Sulu ortamda karbondioksit basıncı altında üleksit cevherinin çözünme kinetiği ve optimizasyonu
Dissolution kinetics and optimization of ulexite ore in aqueous medium under carbondioxide pressure
Yazar: HÜSEYİN ELÇİÇEK
Danışman: PROF. DR. MEHMET MUHTAR KOCAKERİM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kimyasal kinetik = Chemical kinetics ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Bu çalışmada, bor rezervleri içinde en önemli minerallerden biri olan üleksitin basınç altında CO2'li sulardaki çözeltilerindeki çözünme kinetiği ve optimizasyonu incelenmiştir. Çözünme kinetiği için, CO2 kısmi basıncı, sıcaklık, katı/sıvı oranı, tane boyutu ve karıştırma hızı parametre olarak seçilmiştir. Deneysel veriler ışığında üleksitin çözünme hızının, avrami model denklemi ile kontrol edildiği sonucuna varılmıştır.Optimizasyon prosesinde ise üleksitin basınç altında CO2'li sulardaki çözeltisindeki çözünmesi için optimum şartlar araştırılmıştır. Optimizasyon prosesi için basınç, reaksiyon sıcaklığı, katı/sıvı oranı, reaksiyon süresi, tane boyutu ve karıştırma hızı parametre olarak seçilmiştir. Deneysel çalışmalar sonunda optimum koşulların; basınç 20 bar, reaksiyon sıcaklığı 403 K, katı/sıvı oranı 0,20 g/ml, reaksiyon süresi 15 dak, tane boyutu -150 mesh ve karıştırma hızı 600 dev/dak olarak bulunmuştur. Nihayetinde bu şartlar altında dönüşüm kesrinin %100'e ulaştığı tespit edilmiştir.Grafiksel ve istatiksel veriler kullanarak reaksiyon kinetiğinin avrami model denklemine uyduğu belirlenmiştir. B2O3 çözünme kesri için elde edilen Aktivasyon enerjisi (E) 21,36 kj.mol-1 ve çözünme prosesini en iyi ifade eden model; olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the dissolution kinetics of ulexite, which is one of the most important mineral in boron reserves, was investigated in water saturated with CO2 under the pressure. For the dissolution kinetics; CO2 partial pressure, reaction temperature, solid-liquid ratio, particle size, and stirring speed were chosen as parameters. In the light of the experimental data; it was observed that dissolution rate controlling step of ulexite in water saturated with pressured CO2 was found to be avrami model equation.In the optimization process, optimum conditions for the dissolution of ulexite in water saturated with CO2 under pressure were investigated. For optimization process; pressure, reaction temperature, solid-liquid ratio, reaction time, particle size and stirring speed were chosen as parameters. At the end of the experimental works; optimum conditions were determined as 20 bar for pressure, 403 K for reaction temperature, 0.20 g/mL for solid-liquid ratio, 15 min for reaction time, -150 mesh for particle size and 600 rpm for stirring speed. Eventually, under these conditions, it was determined that conversion fraction was reached to 100%.By using graphical and statistical data, reaction kinetic was found to fit to avrami model equation. The activation energy (E) obtained for the dissolution rate of B2O3 was found to be 21.36 kj.mol-1 and the best model expressing the process of dissolution were determined as .