NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ

1. NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ

2. Atom numarası 57 olan Lantan ve atom numarası 71 olan Lutesyum arasında bulunan elementler, “Lantanidler” Lantanidler ile benzer kimyasal özellikler gösteren atom numarası 39 olan İtriyum ile atom numarası 21 olan Skandiyum elementlerinden meydana gelir. TanIM

3. Adlarının aksine, nadir toprak elementleri yerkabuğunda oldukça çok miktarda bulunmaktadır. Göreceli olarak, yerkabuğunda gümüşten daha yaygın; bakır (50 ppm) ve kurşun kadar sık rastlanılmaktadırlar. (Harben, P. W., 2002). Seryuma33 ppm ile en yüksek miktarda rastlanırken; Lutesyum0.3 ppm konsantrasyonunda bulunur (Taylor ve McLennan, 1985). TaNIM

4. Lantanitler, Hafif Nadir Toprak Elementleri (HNTE) ve Ağır Nadir Toprak Elementleri (ANTE) olarak iki gruba ayrılırlar. Lantan ile Evropyum aralığında bulunan elementler HNTE grubuna; Gadolinyum ile Lutesyum aralığında bulunan elementler ANTE grubuna dahildir. TaNIM

5. Nadir toprak elementlerinin göreceli varlıkları oldukça değişkendir ve iki ana faktöre dayalıdır: • Çift numaralı nadir toprak elementleri, tek numaralı komşularından daha çok bulunurlar; • Hafif nadir toprak elementleri birinci faktörle uyuşmaksızın kıtasal kabukta büyük atom numaralı nadir toprak elementlerinden kuvvetle daha çok bulunmaktadırlar. TaNIM

6. TANIM:Nadir Toprak Elementleri İçeren Mineraller, Kimyasal Formülleri ve Metal Oksit İçerikleri

7. Nadir toprak elementlerinin kimyasal olarak benzer doğaları, iyon çapı ve oksidasyon durumları, birinin bir diğerinin kristal yapısına dönüşmesidemektir. Bu durum, tek bir kayaç içerisinde birden fazla nadir toprak elementlerinin bulunması dolayısıyla yerkabuğunda geniş bir dağılıma sahip olmaları sonucunu doğurur (Castor, S. B. ve Hendrick, J. B., 2006). TANIM

8. Diğer metalik cevher konsantreleri gibi parlak, demir gri veya gümüş rengindedirler. Genel olarak yumuşak, kolayca şekillendirilebilir, haddelenebilir ve tipik olarak tepkimeye girme karakteristiklerine sahiptirler. Elektron dizilimleri, kendilerine has manyetik ve optik özellikler kazandırır. Ergime noktaları seri boyunca artar. Seryumun ergime derecesi 798oC iken Lutesyumun ergime noktası 1663oC’dir. Metal üretimindeki redüksiyon prosesinde ergime noktasının direkt etkileri vardır. NTE-Sc, Y, La, Yb ve Lu hariç- kuvvetli paramanyetik ve kuvvetli manyetik anizotropik karakteristiktedirler (Gupta, C. ve Krishnamurthy, N., 2005). TANIM

9. NTE, halitler, karbonatlar, oksit ve fosfat dahil geniş bir aralıkta birçok mineral içinde yer alırlar. NTE büyük ölçüde, başlıca iyonlarla yer değiştirdikleri kayaç yapıcı mineraller içerisinde bulunurlar. Kendi minerallerini oluşturabilmeleri içinNTE konsantrasyonlarının daha yüksek olması gereklidir (Möller, 1986). MİNERALOJİ

10. NTE içeren yaklaşık 200 mineral bulunur, ancak bunlardan çok azı ticari öneme sahiptir veya sahip olabilir. • Kaynakların çoğunu sadece üç mineral meydana getirmektedir: • Bastnasit • Monazit • Ksenotim MİNERALOJİ

11. Bastnasit ve Monazit, başlıca Ce, La ve Nd olmak üzere hafif nadir toprak elementlerinin temel kaynaklarıdır. • Daha az La ve daha çok Nd ve ANTE içeriği ile monazit farklılık gösterir. • Ayrıca önemle belirtmek gerekir ki monazit radyoaktif toryum elementi de içerir. • Ksenotim ise baskın olarak daha ağır nadir toprak elementleri, Y, Dy, Er, Yb ve Ho içerir (Harben, P. W., 2002). MİNERALOJİ

