte olan Küre ve Ergani madenlerimizdeki kobalt maalesef değerlendirilememektedir. Bakır üreten işletmelerde S02 olarak baca gazına geçen kükürt, sülfürik asit ve buna bağlı olarak gübre üretimi için önemli bir yan üründür.

13 Özellikleri Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Yoğunluğu : 8,95 g/cm3
Ergime noktası : °C Kaynama noktası: °C Ergime veya donma ısısı:43 kcal/kg (13,26kJ/mol Buharlaşma ısısı: 300,4 kJ/mol Isı iletkenliği: KCal/°C(orta sıc.) Isı kapasitesi: 24,440 (25 °C) J/(mol·K) Genleme: 165/°C (0-100°C) Spesifik direnci: 1,682 µOhm/mm2m(20°C) Isı iletkenliği : Cal/ms (0 °C'de) Spesifik özgül ısısı: 0,0919 cal/g/ oC Rigitlik: 48/GPa Young modülü: 130/GPa Sertlik: 45 HBN (3 Mohs) Çekme dayanımı: MPa) Akma dayanımı: MPa) Kopma uzaması: %45 Kesit daralması: %75 Kimyasal Özellikleri Simgesi : Cu Atom numarası: 29 Atom ağırlığı: 63,54 Değerliliği +1 ve +2 1B grubu Geçiş Metali 4. Periyotta yer alır Atomik yarıçap: 1.57Å Kristal yapısı: YMK

14 Kendine has kızıl bir rengi vardır ve dekoratiftir
Hidrojenden pasif olup, civa, gümüş, altın ve platinden aktiftir. Bakıra oksijensiz asitler etki etmez. Oksijenli asitler yükseltgen olarak etki eder. Bakır atmosferik şartlara oldukça dayanıklıdır. Kükürt ve bileşikleri aşındırıcı etki yaparlar. Hava etkisiyle bakırın yüzeyi aşınmaya uğrar, bakır pası (jingar)adıyla bilinen koruyucu bir bazik karbonat tabakasıyla kaplanır. Soğukta gerçekten oksitlenmesi yalnız asitlerin etkisiyle olur; böylece sirke, yağlı maddeler bazı zehirli tuzlar verir, onun için mutfak eşyası olarak kullanılırken bazı tedbirler almak gereklidir. Havayla temas edince bakır, «bakır pası veya yeşili» adı verilen yeşilimtırak bir renk alır. İşte bazı eski yapıların damlarının ve bronz heykellerin karakteristik rengi, bu yeşildir. Bakır eşyayı parlaklığını korumak için sık sık ovalamak, parlatmak gerekir. Gemilerde yapıldığı gibi, oksitlenmeyi önleyecek bir tabaka özel cila da sürmek mümkündür. Bakır, kızıla kadar ısıtıldığında siyahlaşarak oksit verir; kükürt buharının ve klorun içinde yanar, derişik ve kaynak  sülfürik asit bakır üzerinde etki gösterir. Bakır, sulandırılmış nitrik asitte bile kolaylıkla erir. Non-manyetik özelliktedir

15 Mukavemeti düşüktür, döküm ve kaynak kabiliyeti iyi değildir.
Kübik yüzey merkezli kristal yapısı sebebiyle soğuk olarak şekillendirilebilir. Pek sert değildir, kolayca tel ve levha haline getirilebilir; dövülmekle, yeşil bir saydamlığı olan çok ince tabakalar verebilir. Gümüşten sonra metaller içinde en iyi elektriksel özelliklere sahip olması ve gümüşe nazaran çok daha ucuz olması onu elektrik sanayinin asla vazgeçilemeyecek bir elemanı haline getirmiştir. Geri kazanılma özelliği ve insan sağlığına zarar vermemesi, kolayca döşenebilmesiyle zaman ve maliyetin azaltılması, Lehimleme özelliğinin çok kolay uygulanabilmesi, pürüzsüz iç yüzeyi sayesinde kireç tutmaması, Gaz geçirgenliğinin az olması ile birlikte yosun ve bakterileri barındırmaması, sıcaklığa, basınca ve yangına dayanıklı olması sebebiyle bakır boru kalorifer,sıhhi tesisat, klima ve oto gaz tesisatlarında kullanılması başlıca sebeplerindendir.

16 Bakırın önemi, başlıca üç nedenden kaynaklanmaktadır:
Dünya’nın hemen hemen tüm bölgelerinde bulunması nedeniyle geniş ölçüde üretiminin yapılabilmesi, Elektriği diğer bütün metaller içinde gümüşten sonra en iyi ileten metal olması, ve Endüstriyel önemi yüksek, pirinç, bronz gibi alaşımlar yapması.

17 Tabiatta Bulunuşu ve Tarihçesi
Bakır, tabiatta metal olarak bir çok yerde dağınık olarak bulunur. Birçok kaya ve toprakta olduğu gibi, okyanus çamurunda, nehir kumlarında, deniz bitkilerinin küllerinde, deniz mercanlarının birçoğunda, salyangoz gibi yumuşakçalarda bulunur. İnsan vücudunda 150mg kadar bakır vardır. Bilhassa kan, dalak, pankreas, böbrek ve karaciğer gibi organlarla plazmada bulunur. Bir mineral % 6’dan fazla bakır bulunduruyorsa, zengin sayılır. Bakır rezervlerinin % 90’ının yeri bilinmektedir. En çok bakır mineraline sahip ülkeler, Amerika Birleşik Devletleri (Rocky Dağında ve Great Basin bölgesinde), Şili, Peru (And Dağlarında), Afrika (Kongo ve Zambiya’da), Kanada (Kuzey Mişigan’da), Alaska, Çin, Rusya ve Avusturya’dır. Ülkemizde Ergani, Murgul ve Küre yörelerinde bakır yatakları vardır.

18 Tabii bakır filizleri Amerika’da superior gölü çevresinde olup bugün işletilen belli başlı yataklarda 1% kadar saf bakır bulunur. Bolivya’da da saf bakır çıkarılır. Oksitli filizler en az rastlanan filizdir. Bunlar A.B.D, Şili, Rodezya ve Uzakdoğu’da işletilir. Sülfürlü filizler en çok rastlanan bakır filizleridir. Başlıcası, kalpopirit ve pirittir. Başlıca bakır üreticileri; A.B.D, Zambiya, Şili, Kanada, Kongo-Kinşasa ve Japonya’dır. Ayrıca ülkemizde de, Ergani ve Murgul’da az da olsa üretim yapılır.

