Düşük konsantrasyonlu uranyum kaynaklarından biyoliç yöntemi ile uranyum kazanımının incelenmesi

Bu tez çalışmasında, Türkiye'nin Silopi bölgesinden temin edilen düşük tenörlü asfaltit numunelerinden biyoliç yöntemi ile uranyumun çözelti fazına taşınma potansiyeli araştırılmıştır. Sürekli biyoreaktörde kararlı redoks potansiyeline ulaştırılan asidofilik mikroorganizma kültür karışımı, demir içermeyen 9K mineral tuz çözeltisine ve %10 katı/sıvı oranında hazırlanan (<75 µm) asfaltit örneğine eklenerek iki farklı asitlik derecesinde (pH 1,00 ve pH 1,50) biyoliç deneyleri yürütülmüştür. Deneyler boyunca pH ve redoks potansiyeli izlenmiş ve biyoliç sürecinde hidrofobik organik faz, asidik biyoliç çözeltisi ve katı asfaltit kalıntısı olmak üzere üç faz oluşumu gözlenmiştir. pH 1,00 koşulunda pH dengesini sağlamak için 76 mL 5 M H2SO4, pH 1,50 koşulunda ise 55 mL 5 M H2SO4 tüketilmiştir. Asfaltit yapısındaki toplam uranyum pH 1,00'de %45,8'i ve pH 1,50'de %47,8'i çözünerek biyoliç çözeltisine geçmiştir. Biyoliç likörlerinde doğal uranyum izotoplarının (234U, 235U ve 238U) aktivite konsantrasyonları alfa spektrometrisi ile belirlenmiş ve 232U izleyici kullanılarak ölçüm güvenirliği artırılmıştır; U-234 için 13,2–23,0 Bq L−1, U-235 için 0,53–0,86 Bq L−1 ve U-238 için 12,5–22,0 Bq L−1 aralığında değerler elde edilmiştir. Aktivite konsantrasyonlarının üst faz örneklerinde daha yüksek olması, uranyumun petrol kökenli hidrofobik bileşenlerle etkileşerek faz ayrımını etkilediğini göstermiştir. Sonuç olarak, önerilen biyoliç yaklaşımı asfaltitteki uranyumun yaklaşık %50 düzeyinde çözünebildiğini ve pH 1,00 koşullarının proses performansı açısından daha elverişli olduğunu ortaya koymaktadır.

In this thesis, the potential for transferring uranium from low-grade asphaltite samples obtained from the Silopi region of Türkiye into the solution phase by bioleaching was investigated. A mixed acidophilic microbial culture brought to a stable redox potential in a continuous bioreactor was inoculated into an iron-free 9K mineral salt solution containing an asphaltite sample prepared at a 10% solid-to-liquid ratio (<75 µm), and bioleaching experiments were conducted at two acidity levels (pH 1.00 and pH 1.50). Throughout the experiments, pH and redox potential were monitored, and a three-phase formation was observed during bioleaching, consisting of a hydrophobic organic phase, an acidic bioleach solution, and a solid asphaltite residue. To maintain pH stability, 76 mL of 5 M H2SO4 was consumed at pH 1.00, whereas 55 mL of 5 M H2SO4 was consumed at pH 1.50. Of the total uranium in the asphaltite matrix, 45.8% at pH 1.00 and 47.8% at pH 1.50 dissolved and transferred into the bioleach solution. In the bioleach liquors, the activity concentrations of natural uranium isotopes (234U, 235U, and 238U) were determined by alpha spectrometry, and measurement reliability was improved by using 232U as a tracer; values in the ranges of 13.2–23.0 Bq L−1 for 234U, 0.53–0.86 Bq L−1 for 235U, and 12.5–22.0 Bq L−1 for 238U were obtained. The higher activity concentrations in the upper-phase samples indicate that uranium interacts with petroleum-derived hydrophobic constituents, thereby affecting phase separation. Consequently, the proposed bioleaching approach demonstrates that approximately 50% of the uranium in asphaltite can be solubilized and that pH 1.00 conditions are more favorable in terms of process performance.