12. Doğada, NTE olarak zenginleşen yataklar genel olarak iki kategoride toplanır: • Birincil yatakaklar :Metamorfik ve magmatik süreçler • İkincil yataklar :Sedimentasyon süreçleri ve bozuşma sonucunda • Bu iki grup içerisinde, NTE yatakları kendi içlerinde de genetik ilişkilerine, mineralojilerine ve bulunuş şekillerine göre alt gruplara ayrılırlar. Bazı yatakların sınıflandırması, belirsiz genetik ilişkiler ve/veya birden fazla jeolojik sürecin içiçe gerçekleşmesinden dolayı karmaşıktır.(Orris, G. J. ve Grauch, R. I., 2002; Grauch, R., ve Mariano, A., 2008). Nadİr Toprak Elementlerİ KaynaklarI

13. Nadİr Toprak Elementlerİ KaynaklarINadir Toprak Elementleri Barındıran Yatakların Tipleri, Özellikleri, Tenör ve Rezerv Miktarları

14. Nadİr Toprak Elementlerİ KaynaklarINadir Toprak Elementleri Barındıran Yatakların Tipleri, Özellikleri, Tenör ve Rezerv Miktarları

15. Diğer cevherlerde olduğu gibi yaygın olarak işletilebilir tenörlerde rezervleri bulunmamaktadır. • Amerika Birleşik Devletleri’nde ve diğer ülkelerde bulunan kaynaklar başlıca bastnasit ve monazit yataklarıdır. • A.B.D.’de ve Çin’debulunan bastnasit yatakları, ekonomik rezervler olarak dünyada en büyük paya sahiptir. Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

16. Diğer cevherlerde olduğu gibi yaygın olarak işletilebilir tenörlerde rezervleri bulunmamaktadır. • Amerika Birleşik Devletleri’nde ve diğer ülkelerde bulunan kaynaklar başlıca bastnasit ve monazit yataklarıdır. • A.B.D.’de ve Çin’debulunan bastnasit yatakları, ekonomik rezervler olarak dünyada en büyük paya sahiptir. • İkinci sırada ise Avustralya, Brezilya, Çin, Hindistan, Malezya, Güney Afrika, Sri Lanka, Tayland ve A.B.D.monazit kaynakları yeralmaktadır (B.G.S., 2011). Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

17. Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu Dünyadaki NTE Rezervlerinin Ülkelere Göre Dağılımı (B.G.S., 2011).

18. Çin • Dünya rezervlerinin %36,52’sini teşkil eden sert kayaç, plaser ve kil yataklarına sahiptir. • Bayan Obo bastnasit yatağı, %6 NTMO tenörü ve 48 milyon ton rezerv miktarı ile dünyanın en büyük NTE yatağı olma özelliğine sahiptir (Kanazawa, Y. ve Kamitani, M., 2006). Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

19. Çin • Rezervlerinin büyük bir kısmını kil yatakları oluşturmaktadır. • Yaygın olanın aksine ANTE bakımından zengin olan bu yatakların dünya ANTE kaynaklarının %80’ini meydana getirdikleri kabul edilmektedir (Vulcan, T., 2008). Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

20. Bağımsız Devletler Topluluğu • Kaynaklarını büyük ölçüde Loparit yatakları oluşturmaktadır (Kosynkin, V. D., ve diğ., 1993). • Toplam rezervlerinin 19 milyon ton olduğu tahmin edilmektedir (Hedrick, J. B., 2010a). • Kırgızistan’ın rezervlerinin 51.500 ton olduğu tahmin edilmektedir. • Kazakistan’ın ise kaynağı uranyum cevher atıkları olan potansiyel NTE rezervleri vardır. Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

21. A.B.D. • 13 milyon tonluk rezervleri ile dünya sıralamasında 3. sırada yer alır. • Kaliforniya’da bulunan en büyük yatağı Mountain Pass’te, 10 yıllık aradan sonra 2012’de tekrar üretime başlanılacaktır (Hedrick, J. B., 2009). • Yatağın 4,3 milyon ton NTMO rezervine sahip olduğu bildirilmektedir (Kingsnorth, J. D., 2008a). Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

22. Avustralya • Avustralya’nın sahip olduğu rezervlere çeşitli yatak tiplerinde rastlanır. • %9,7 NTMO tenörüyle12,24 milyon ton rezerve sahip Mount Weld yatağı yüksek tenörlü cevherleşmesiyle dikkat çeker. • Olympic Dam yatağı, 45 milyon ton rezerve sahip olsa da NTMO tenörünün %0,5 olması nedeniyle işletilmemektedir. • 3,4 milyon tonluk önemli bir rezervi ise, radyoaktivite sorunu nedeniyle işletilmemektedir (Lambert, I. ve diğ., 2008). Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

