Nadir toprak elementlerinin (NTE) çoğu üç değerlikli olup, benzer iyonik yarıçaplara sahip oldukları için doğal olarak yer kabuğunda bir arada bulunurlar.
NTE’lerin bulunduğu en önemli cevher mineralleri bastnasit, monazit ve ksenotim olup, bunun dışında apatit, brannerit ve bazı killerin bünyesinde de oluşmaktadır.
Son zamanlarda, lateritteki kil mineralleri tarafından emilen NTE’ler, Çin’de önemli NTE kaynakları haline gelmiştir.
NTE’ler doğada cevherler içerisinde olabildiği gibi bazı artıklar içerisinde de bulunabilir.
NTE içeren başlıca artıklar arasında, termik santrallerin baca gazında tutulan Uçucu Küller gelir.
Ayrıca, alüminyum üretim tesislerinde “Kırmızı Çamur (Red Mud)” olarak adlandırılan artıklarda da oldukça fazla NTE ürünleri olduğunu ifade eden birçok rapor ve makale bulunmaktadır.
Peki! Eskişehir-Beylikova’da ki NTE içerikli maden yatağını önce zenginleştirip sonra rafine edebilir miyiz?
Tabi ki! NTE maden yataklarımızı teknik olarak zenginleştirebilir ve rafine edebiliriz.
Fakat en önem konu olan, çevreyi düşünen, katma değer yaratan bir ekonomi ile halkın kabul edebileceği bir sürdürülebilirlik bakış açısı ile bunu yapabilir miyiz?
Bu soruya cevap verebilmek için, Eskişehir-Beyliova’daki Florit-Barit-NTE-Toryum yatağının durumuna bir bakmak lazım!
Daha önce bahsetmiş olduğum gibi, MTA ve Eti Maden raporlarına göre Eskişehir’deki 17 adet nadir toprak elementlerinin toplam miktarı (tenör) %3-3.5 arasında olduğu şeklindedir.
Bu değerin, ppm (milyonda bir) cinsinden miktarı 30000-35000’dir.
Bazı laboratuvar çalışmalarında ise toplam NTE değerlerinin %6-6.5 civarında olduğu ve çoğunun da La, Ce ve Nd içeriği belirtilmiştir.
Diğer 14 element ise birçok bilimsel yayında ifade edildiği üzere çok daha az oranda bulunduğu belirtilmiştir.
Aşağıda, bir bilimsel çalışmadan almış olduğum grafik, Dünya’daki önemli görülen NTE kaynaklarının 17 element için ppm (milyon bir) cinsinden miktarlarını göstermektedir.
Türkiye’deki Eskişehir-Beyliova’daki hem rezerv hem de tenör anlamında detaylı bir rapor bulunmadığından bu çalışmada ele alınmamıştır.
Ayrıca, Çin’deki en fazla rezerve sahip olan Bayan Obo yatağının verileri de ele alınmamıştır.
Bunun sebebi, Bayan Obo yatağındaki monazit mineralleri ([Lantanitler-Thoryum]PO4) içerisinde bulunan radyoaktif element olan Toryum’nun bulunması ve Çin hükümetinin cevherin kimyasal analizlerini açıktan ilan etmemesidir.
Diğer taraftan, Konya-Seydişehir Alüminyum Tesisinin artıkları olan “Kırmızı Çamur (Red Mud)” bu çalışmaya dâhil edilmiştir.
Bu çalışmaya göre; başta Avustralya’daki “Mt Weld” laterit cevheri olmak üzere ABD’nin en çok rezerve sahip olan karbonatlı “Montain Pass” cevheri ile “Bear Lodge” cevherinin NTE tenör’lerinin oldukça yüksek olduğu görülmektedir.
Grafikte görüleceği üzere, sadece “La” nadir element içeriği Avusturalya’daki NTE yatağında yaklaşık %30 (300000 ppm) iken, ABD’deki NTE yataklarının “La” içeriği %10 (100000 ppm) olduğu görülmektedir.