19 Utah’da (ABD) bir açık bakır madeni

20 Şili’de bir bakır madeni

21 Polonya’da bir yer altı bakır madeni

22 "Bakır" konusunda da bakırın anavatanı sayılan ülkemizde primer metal üretimi maalesef yetersizdir. Dünya'da bilinen en eski bakır kalıntıları Orta Anadolu'da Çatalhöyük'de bulunmuş olup günümüzden 9000 yıl öncesine (M.Ö.7000) aittir. M.Ö. 2000'lerden itibaren Ergani yöresindeki bakır yatakları önceleri Asurlular, Daha sonra Romalılar, Araplar ve Osmanlılar tarafından 1915 yılına kadar kullanılmıştır. I.Dünya ve Kurtuluş Savaşları sırasındaki duruşdan sonra 1924'de Almanlar tarafından yeniden işletilmeye başlanan Ergani Tesislerini (EBİ) 1936'da ETİBANK devralmıştır. Etibank burada 1990 'akadarki 54 yıllık dönem içinde toplam yaklaşık ton ham bakır (blister) üretmiştir. Cevher tükendi gerekçesi ile terkedilen Ergani İzabe Tesisleri hurdaya çıkarılmış ve % 1,2 Cu tenörlü bakiye yaklaşık 5 milyon tonluk maden rezervinin mevcut flotasyon tesisleri ile değerlendirilmesi görevi özel sektörden bir firmaya devredilmiştir. Ülkemizin ikinci bakır izabe tesisi olan Artvin/ Murgul'daki t/y blister kapasiteli tesis de teknolojik ve ekonomik nedenlerle 90'lı yılların başlarında kapatılmış, hurdaya çıkarılarak satılmıştır. EBİ'de yapılan mühendislik hatası burada da aynen tekrarlanmış, Polanya tarafından kurulan Asit Fabrikası işletmeye alınamadan İzabe Tesisleri hurdaya çıkarılmıştır.

23 Murgul -İzabe Tesislerinin Etibank bünyesinde bulunduğu dönemlerde koordinasyon yetersizliği, iletişim kopukluğu ve benzeri diğer bazı sübjektif nedenlerle Damar bakır yatağında l t/y cevher kapasiteli bir Flotasyon Tesisi kurulmuş ve işletmeye alınmadan hurdaya çıkarılmıştır, çünkü bu arada Murgul Tesisleri, KBİ bünyesine aktarılmış ve KBİ'ne ait komşu Çakmakkaya Flotasyon Tesisinin t/y olan kapasitesine yetecek kadar maden istihracı zaten yapılamamıştır. Günümüzde primer bakır (blister) üreten tek Kuruluş olarak, 1973'de işletmeye alınan K.B.İ.'ne ait Samsun İzabe Tesisleri kalmıştır. Ergani, Murgul ve Samsun izabe tesislerinin işletmede olduğu dönemlerde de toplam blister üretimi, tesislerin toplam t/y 'lık kapasitesine karşın, çeşitli nedenlerle t/y seviyesinin üzerine çıkamamıştır. Samsun Tesisleri, muhtelif darboğaz giderme ve modernizasyon yatırımlarından sonra kurulu nominal kapasitesi olan t/y değerine -ulaşamamıştır. Bunun başlıca nedeni, çiftçilere SO2- zararları tazminatı ödememek için yaz aylarında üretimin 2-3 ay süre ile durdurulmasıdır. KBI, bugüne değin esas itibarı ile Murgul yöresindeki (Çakmakkaya ve Damar) kendine ait bakır madenlerinden ürettiği bakır konsantresi ile izabe tesislerini besleyebilmiştir, ancak yöredeki ekonomik rezervlerin tükenmesi ile günümüzde daha çok konsantre satın alma mecburiyeti ile karşı karşıyadır.

24 Hidrotermal orijine sahip, emprenye olmuş bakır yatakları
Hidrotermal orijine sahip, emprenye olmuş bakır yatakları. Bunlara porfir yataklar da denmektedir yılı itibarıyla Dünya üretiminin yaklaşık %50 si bu çeşit yataklardan elde edilmiştir. Bu tip yataklara ABD, Şili, Peru ve Kanada’da rastlanmaktadır. Sedimenter yapıdaki maden yatakları. Kalker veya dolomit mineralleri içinde bulunurlar. Daha ziyade orta Afrika’da rastlanır. Dünya bakır üretiminin %17 si bu yataklardan sağlanır. Sıvı magma asıllı maden yatakları. Bakır ile birlikte çoğu zaman nikel de taşırlar. Bunlara volkanik-sedimenter yataklar da denir. Dünya’nın birçok ülkesinde, özellikle Kanada, Avustralya ve pek çok Avrupa ülkesinde rastlanılır. Jeolojik yapının bir sonucu olarak ülkemiz önemli sayıda maden çeşitliliğine sahip ve maden kaynakları yönünden zengin bir ülkedir. Türkiye’nin dünya maden sektöründe rekabet gücünün yüksek olduğu en önemli madenleri bor, toryum, linyit, mermer, manyezit, nadir toprak elementleri, zeolit, trona, barit, feldispat ve sodyum sülfattır. Türkiye’de petrol ve kömür dışında, 4,400 maden yatağı bulunmaktadır. Bu kaynaklardan elde edilen madenler sanayi sektöründe ham madde olarak kullanılmakta, üretim fazlası ihraç edilmektedir.

25 Bugün, Türk madencilik sektöründe 53 farklı maden ve mineralin üretimi yapılmaktadır. Madenlerimiz; Endüstriyel ham maddeler, Metalik Madenler ve Endüstriyel ham maddeler  olarak gruplandırılır. Madencilik sektörünün ülkemiz gayri safi milli hasıla içerisindeki payı, 2,6 milyar ABD $ düzeyindedir. Bu da gayri safi milli hasılanın yaklaşık %2’sine tekabül etmektedir. Bu oran, gelişmiş ülkelerde %3-5 arasında değişmektedir. Diğer taraftan, madencilik sektörünün, 2010 yılında, gayri safi milli hasıladan 8-10 milyar ABD$ civarında pay alması amaçlanmaktadır. Madencilik sektörünün ülke kalkınmasındaki kritik önemi, fazla miktarlarda üretim yaparak yurtdışına hammadde olarak ihraç etmek değil, yerli sanayiye düşük maliyeti ve kaliteli girdi sağlamaktır. Bu durumda, madencilik sektörünün, gayri safi milli hasıla içerisindeki payı düşük kalmaktadır.

