Elbistan linyitlerinin ağır metal içeriğinin asit özütleme ile giderilerek organik gübre hammaddesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usage of Elbistan lignites as organic fertilizer raw material by removing its heavy metal content by acid leaching
Yazar: ZEYNEP UYGUR
Danışman: PROF. DR. ZÜMRİYE AKSU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Ülkemizin katı fosil yakıt rezervinin çok büyük bir kısmını linyit kömürü oluşturmaktadır. En önemli linyit rezervlerimiz Afşin-Elbistan' da bulunmaktadır. Düşük kalorili olan Elbistan linyitleri yakıt amaçlı olarak çok değerli olmasalar da, içerdikleri yüksek humus nedeni ile organik gübre üretimi açısından önem arz etmektedir. Ancak yapılan araştırmalar bu kömürlerin içeriğinde yüksek miktarlarda bor, arsenik, kadmiyum, nikel gibi ağır metal iyonlarının da bulunduğunu ve bu nedenle bu linyitlerin doğrudan tarımda kullanılamayacağını göstermektedir.Tez çalışmasının amacı asit özütleme yöntemi ile Elbistan linyitlerinden bor, arsenik, kadmiyum, nikel gibi ağır metal iyonlarının en yüksek giderimi ve bu arada kömürün humik madde içeriğinin arttırılması ve en az organik ve hümik madde kaybının sağlanacağı optimum parametrelerin saptanması ve bu yeni organik gübre hammaddesinin tarımda kullanılabilirliliğinin araştırılmasıdır. Bu amaçla elementel analizi yapılarak yapısı tanımlanan kömür numuneleri, öğütülerek boyut analizi yapıldıktan sonra sülfürik ve nitrik asitlerle özütlenerek, kömürden ağır metal giderimine ve hümik asit içeriğinin değişimine asit türü, partikül boyutu, sıcaklık, katı/özütleme sıvısı oranı ve özütleme süresinin etkileri araştırılmıştır.Çalışmalar sonucunda nitrik asit ile 100 µm' den küçük partikül boyutuna sahip kömür numuneleriyle 1/30 katı/özütleme sıvısı oranında, 75°C' da, 400 rpm karıştırma hızında çalışıldığında, 180 dakikalık özütleme süresi sonunda kömürden metal gideriminin en yüksek olduğu, kömürün hümik madde içeriğinin ise önemli ölçüde arttığı gözlenmiştir. Belirlenen optimum çalışma koşullarında elde edilen gübre hammaddesinin tarımsal olarak kullanılıp kullanılamayacağı sera denemeleriyle mısır bitkisi üzerinde araştırılmış ve gübre hammaddesinin bitkinin gelişmesini desteklediği saptanmıştır. Ayrıca atık özütleme sıvısının adsorpsiyon yöntemiyle geri kazanımı araştırılmıştır.

Abstract:
The huge amount of solid fossil fuel reserve of our country is constituted as lignite. The most important lignite reserve of Turkey is found in Afşin-Elbistan. Although the low-grade Elbistan lignites are not useful for fuel purpose, they are important for organic fertilizer production due to their high humus content. However the investigations indicated that these coals contain excess amounts of heavy metal ions, such as, boron, arsenic, cadmium, nickel, etc, so they could not be used directly in agriculture.The aim of this thesis is to determine the optimum parameters for maximum removal of the heavy metal content of Elbistan lignites by acid leaching, meanwhile to increase the humic material content and minimum humic material lost of the lignites and to investigate the usage of new material for agricultural purpose. For this purpose, the structure of the lignite samples was defined by elemental analysis. After grinding, screen analysis was performed, and then nitric and sulphuric acids were used for acid extraction. The effects of acid type, particle size, temperature, solid/extraction liquid ratio and duration of the extraction on heavy metal removal and variation of humic acid content were investigated.At the end of the studies it was observed that maximum heavy metal removal and an important increase in humic material content were detected by nitric acid extraction with the particles smaller than 100 µm, at 400 rpm stirring rate, at 75°C leaching temperature and at 1/30 solid/extraction liquid ratio in 180 min extraction duration. Finally the new raw material of organic fertilizer produced at optimum conditions was tested whether it can be used for agricultural purpose. The experiments performed with corn plant in glasshouse showed that this raw material supported the corn plant growth. Furthermore the recovery of waste extraction liquid by adsorption method was investigated.