Türkiye’deki Eskişehir-Beylikova yatağının 17 adet nadir toprak elementlerinin toplam tenörü ise, %3.5 olduğu düşünüldüğünde; ekonomik olarak zenginleştirme ve rafinasyon maliyetini çok fazla olacağını tahmin etmek zor olmasa gerek!
Peki! NTE madenleri nasıl zenginleştirilir ve nasıl rafine edilir? Sorusuna cevap arayalım.
NTE'ler benzer yarıçapları ve oksidasyon durumları, çeşitli kristal kafeslerde birbirlerinin yerine serbestçe geçmesine olanak tanır. Ayrıca, eriyerek sıvı faza geçmeleri de zordur.
NTE’ler oksijen ile kolay kimyasal bağ yapmasından dolayı daha çok oksitli tuz formları şeklinde NTO (Nadir Toprak Oksitleri) olarak ifade edilir.
Dünyadaki NTE’nin en önemli üretim kaynağı Bastnasit minerali olup mineralin %75’ini NTE oluşturur.
Bastnasit, genellikle zenginleştirme öncesi yüksek sıcaklıkta kavurma işlemi yapılarak NTE’ler oksit formuna (NTO) dönüştürülür.
Daha sonra yüksek miktarda sülfürik asit (H2SO4), nitrik asit (HNO3) veya hidroklorik asit (HCl) gibi asitler ile çözülür ve çözünmüş nadir toprak oksitleri (NTO) katı kısmından filtre edilerek sıvı faza alınır.
Birçoğunuzun evinde su arıtma cihazı vardır veya su arıtma cihazının çalışma mantığını bilirsiniz!
Su arıtma işlemlerindeki cihazın içerisinde bulunan reçine ile sudaki istenmeyen kirliklerin tutulması sağlanır.
Aynı su arıtma mantığı gibi, sıvı faza alınmış nadir toprak oksitler (NTO) çeşitli organik reçineler ile tutularak sıvı fazdan ayrılarak elde edilir.
Peki! NTE’lerin kullanıldığı, mıknatıslar, ısıya dayanıklı metal alaşımlar, LCD türü ekranların geri dönüşüm hammaddesi olarak kullanılamaz mı?
Dünya’da Çin’in tekelini kırmak için geri dönüşüm olarak NTE’ye olan talebin sadece dörtte biri karşılanabiliyor.
Diğer taraftan, geri dönüşümün teknik, ekonomik ve lojistik zorlukları mevcut olduğu gerçeğini de unutmamak gerekir.
Bugün, nadir toprak elementleri (NTE) kullanılmış eski ileri teknolojik ürünlerdeki NTE’lerin yalnızca yaklaşık %1’i geri dönüştürüle biliniyor.
Çünkü! Geri-dönüşüm üretimi sırasında çok sayıda NTE diğer metallerle karışıyor ve bu nedenle işlenmesi zor ve pahalı bir işlemdir.
NTE’ler hem sürekli kimyasal değişime uğraması hem de birbirlerine olan kimyasal benzerliği nedeniyle saf metal haline rafine edilmesi de oldukça zordur.
NTO’lar dan metal haline getirmek için genelde çok fazla maliyetli ve düşük verimli olan ergimiş tuz elektroliz yöntemi kullanılır.
Diğer taraftan NTE ister maden olarak olsun, ister geri dönüşüm olarak olsun kazanım süreçlerinin çevresel anlamda sürdürülebilirliği tüm Dünya’da tartışma konusudur.
Nadir toprak elementleri üretim süreci, madencilik faaliyetleriyle başlar ve zenginleştirme, asitle çözme, ayırma ve çöktürme işlemleri gibi çevreye zararlı etkileri olan yöntemleri içerir.
Çin hariç gelişmiş ülkelerin çoğu, bir zamanlar önemli bir NTE kaynağı olan plaser monazit mineralinin yüksek radyoaktif element olan “Toryum” içeriği nedeniyle büyük ölçüde terk edilmiştir.