26 Çeşitlilik ve rezerv açısından oldukça zengin maden yataklarına sahip olan ülkemizde önemli miktarda maden hammadde kaynağı bulunmaktadır. Endüstriyel minerallerde dünya rezervlerinin %2.5'i ülkemizdedir. Ülkemiz, dünya bor mineralleri rezervlerinin %62'sine, bentonit rezervlerinin %20'sine ve perlit rezervlerinin de yarısından çoğuna sahiptir. Madencilik sektörünün ülkemiz gayri safi milli hasıla içerisindeki payı, 2,6 milyar ABD $ düzeyindedir. Bu da gayri safi milli hasılanın yaklaşık %2’sine tekabül etmektedir. Bu oran, gelişmiş ülkelerde %3-5 arasında değişmektedir. 2005 yılında 1.5 milyar dolar olarak gerçekleşen madencilik sektörü ihracatımız, genel ihracatımız içinde %2.1’lik bir pay almıştır yılı itibariyle en fazla ihraç edilen maden ürün grupları arasında doğal taş sektörüne ait ürün grubu 803 milyon dolar ve %52.3’lük pay ile ilk sırada yer almıştır. 2005 yılı itibariyle madencilik sektörü ihracatımızda, %23’lük pay ve bir önceki yıla gore değerde %38’lik artış ve 349 milyon dolar ihracat ile ilk sırayı ABD almaktadır. Anılan ülkeyi 194 milyon dolar ihracat ve %13’lük pay ile Çin halk Cumhuriyeti izlemektedir.

27 2005 yılında 2.4 milyar dolar olarak gerçekleşen madencilik sektörü ithalatımız (ham petrol, petrol gazı ve diğer gazlar hariç) genel ithalatımız içinde %2.1’lik bir pay almıştır. 2005 yılı itibariyle en fazla ithal edilen maden ürünleri arasında taş kömürü yer almaktadır. Söz konusu ürünün 2005 yılı ithalatı bir önceki yıla göre %28’lik artışla 1.6 milyar $ olarak gerçekleşmiş olup toplam maden ithalatındaki payı %64.1 olmuştur. İthal ettiğimiz diğer ürünler; kok kömürü, kimyasal gübrelerin üretiminde kullanılan tabii fosfatlar ve diğer sanayi sektöründe kullanılan demir cevheri ve konsantreleri, kükürt, granit , bakır cevherleri ve konsantreleri, krom cevherleri ve konsantreleri ve tabii kumdur. 2005 yılı itibariyle madencilik sektörü ithalatımızda, %27’lİk pay ve bir önceki yıla gore değerde %12’lik artış ve 657 milyon dolar ithalat ile ilk sırayı Rusya Federasyonu almaktadır. Anılan ülkeyi 245 milyon dolar ithalat ve %10’luk pay ile A.B.D izlemektedir. Ham petrol, petrol gazı ve diğer gazlara ilişkin ithalatımız ise 2005 yılında bir önceki yıla göre %42’lik artışla 10.3 milyar dolar olarak gerçekleşmiştir.

28 Geniş kullanım alanına sahip ve ithal girdiye dayanmayan nadir sektörlerimizden birisi olan doğal taşı rezervleri ve çeşitleri yönünden ülkemiz, bugün dünya üretiminin %70’ini gerçekleştiren ilk 7 ülke arasında yer almaktadır. Dünyadaki 15 milyar m3 tüm mermer rezervlerinin %33’ünün Türkiye’de olduğu tahmin edilmektedir. 2005 yılı doğaltaş ihracatı bir önceki yıla gore değerde %28 oranında artarak 803 milyon dolar olarak gerçekleşmiştir. Doğal taş ihracatımızda %75.3 ile en büyük payı alan işlenmiş mermer ihracatımız 2005 yılında bir önceki yıla göre değerde % 31 oranında artarak milyon dolar olarak gerçekleşmiştir. İşlenmiş mamül ürün ihracatında ABD ilk sırada yer almaktadır yılında, AB ülkelerine işlenmiş mermer ihracatımız ise bir önceki yıla göre %31.1’lik artışla milyon dolar olarak gerçekleşmiştir. Doğaltaş ihracatımızda %18.1’lik pay ile ham/blok ve yarı işlenmiş mermer ihracatımız bir önceki yıla göre değerde % 22 oranında artarak milyon dolar olarak gerçekleşmiştir. Ham/blok ihracatında Çin Halk Cumhuriyeti (75.8 milyon dolar) ile ilk sırayı almıştır.

29 Ülkemiz madenciliğinin ekonomimize katkısının arttırılması, istikrarlı bir büyümenin sağlanması ve istihdamın arttırılması gibi sosyal yararların elde edilmesi için, madenciliğimizin, önemi üzerinde durulması hususu önem arz etmektedir. Maden aramacılığının, madenciliğin geliştirilmesi açısından taşıdığı vazgeçilmez öncelik ve bu faaliyet türünün taşıdığı yüksek risk dikkate alınarak, özel sektörün, maden aramacılığına daha aktif olarak katılımının sağlanabilmesi için arama yatırımları teşvik edilmesi gerekmektedir. Madencilik sektörünün iç ve dış pazarlarda rekabet gücünün artırılması açısından; ana girdi maliyetlerinin ve nakliye ücretlerinin düşürülmesi, yeni teknolojilerin kullanımıı ve AR-GE çalışmalarına önem verilmesi gerekmektedir. Sektörde verimlilik artışının yakalanması açısından teknik eleman istihdamının arttırılması, ileri teknolojilere uyum sağlayacak ve bunları kullanabilecek iyi eğitilmiş işgücünün sağlanması ve bu çerçevede, üniversite-sektör işbirliğinin, sektörün gereksinimleri doğrultusunda geliştirmesi önem arz etmektedir.