23. Türkiye • En önemli NTE yatağı, Kızılcaören-Eskişehir’deki bastnasit-fluorit-barit yatağı ortalama %3 tenörlü, 4.000.000 ton rezerve sahiptir (Demiröz, T., 1976 ve Kaplan, H., 1977). • Malatya-Kuluncak yöresi önemli bir kaynak olarak görülmektedir. Bu yörede 1000 ton,%24 tenörlü britolit cevherleşmesi tahmin edilmektedir (Özgenç, 1999). Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

24. Nadİr Toprak Elementlerİnİn Dünyadakİ ve Türkİye’dekİ Rezerv Durumu

25. Aktif olarak NTE cevherleri üretimi yapan ülkeler : • Çin • Hindistan • Brezilya • Malezya • 2002 yılında Mountain Pass ocağının kapatılmasından bu yana A.B.D.’de NTE ihtiyacı stok cevherlerden üretilmektedir. Ancak bu üretim resmi rakamlarda yer almamaktadır (Hedrick, J. B., 2009). Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ

26. Endonezya Kazakistan Kuzey Kore Halk Cumhuriyeti Güney Kore Kırgızistan Mozambik Nijerya Rusya Vietnam Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ NTE Üretimi Yapılan Diğer Ülkeler • * Ancak üretim miktarları ile ilgili güvenilir rakamlar elde etmek oldukça zordur.

27. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ Dünyadaki NTE Rezervlerinin Ülkelere Göre Dağılımı (B.G.S., 2011)

28. Çin • Bayan Obo demir madeninden yan ürün olarak yıllık NTE oksit üretimi46.000 ton’dur. • Sichuan ve Mianning’teki bastnasit içeren karbonatit yataklarından31.000 ton ve güneydeki kil yataklarından7000 ton yıllık NTE oksit üretimi sağlar (London, I.P., 2009). Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ

29. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ Bayan Obo Ocağından Elde Edilen Bastnasit Mineralinin NTE İçeriği (Johnson, G.W., and Sisneros, T.E., 1981).

30. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ 1992-2008 Yılları Arasındaki Dünya ve Çin Üretim Miktarları (Cox, C., 2009)

31. Çin, dünya piyasasında yalnızca NTE üretim kapasitesi ve üretim maliyetleri değil ve aynı zamanda NTE tüketimde de lider konumundadır. Dünya üretiminin%97’sini gerçekleştiren Çin, dünya üretiminyaklaşık %60’ını da tüketmektedir. Bu nedenledir ki giderek gelişen endüstrisinin ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla bir takım üretim ve ihracat kotaları uygulamaktadır. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ

32. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ Çin Endüstrisinin Geçmişteki Tüketim Değerleri ve Gelecekteki Talep Tahminleri (Lynas, 2011)

33. A.B.D.’de cevher üretimi gerçekleştirilmese de hali hazırda stoklarda bulunan malzemelerin zenginleştirilmesiyle iç pazara bir kısım ihtiyacı karşılayacak NTE ürüleri sağlanır. • Kaliforniya’da bulunan Mountain Pass Ocağı 2002 yılında çevresel etkileri nedeniyle kapatılmıştır. • 2012 yılının ortalarında tekrar üretime geçirilecek olan ocağın kapasitesinin 2014 yılına gelindiğinde 40.000 ton/yıl olacağı savunuluyor. • Yapılan projeksiyonlar, A.B.D.’nin iç pazar ihtiyacını fazlasıyla karşılayacağı tahmin edilen ocağın, 2014 yılında tahminen dünya NTE talebinin yaklaşık %25’ine karşılayacağı öngörülmektedir (D’Altorio, T., 2011). Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ

34. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ Mountain Pass Ocağından Elde Edilen Bastnasit Mineralinin NTE İçeriği (Johnson, G.W., and Sisneros, T.E., 1981).

35. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ 2000-2010 Yılları Arasında Gerçekleştirilen NTE Üretim Miktarları

36. Teknolojik gelişmelere bağlı olarak nadir toprak elementlerine artan talepler ve Çin’in üretimdeki üstünlüğü, mevcut kaynakların sürekliliğinin sorgulanmasını doğurmuştur. Bu bağlamda birçok yeni arama yatırımları yapılmıştır. Avustralya, Kanada, Güney Afrika ve A.B.D.’de birçok sahanın NTE potansiyelleri araştırılmış, rezervleri ve tenörleri hesaplanmıştır (O’Driscoll, M., 2010). Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ

37. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ Bazı NTE Projelerinin Durumları, Rezerv ve Tenörleri

38. NTE üretimine yapılan yatırımların gidişatı ve NTE kullanılan sektörlerin büyüme hızları değerlendirilmek suretiyle dünya NTE talebi ve üretimi ile ilgili bazı tahminlerde bulunmak pek tabi mümkündür. USGS’in yapmış olduğu projeksiyona göre sektörlerin 2014 yılında NTE oksit taleplerine ve Tablo 9’da üretim ve talep arasındaki ilişkiye dair tahmini veriler yeralmaktadır (USGS, 2010). Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ

39. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ Sektörlerin Büyüme Hızlarına Bağlı Olarak Talep Tahminleri

40. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ NTE Oksitlerinin 2014 Yılında Tahmin Edilen Talep ve Üretim Miktarları

41. Dünyanın birçok yerinde verimli NTE kaynakları bulunmasına rağmen, alternatif kaynakların Çin ile rekabet mücadelesi vermesi kaçınılmazdır. Çin’in dünya NTE üretiminde %97’lik pay ile tekel konumunda olması bakımından NTE fiyatlarını kolaylıkla yönlendirebileceği savunulmaktadır. Buna ek olarak, üretiminin büyük çoğunluğunu yan ürün olarak ya da üretilmesi ve zenginleştirilmesi daha az maliyetli olan kil yataklarından NTE gerçekleştirdiğinden, rekabetçi fiyatlarını daha uzun bir süre koruyacaktır (Cox, C., 2009). Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ

42. Dünya NTE Üretİmİ ve Talebİ 2001-2011 yılları arasında NTE oksitlerin fiyatları yer almaktadır (BGS, 2010)

43. Nadİr Toprak Elementlerİnİn KullanIm AlanlarI NTE Oksit Tüketiminin Kullanım Alanlarına Göre Dağılımı (Bade, R., 2010)

44. Nadİr Toprak Elementlerİnİn KullanIm AlanlarI NTE Oksitlerin Tüketim Alanlarına Göre Dağılımları

45. Nadir toprak elementler barındıran yatakların çeşitliliği, çeşitli cevher üretim ve zenginleştirme yöntemlerinin varyasyonlarını doğurur. Nadir toprak elementlerinin çoğunlukla yan ürün olarak üretilmesi, üretim yöntemi ve zenginleştirme işlemlerinin maliyetlerini belirleyicidir. Cevher Üretİm ve Zengİnleştİrme Yöntemlerİ

46. Açık Ocak İşletmesi • Yeraltı işletmelerine göre daha ucuz ve güvenli işletilebilir • Yüzeye yakın ve düşük tenörlü, batım yapan veya masif cevher yatakları için daha uygundur Cevher Üretİm Yöntemlerİ

47. Yeraltı Ocak İşletmesi • Yeraltı ocaklarında, cevherin özelliklerine bağlı olarak birçok standart üretim yöntemi uygulanmaktadır. • Genel olarak yoğun işçilik isteyen delme ve patlatma işlemlerinin uygulanması yanısıra mekanizasyonun daha yaygın hale gelmesi için girişimler devam etmektedir (Harben, P.W., 2002). • Oda ve topuk yöntemi yatay bir düzlemde oluşmuş olan cevheri üretmek için seçilebilecek yeraltı üretim yöntemlerden biridir. Cevher Üretİm Yöntemlerİ

48. Yan Ürün Olarak Elde Etme • Nadir toprak elementleri, nadiren tek başına veya ana cevher olarak üretilirler. Kaliforniya’daki Mountain Pass madeni yalnızca NTE kazanımı üzerine çalışan tek maden ocağıdır (Gupta ve Krishnamurthy, 2005). Cevher Üretİm Yöntemlerİ

49. Üretilen ham cevherin nadir toprak elementleri konsantrasyonunu arttırmak amacıyla maden ocağında veya maden ocağına yakın bir tesiste fiziksel ve kimyasal işlemler uygulanarak gang mineralleri uzaklaştırılır. Cevher ZENGİNLEŞTİRME

50. Sert kayaçlarda yer alan cevherler, örneğin Mountain Pass yatağında bulunan bastnasit cevheri, boyut küçültmeve sınıflandırma sonrasında ortalama %7 NTE konsantrasyonuna sahip olacak şekilde harmanlanarak stok sahasında toplanır. Zenginleştirme tesisinin ince cevher silosuna aktarılır ve buradan da 0.1 mm altına öğütülmek üzere tesisteki bilyalı değirmene beslenir. Daha sonra malzeme her bir kondisyonerdebuhar ve farklı kimyasallar ilave edilmek suretiyle şartlandırılarak % 30-35katı konsantrasyonunda flotasyon pülpü hazırlanır. Flotasyon işlemiylebastnasit konsantresi elde edilir. Flotasyon konsantresinin koyulaştırılması, süzülmesi ve kurutulması işlemlerinin sonunda % 65-75verim ve % 60 NTMO tenörüylenihai konsantre elde edilir (Gupta ve Krishnamurthy, 2005). FİZİKSEL ZENGİNLEŞTİRME