Eskişehir-Beylikova’da hem MTA hem de Eti Maden raporlarında %0.2 civarında radyoaktif element olan Toryum bulunduğu da belirtiliyor.
Cevherlerin genelde radyoaktif element oranı düşük olduğu için, radyasyon etkisi açısından tehlikeli olmadıkları belki söylenebilir.
Ancak, radyoaktif olan madenlerin yeraltından çıkarılması esnasında cevherlerden salınan “Radon” gazının ortaya çıkması ve uzun süre solunması büyük problem yaratabilir.
Ayrıca, madenin yeraltından çıkarılması sırasında ortaya çıkan radyoaktif tozların solunması da sağlık açısından DNA hasarlarına ve kanserlere (özellikle akciğer kanserine) yol açabilir.
Bünyesinde Toryum içeren bir yatakta maden çıkarılmaya başlandığı zaman, başta madenciler ve tesis çalışanları olmak üzere madenin taşındığı yol güzergâhında yaşayan insanlara Toryum’un radyoaktif etkisinin ne olacağı konusunu kimse konuşmuyor!
Radyoaktif madenlerin çıkarılması sırasında oluşacak tozların çalışanların solum yolları ile akciğerlerine girme potansiyeli düşünülüyor mu?
Türkiye’de, hangi maden ocağında İSG açısından tam olarak önlemler alınıyor ki, radyoaktif bir madenin çıkarılmasında gerekli önlemlerin alınacağına inanacağız!
Sadece insanlar mı? Madenlerin çıkarıldıktan sonra radyoaktif madenlerin ekosisteme olan etkisi hesaba katılıyor mu?
Barit-Florit-NTE-Toryum madenin işletilmesi sırasında artıkların yağmur suları ile yeraltı suyuna Toryum karışması ile tüm ekosistemin etkileyebileceği hesaba katılmıyor.
Gelelim, başta sorduğumuz soruya!
Eskişehir-Beylikova’da ki NTE yatağının 1950 yıllarında keşfedilmiş olmasına ve yıllarca siyaseten sürekli abartılmasına rağmen, şimdiye kadar neden değerlendirilmedi?
En azından, cevher içerisindeki barit ve florit minerallerini işleyip geri kalanını sonra değerlendirsek olmaz mıydı?
Bugün barit madeni konusunda en köklü şirketi, Türkiye’deki barit rezerv ve kalitesinin (tenör) gittikçe azalması sebebiyle, Tunus’tan İran’a, Kazakistan’dan Cezayir’e birçok ülkede yeni barit yatakları arayışındadır.
Barit, bugün endüstriye kullanım alanı olarak boya sanayinden sondaj sanayine, fren balatasından radyasyon geçirmez beton üretimine kadar birçok kullanım alanı söz konusudur.
Bu bilgiler ışığında, Eskişehir-Beylikova’da ki Barit-Florit-NTE-Toryum yatağının bünyesinde yaklaşık %70-80’ini barit ve florit mineralleri oluşturduğuna göre, Eti Maden gibi Devlet gücü olan bir işletme 60 yıldır bu maden yatağını neden işlemez?
Aslında! Beylikova’daki cevherin zenginleştirilmesi için MTA, Eti Maden ve üniversite kaynaklı bazı çalışmalar yapılmıştır.
Bu çalışmaların çoğunda, verimlikleri açısından hem barit ve floritli kayaç açısından hem de NTE açısında endüstriyel manada zenginleştirmeye elverişli olmadığı da belirlenmiştir.
Aslında, 20. yüzyıla kadar tüm Dünya’da NTE’ler verimli ayırma işlemleri geliştirilememiştir.
Diğer taraftan, konu sadece barit-florit değil, konu NTE ve Toryum konusudur!
Dolayısıyla, 60 yıldır bu yatağının işlenmemesinin sebebi; hem işlemenin ekonomik olmayacağı hem de NTE ve Toryum’un ekosisteme olan etkisi sonucu ortaya çıkaracağı çevre baskısı olmasın? (devam edecek…).