30 DÜNYA BAKIR ÜRETİMİ x 103 ton
Dünya bakır üretiminde 2004 yılı itibariyle ilk üç sırayı Şili, A.B.D. ve Peru almaktadır. Söz konusu yıl itibariyle dünya bakır üretimi 14.6 milyon ton olarak gerçekleşmiştir yılı itibariyle söz konusu ülkelerin dünya üretimindeki payları sırasıyla % 37, %8 ve %7’dir. Söz konusu üç ülke dünya bakır üretiminin %52.1’ini oluşturmaktadır. DÜNYA BAKIR ÜRETİMİ x 103 ton ÜLKELER 2000 2001 2002 2003 2004 2005* ABD 1.440 1.340 1.140 1.120 1.160 1.150 AVUSTRALYA 829 900 883 830 854 930 KANADA 634 620 600 558 564 580 ŞİLİ 4.600 4.650 4.580 4.900 5.410 5.320 ÇİN 590 585 610 640 ENDONEZYA 1.012 1.80 979 840 1.050 KAZAKİSTAN 430 470 490 485 461 400 MEKSİKA 365 370 330 361 406 420 PERU 554 560 843 831 1.040 1.000 POLONYA 456 450 503 495 531 530 RUSYA 570 550 695 675 ZAMBİYA 240 320 427 DİĞER ÜLKELER 1.480 1.570 1.400 1.610 1.750 DÜNYA TOPLAMI 13.200 13.600 14.600 14.900

31 ÖZELLEŞTRİLEN KURULUŞ
Türk madencilik sektöründe 53 farklı maden ve mineralin üretimi yapılmaktadır. Türkiye’de madenciliğin yaklaşık %85’i kamu sektörü, %15’i ise özel sektör tarafından yapılmaktadır. ÖZELLEŞTRİLEN KURULUŞ ALAN ETİ GÜMÜŞ GÜMÜŞ MADENİ ETİ BAKIR BAKIR MADENİ DİV-HAN KBI SAMSUN BAKIR ÇAYELİ BAKIR ETİ ELEKTRO METALURJİ METALURJİ ETİ KROM KROM MADENİ

32 DÜNYA MADENCİLİĞİNDE TÜRKİYE'NİN PAYI
MADEN CİNSİ DÜNYA REZERVİ TÜRKİYE REZERVİ**** DÜNYADAKİ PAYI (%)  AÇIKLAMALAR ALTIN 71.000 300 0,42 Ton, Metal Au ANTİMUAN 2,26 Ton, Metal Sb BAKIR 0,37 Ton, Metal Cu BOKSİT 0,17 Al2O3 İçeriği BOR*****   36 B2O3 İçeriği CİVA 3.820 1,59 Ton, Metal Hg ÇİNKO 0,69 Ton, Metal Zn DEMİR 82.458 0,07 1000 Ton, Metal Fe GÜMÜŞ   6.062 1,44 Ton, Metal Ag KROM 0,40 Ton, % 45 Cr2O3 KURŞUN 860 0,72 1000 Ton, Metal Pb MANYEZİT 50.116 1,47 1000 Ton, MgO İçeriği MANGANEZ 1.576 0,03 1000 Ton, Mn İçeriği STRONSİYUM 1,75 Ton, Sr İçeriği TORYUM 912 Ton, ThO2 TRONA 0,32 1000 ton TUNGSTEN 36.719 1,11 Ton, W İçeriği

33 METALİK MADEN ÜRETİMLERİ
MADEN ADI İŞLETME İZİN SAYISI ÜRETİM MİKTARI (x 103 TON) 2003 2004 1 ALTIN 70 0.005 0.000 2 ALÜMİNYUM (BOKSİT) 7 167 366 3 ANTİMUAN 18 0.650 9 4 BAKIR (TÜVENAN) 107 3.291 1.823 5 ÇİNKO (TÜVENAN) 154 77 6 CİVA DEMİR 101 4.208 4.120 8 GÜMÜŞ (TÜVENAN-ETİ GÜMÜŞ A.Ş.) 62 801 656 GÜMÜŞ (NEWMONT A.Ş.) 2. izin 10 KADMİYUM 11 KOBALT 12 KROM 383 505 1.168 13 KURŞUN 113 0.104 39 14 MANGANEZ 21 25 15 MANYEZİT 114 558 2.218 16 NİKEL TOPLAM 1163 9.821 10.497

34 Dünyada bilinen bakır rezervlerinin, 60 yıl kadar ihtiyacı karşılayacağı tahmin edilmektedir.
Türkiye’nin görünür bakır rezervi 3,7 milyon ton metal bakır, toplam rezerv miktarı ise 15,8 milyon tondur. Türkiye bakır rezervi bakımından Doğu Karadeniz, Güneydoğu Anadolu ve Trakya Bölgeleri olmak üzere üç önemli bölgeye sahiptir. Ülkemizde bugüne kadar yapılan bakır madeni işletmeciliği, ağırlıklı olarak Karadeniz kuşağında bulunan yataklar üzerinde sürdürülmektedir. Bugün Türkiye’nin bakır cevheri üretiminin büyük bir çoğunluğu özel sektör tarafından gerçekleştirilmektedir. En önemli üretici, aynı zamanda blister bakırın tek üreticisi olan Karadeniz Bakır İşletmeleri’dir. Çayeli Bakır İşletmesi,  Eti Holding’e bağlı Küre Bakırlı Pirit İşletmeleri de, bakır üretimi yapan diğer önemli işletmelerdir. 

35 Bakır bileşikleri Bakır-l-klorür (CuCl2) beyaz tozdur. Nemli havada ve ışıkta renk değiştirir. Organik kimyada ve petrol endüstrisinde katalizör olarak kullanılır. Bakır-2 klörür (Cu2Cl2) sarımtrak esmer renkte olup nem çekicidir. Tekstil boyacılığında ve basmacılıkta mordan olarak, fotoğrafçılıkta, petrol endüstrisinde koku giderici olarak kullanılır. Bakır-1 oksid (CuO) koyu kırmızı veya karmen kırmızısı kristaller veya granül halde bulunur. Bakır-2 oksid (Cu2O) siyah renkte, granül veya toz halinde bulunur. Sun’i ipek endüstrisinde, seramik imalatında, renkli cam yapımında ve birçok kimyasal reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılır.

36 Bakır-2-asetat (Cu(CH3COO)2H2O) yeşil toz veya koyu yeşil monoklinal kristal halindedir. Mantar öldürücü ve bazı organik reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılır. Tekstil boyalarında kullanılır. Bakır arsenat (Cu3(AsO4)24H2O) böcek öldürücü olarak, sümüklü böcek kontrolünde ve ahşapların korunmasında kullanılır. Bazik bakır karbonat (CuCO3Cu(OH)2) toz halinde veya koyu yeşil kristaller halindedir. Seramikte, pigment olarak, boya ve vernik endüstrisinde kullanılır. Mantar öldürücüdür. Bakır-2 sülfat (CuSO4) ticari olarak en önemli bir bileşiktir. Çok kullanıldığı hali CuSO4.5H2O’ dur. Bu hale göztaşı (mavitaş) da denir. Ziraatte kullanılan bordobulamacı, bakırsülfat ve kalsiyum hidroksitten yapılır. Bu bulamaç bahçe, bağ ve sebze ziraatinda ilaç olarak kullanılır. Suni ipek elde edilmesinde, yüzme havuzlarında üreyen bitkisel parazitlerle mücadelede kullanılır. Sun’i ipek elde edilmesinde, yüzme havuzlarında üreyen bitkisel parazitlerle mücadelede kullanılır. Azo boyalarının imalatında, deri debbağlamada ve ahşapların muhafazasında kullanılır.

37 Bakır cevherleri/mineralleri
Toplam bakır minerallerinin sayısı 165'in üzerindedir. Aşağıda bunlar cevher, mineral veya bakır ihtiva eden mineraller ayırt edilmeksizin formülleriyle birlikte verilmiştir. Bakır cevherleri genel olarak üç sınıfa ayrılır: 1. Tabii (natif) bakır, 2. Sülfürlü cevherleri, 3. Oksitli cevherleri. Başlıca Mineralleri: Kalkosit (Cu2S), kovellit (CuS), kalkopirit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), tetrahedrit (Cu3SbS3), kuprit (Cu2O), tenorit (CuO), malahit (CuCO3 Cu (OH)2), azurit (2CuCO3Cu(OH)2), turkuaz (CuAl6(PO4)4(OH)8).

38

39 Bakır endüstriyel öneme sahip pek çok mineralin önemli bir bileşenidir
Bakır endüstriyel öneme sahip pek çok mineralin önemli bir bileşenidir. Dünya bakır üretiminde kullanılan minerallerin yaklaşık %50 sini kalkozit (Cu2S), %25'ini kalkopirit (CuFeS2), %3'ünü enargit (Cu3AsS4), %1'ini diğer sülfür mineralleri, %6-7 sini nabit (doğal) bakır ve %15'ini de oksit mineralleri oluşturur. Kalkopirit: Kimyasal formülü CuFeS2 dir. (Açık yazılımı: Cu2S·Fe2S3). Coğrafi bakımdan en yaygın mineral olup hemen hemen her bakır cevher yatağında bulunur. Pirinç sarısı renkte, metalik görünüşte ve yeşilimsi siyah çizgiler halinde kitle şeklinde bulunur. Kalkopiritin, bornit, demirli kuprit ve pirit ile birlikte diğer sekonder bakır minerallerinin orijinal yapısını oluşturduğu kabul edilmektedir. Mineralin teorik yapısında %34,6 Cu olmakla birlikte cevherdeki Cu miktarı %0,5 ve daha aşağıya düşebilmektedir. Halen Kanada’da %0,06 tenörlü 3x109 ton rezervli bir bakır madeninin ekonomik olarak çalıştırılması için çalışmalar yapılmaktadır. Doğal olarak, cevherde bulunan diğer metaller de kıymetlendirilmek suretiyle bu çalışma ekonomik olabilmektedir.

40 Malahit: Kimyasal formülü CuCO3·Cu(OH)2. En çok rastlanılan bakır oksit mineralidir. Büyük kitleler halinde bulunduğunda sadece cevher olarak değil, aynı zamanda yarı mücevher olarak kuyumculukta, süs eşyası imalinde de kullanılmaktadır. Güzel yeşil bir rengi vardır. Azurit: Kimyasal formülü 2CuCO3·Cu(OH)2. Bazik bir bakır karbonat olup malahit kadar fazla bulunmaz. Kendine has lacivert renginden dolayı bu anlama gelen azurit adı verilmiştir

41 Mineral Formül %Cu %Fe %S %As %Sb Nabit Bakır Cu 99,9 Sülfürler Kalkosit Cu2S 79,9 20,1 Kovellin CuS 66,5 33,5 Kalkopirit CuFeS2 34,6 30,5 34,9 Bornit Cu5FeS4 63,3 11,1 25,6

42 Mineral Formül %Cu %Fe Oksitler Kuprit Cu2O 88,8 Tenorit CuO 79,9
%As %Sb Oksitler Kuprit Cu2O 88,8 Tenorit CuO 79,9 Malahit CuCO3·Cu(OH)2 57,5 Azurit 2CuCO3·Cu(OH)2 55,3 Krisokol CuSiO3·2H2O 36,2 Kalkantit CuSO4·5H2O 25,5 Brokantit CuSO4·3Cu(OH)2 56,2 Atakamit CuCl2·3Cu(OH)2 59,5 Kronkit CuSO4·Na2SO4·3Cu(OH)2 42,8

43 Mineral Formül %Cu %Fe %S %As %Sb Diğerleri Enargit Cu3AsS4 48,4 32,6 19,0 Famatinit Cu3SbS4 43,3 29,1 27,6 Tetrahedrit Cu3SbS3 46,7 23,5 29,8 Tenantit CuAs3 52,7 26,6 20,7

44 Kalkopirit (CuFeS2) üretimde%50kullanım): Kalkosit (Cu2S)
Bakır külçesi Kalkopirit (CuFeS2) üretimde%50kullanım): Kalkosit (Cu2S) Bornit(Cu5FeS4) Malahit (Cu2CO3 (OH)2) Kuprit (Cu20) Azurit (2CuCO3·Cu(OH)2) Enargit (Cu3AsS4)

45 I) Primer Bakır Mineralleri
a) Kalkopirit b) Kalkasin c) Tetraedrit d) Bormit e) Enarjik f) Nabit Bakır II) Sekonder Bakır Mineralleri a) Kalkosin b) Melakonit c) Kalkontit d) Malakit e) Krizolit g) Bornit h) Kovellin i) Küprit j) Brokantit k) Azurit l) Atakamit m) Kalkopirit

46 III) Terkiplerine göre Bakır Mineralleri
a) Sülfitler b) Sülfarsenitler c) Sülfantimonitler d) Oksitler e) Sülfatlar f) Karbonatlar g) Silikatlar h) Oksikloritler i) Nabit Bakır (Nabit Bakır) j) Diğerleri h) Bakır ihtiva eden mineraller IV) Bakır istihsal edilen Mineraller (Bakır Cevherleri) a) Kalkosin b) Kalkopirit c) Malakit d) Enerj it e) Atakamit (ªili) f) Kalkantit

47

48

49

50

51 BAKIR ÜRETİMİ Bakır ; Pirometalurjik metotlar hidrometalurjik metotlar
Elektrometalurji metotların kullanılmasıyla cevherlerinden saf olarak üretilmektedir. Pirometalurjik metotlar, sülfürlü, oksitli ve nabit bakır cevherlerine, Hidrometalurjik metotlar ise düşük tenörlü oksitli bakır cevherlerine uygulanır. Elektrometalurjik metotlar da yukarıdaki yöntemlerin son kademesi olarak her ikisine de uygulanır. Böylece, pirometalurji metotlarıyla elde edilen saf olmayan bakır, elektrolitik arıtmaya tabi tutularak saf katot bakıra çevrilir. Benzer şekilde hidrometalurjik yollarla sulu çözeltiye alınan bakır, elektro kazanım yoluyla katotta saf olarak toplanabilmektedir. Dünya bakır üretiminin %80’i sülfürlü cevherlerden yapılır.

52 Pirometalurjik metodlar
1) Cevher hazırlama Bakır cevheri (~0.5-2%) öğütme, flotasyon, ayırma Sonuç konsantrasyon (konsantre Cu) (~20 to 30%) 2) Kavurma (kalsinasyon) ve Ergitme işlemleri Kavurma işlemleri Kalsine Cu elde edilir Cu ergitme yöntemleri Mat ergitme (reverber f., flash ergitme f. Ark direnç f.) Mat elde edilir (% 30-55) Konvertisaj (konverterlerde yapılır) Blister Cu elde edilir (%98) Ateşte rafinasyon (tasviye) (S ve O giderme) Anot Cu/rafine Cu elde edilir (%99.5) 3) Elektrolitik Rafinasyon Elektrolitik Cu, katod Cu üretilir (99.99%). Elektroliz tankının tabanında anot çamuru birikir (1:100) (Cu, Ag, As, Se, Bi, Au, Te )

53 Bakırın üretim akım şeması
hava kimyasallar cevher konverter Gaz çıkışı tencere yanma kırma su boru curuf tel Bilyeli değirmen kalıp hava Saf bakır Nihai ürünler kimyasallar Elektroliz konsantrasyon Bakırın üretim akım şeması

54

55 Cevher hazırlama Bakır filizleri genellikle % 1-2 civarında bakır ihtiva ettiklerinden, önce filizler zenginleştirilir. Mineraller önce kırılır, sonra öğütülür. Öğütülen mineraller flatasyon (yüzdürme) metodu ile zenginleştirilir. Bu metodla mevcut bakır minerallerinin % 90’ı diğer yabancı kısımlardan ayrılır ki, bu kısım % 32 bakır ihtiva eder. Okside bakır minerallerine ise flotasyon metodu uygulanmaz. Bunlar doğrudan doğruya asit ile yıkama ünitesine gönderilir. Flotasyon yapmak için konulan 100 kg bakır cevherinden ancak 1 kg zengin bakır cevheri elde edilir ki bu da kırma, öğütme ve flotasyon işleminin maden ocaklarında yapılmasının gerektiğini gösterir.

56 Kalsinasyon (kavurma) ve ergitme işlemleri
Flotasyon ile zenginleştirilmiş sülfürlü cevherler kavurma işlemine tabi tutulur. Bu işlem yüksek sıcaklıkta sülfürlü cevherlerin hava akımına tabi tutulmasıdır. Bu esnada erime olmamalıdır. Kavurma işleminde, cevherde bulunan kükürtlerin bir kısmı SO2 (kükürt dioksit) haline döndürülerek yok edilir. Geriye demir ve bakır oksit kalır. Kavurma fırınından gelen zenginleştirilmiş cevherler cevher fırınında eritmeye tabi tutulur. Burada ısıtma gazla veya pulverize edilmiş kömürle yapılır. Eritme işleminin sonunda iki tabaka teşekkül eder ki, biri curuf, diğeri (altta) mattır. Matta demir ve bakır sülfürler bulunur. Ayrıca matta serbest bakırın çok olması istenmez. Bakır miktarı ekseri % 40-45’tir. Elde edilen mat, ağırlığının 1/4’ü kadar silis mineralleriyle sıcak konvertere yüklenir.

57 Mat üretiminde kullanılan reverber fırını

58 otokumpu Mat üretiminde kullanılan flaş ergitme (Outokumpu) fırını

59 Mat üretiminde kullanılan yüksek fırın

60 Mat üretiminde kullanılan elektrik ark fırını

61 Mattan bilister bakır üretiminde kullanılan konverter

62 Yarım saat hava üflenir. Önemli miktarda curuf teşekkül eder
Yarım saat hava üflenir. Önemli miktarda curuf teşekkül eder. Bu curuf alındıktan sonra yeniden mat ve silis ilave edilerek tekrar hava üflenir. Bu işlemler tekrarlanarak ton mat, ton blister bakır elde edilir. Blister bakır % 98-99,5 saflıkta olabilir. Curufta ise % 1,5-2,5 bakır bulunabilir. Konvertere hava üflenmesiyle matta bulunan demir sülfür, FeO halini alır ki bu da SiO2 ile FeSiO3 halini alır ve curufa geçer. Demir sülfürün (FeS) bu reaksiyonundan ve curufa geçişinden sonra bakır sülfürün (Cu2S) reaksiyonu başlar: 2Cu2S → 2 Cu20 + 2SO2 Cu2S + Cu20 → 6 Cu + S02 Bu şekilde elde edilen bakır, yaklaşık olarak % 0,02-0,03 arsenik, % 0,015- 0,178 antimon, % 0,001-0,15 kurşun, % 0,005-0,05 nikel, % 0,002-0,12 çinko, % 0,03-0,25 demir, % 0,06-0,2 kükürt ihtiva eder. Ayrıca ton başına gram gümüş ve 0,56-8,68 gram altın bulunur. Elde edilen blister bakır, ateşte rafinasyona (tasviye) veya elektrolitik rafinasyona tabi tutularak % 99,99 saflıkta bakır elde edilir.

63 Rafinasyon işleminden sonra anot bakırın dökümü

64 Sülfürlü Cu cevherleri için Kavurma (kalsinasyon) ve Ergitme işlemlerinde oluşan reaksiyonlar
2FeS+3O2 → 2FeO+2SO2 xFeO + ySiO2 → (FeO)x·(Si02)y (curuf) 2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2SO2 Cu2S + 2Cu2O → 6Cu + SO2 (blister bakır )(~98%) Eğer bakır cevherleri karbonat halinde ise, kavurma işlemi ile Cu0 elde edilir. Kavurma ürünü: 3 CuO+Fe2(SO4)3+3H2O → 3CuSO4+2 Fe(OH)3 reaksiyonuna tabi tutulur. Bakır sülfat (CuSO4) suda çözünür ve çözelti halinde alınır. Bakır sülfat metalik demir ile reaksiyona sokulur: Fe+CuSO4 → Cu+FeSO4

65 Hidrometalurjik metodlar
1) Cevher hazırlama Bakır cevheri (~0.5-2%) öğütme, flotasyon, ayırma Sonuç konsantrasyon (konsantre Cu) (~20 to 30%) 2) Liç (çözeltiye alma) (nötr çözümlendirme) işlemleri 3) Çöktürme işlemleri Fe ile çöktürme İyon çöktürme Gazlarla çöktürme Solvent ekstraksiyonu 4) Ayırma(süzme) işlemi 5) Elektrolitik Rafinasyon Elektrolitik Cu, katod Cu üretilir (99.99%). Elektroliz tankının tabanında anot çamuru birikir (1:100) (Cu, Ag, As, Se, Bi, Au, Te ) Süzme işleminden elde edilen çözelti bakır kaynağıdır ve çözeltide bulunan Cu iyonları katod üzerinde toplanır.

66 Bakırın redüksiyon ve rafinasyon elektrolizi
Bir elektrolit ile temas halinde bulunan elektrotlara dışardan bir elektromotor kuvvet uygulayarak kimyasal bir reaksiyonun gerçekleştirilmesi şeklinde tanımlanan elektroliz elektrokimyasal olayın tersidir. Burada elektrik enerjisi yardımıyla kimyasal reaksiyonlar gerçekleştirilir. Elektroliz hücreleri bir elektrolit ile temas halinde bulunan iki veya daha fazla elektrottan oluşur ve elektrotlar bir doğru akım kaynağına bağlıdır. Bağlantı anotun pozitif, katotun negatif yükleneceği şekildedir. Yani elektrot dışında elektronlar anottan katota elektrolit içinde ise katottan anota doğru akarlar. Devreye akım verildiğinde çözeltideki negatif yükler pozitif kutup olan anota, pozitif yükler ise negatif kutup olan katoda yönelirler.

67 anotta yükseltgenme (oksidasyon),
Elektroliz işleminde meydana gelen olaylar anodik ve katodik reaksiyonlar olup bunlar; anotta yükseltgenme (oksidasyon), katotta ise indirgenme (redüksiyon) şeklindedir. Genel olarak üç çeşit elektroliz vardır. Bunlar ; rafinasyon, redüksiyon ve ergimiş tuz elektrolizidir. Rafinasyon elektrolizi çözünebilir anotlarla yapılan elektroliz işlemine en güzel örnektir. Rafinasyon elektrolizinde anot ve katot aynı metalden oluştukları için parçalanma voltajı teorik olarak sıfırdır. Uygulanan hücre voltajı bu nedenle sadece elektrolitin direncinin biraz üstünde olmalıdır. Rafinasyon elektrolizini tarif edecek toplam bir reaksiyon anlamsızdır. Cu2++2e-→Cu… E° = 0.34 V (anot) Cu → Cu2+ + 2e E° = − 0.34 V (katot)

68 Rafinasyon ve redüksiyon elektrolizleri arasındaki temel fark anot reaksiyonlarıdır. Rafinasyon elektrolizinde anot olarak kullanılan malzeme oksitlenip çözeltiye geçerken, redüksiyon elektrolizinde çözünmeyen anotlar kullanılır. Çözünmeyen anotların redüksiyon elektrolizindeki görevi iletkenliği sağlamaktır ve yüzeyinde oksijen deşarjı meydana gelir. Oksitli bakır cevherlerinin doğrudan, diğerlerinin ise bir ön işlemden sonra veya bakteriler yardımıyla çözümlendirilmesi sonucu değişen konsantrasyonlarda elde edilen sülfatlı çözeltilerden bakırın kazanılmasında uygulanan yöntemlerden bir tanesi de redüksiyon elektrolizidir. Redüksiyon elektrolizinde katot ve anot reaksiyonu ise şu şekildedir: Cu2+ + 2e- = Cu E° = 0.34 V 2H2O = O2 + 4 H+ + 4e E° = V Redüksiyon elektrolizinde satılabilir kalitede katodik bakır üretimi elektrolitteki bakır konsantrasyonu litresinde 15 g civarına ininceye kadar mümkündür. 15 g dan 8 g a kadar olan konsantrasyonlarda yine satılabilir fakat toz veya sünger halde bakır üretilebilmektedir.

69 Bir elektroliz olayında elektrolizin hangi şartlarda nasıl gerçekleşeceği, hangi tip anot ve katotlara nasıl tepki vereceği, uygun sıcaklık, akım şiddeti ve gerilim değerlerinin neler olacağı bazı parametrelere bağlıdır. Bu parametrelerden bir tanesi polarizasyondur. Elektrolizi gerçekleştirmek için gerekli olan potansiyel teorik olandan daha yüksek olmak zorundadır. Teorik değer ile pratikte uygulanan değer arasındaki fark fazla voltaj adını alır. Elektrolizde katotta redüksiyonu gerçekleştirmek için bu fazla voltaj değerlerini aşmak gerekir ve sisteme verilmesi gereken fazla voltajların tümü polarizasyon adını alır. Anot ve katot polarizasyon toplamına parçalanma voltajı da denir. Diğer bir deyişle elektrolizin gerçekleşmesi için sisteme verilmesi gereken en düşük potansiyel değeridir. Bu değer en az redüklenecek iyonun EMK değerine eşittir. Termodinamik hücre potansiyelinin uygulanması ile bir elektroliz işleminin gerçekleşmeyeceği sisteme bazı fazla voltajların da verilmesi gerektiği yukarıdaki açıklamalarda belirtilmiştir. Bu fazla voltajlara ilaveten devredeki dirençleri aşabilecek ilave voltaja da ihtiyaç vardır. Bu dirençlerin başında anot-katot arasındaki elektrolitin direnci gelir.

70 Elektrolitin direnci R, akım I olarak alınırsa Ohm kanunu gereğince uygulanacak potansiyel I*R büyüklüğündedir. Elektroliz esnasında ulaşılması gereken hücre voltajı, tüm fazla voltajlar, parçalanma voltajı ve dirençten kaynaklanan potansiyel düşüşlerin toplamına eşittir. Bir elektroliz olayında kullanılan elektrik enerjisi ile yapılan kimyasal iş arasındaki ilişkiler Faraday Kanunu ile belirlenir. m : redüklenen metal miktarı (g) A : redüklenen metalin mol ağırlığı I : devreden geçen akım (A) t : zaman (s) h : akım verimi (%) z : elektron sayısı 96500 : Faraday sabiti

71 Elektrolitik rafinasyon
Cu(k) + 2Cu2O → 6Cu

72 Bakırın elektrolizi

73 Bakır Alaşımları Gerek sıvı,gerek katı halde bakırla birçok element çözelti verdiğinden uzun zamandan beri, çeşitli özellikler gösteren bakır alaşımlarından faydalanılmıştır. Bakıra başka elementlerin katılması, elektrik ve ısı iletkenliğini düşürür, ama mekanik özelliklerini arttırır, erimede kalıplama kolaylıkları sağlar ve özelliklede tuzlu ortamlarda, aşındırmaya karşı daha iyi dayanıklılık kazanır. Bakır alaşımlarından birçoğu da, bazı özel niteliklerinden dolayı kullanılır. Bu özellikleri; döküm ve kalıplanma kolaylığı, dövülebilme ve uzayabilme, sürekli biçim değişikliliğinde dayanıklılık, iyi bir elektrik iletkenliği, sürtünme özellikleri, yüksek ısı iletkenliği, aşınmaya dayanıklılık ve işlenme kolaylığıdır. Sanayide kullanılan başlıca bakır alaşımları şunlardır; adi veya özel bronz, adi veya özel pirinç, adi alüminyum bronz veya alüminyumlu bakır, alman gümüşü, monel, berilyumlu bronz veya berilyumlu bakırlar, kromlu bakır, silisyumlu bakır veya silisyumlu bronz.

74 Özellikle pirinç dediğimiz Cu-Zn (bakır-çinko) alaşımlarında alaşımlama ile hem sertlik ve mukavemet hem de süneklik artmaktadır. Alaşımlamada çok az rastlanan bir durumdur. % 37’ye kadar Zn (çinko) ihtiva eden alaşımlara a pirinci, % arasında Zn ihtiva eden alaşımlara a + b pirinci denir. Çekme mukavemeti alaşımdaki Zn oranıyla orantılı olarak artar ve % 44 Zn ihtiva eden pirinçte saf bakırın iki katını geçer. Kopma uzaması ise % 30 Zn ihtiva eden alaşımda en yüksektir. Saf bakıra göre % 40 daha fazladır. a pirinci soğukta şekillendirilebilir. Döküm kabiliyeti iyi değildir. a + b pirinci soğukta şekillendirilemez. Fakat talaşlı işlenmesi kolaydır. Kurşun katılırsa daha da iyi olur. Pirincin rengi sarı olduğu için süs eşyası yapımında, ısı değiştiricilerde, dövme ve haddeleme gibi usullerle şekillendirilmesi zorunlu olan parçalarda, çalgı aletleri yapımında silah fişekleri yapımında kullanılır. Pirinç içerisinde Ni (nikel) bulunursa, mukavemet daha da yükselir. Mn (mangan), deniz suyu ve kızgın buharlara karşı direnci artırır. Al (alüminyum) yüksek sıcaklıkta oksitlenmeye karşı direnci artırır.

75 Bakırın Zn’dan başka diğer elemanlarla yaptığı alaşımlara bronz denir
Bakırın Zn’dan başka diğer elemanlarla yaptığı alaşımlara bronz denir. En fazla bulunan alaşım elemanına göre isimlendirilir. Bronzlar içerisinde en fazla kullanılan kalay bronzudur. % 9’dan daha az Sn ihtiva eden alaşımlar soğukta ve sıcakta dövülebilir. Bunlara dövme alaşımları denir. % 9-20 arasında kalay ihtiva eden alaşımlar oldukça serttir ve döküm olarak imal edilirler. Bronzlar korozyon ve aşınmaya oldukça dayanıklıdırlar. Kaymalı yatakların önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Türbin, dişli, sonsuz vida ve benzeri uygulamalarda kullanılır. Kalayın fiatı çinkonun yaklaşık olarak 10 katı kadardır. Bu sebepten bronz alaşımları pirince göre çok pahalıdırlar. Berilyum bronzu % 1-3 arasında berilyum ihtiva eder. Berilyum oranı düşüktür. Fakat nadir elementlerden olduğu için en pahalı ve aynı zamanda en mukavim bakır alaşımıdır. Mangan bronzu % 12’ye kadar mangan ihtiva edebilir ve 400°C’ye kadar sıcaklıklarda kullanılabilir. Kalay ve çinkonun toplam oranının % 15’i geçmediği bakır alaşımlarına kızıl döküm denir. Döküm kabiliyetleri ve korozyon dayanıklığı iyi olduğundan, gemi pervaneleri, kağıt haddeleri, vana imalatında kullanılırlar.

76 Saf halde iken, yukarıda da belirtildiği gibi, yumuşak olan ve bu nedenle dayanıksız olup tornaya da gelmeyen bakırdan, iletken dışında kullanılabilmesi için alaşım haline getirilmesi gerekir. Saf haldekine nispetle daha sert, dayanıklı ve döküme de elverişli olan bakırın başlıca alaşımları şunlardır