Pirit küllerinden yüksek fırına malzeme hazırlanması
Preparation of high furnace material from pyrite cinder
Yazar: NURCAN BORULU
Danışman: PROF. DR. SABRİ ÇOLAK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bağlayıcılar = Binders ; Briket = Briquette ; Liçing = Leaching ; Pirit = Pyrite

Özet:
Piritin kavrulması ile elde edilen ve pirit külü olarak adlandırılan atık, hem çevre açısından zararlıdır ve hem de yüksek oranda demir içermektedir. Pirit külü atıkları yaklaşık olarak %60-65 oranında demir içermesine rağmen; toz halinde oluşu ve bakır, kükürt gibi safsızlıklar içermesi nedeniyle yüksek fırında demir cevheri olarak kullanılamamaktadır. Bu yüzden, pirit küllerinin içerdikleri bakır metalini kazanmak ve demirin işlenmesini zorlaştıran kükürdü uzaklaştırmak gerekmektedir. Ayrıca yüksek fırında kullanılabilmesi için pirit küllerinin briketlenmesi gereklidir.Bu çalışmada; pirit külü atıklarındaki bakırın kazanılması ve kükürdün giderilmesi gerçekleştirildikten sonra, yüksek fırında demir üretimi için briket hazırlanması amaçlanmıştır. Eti Maden Genel Müdürlüğüne ait Bandırma Boraks ve Asit Fabrikalarından temin edilen pirit külü atıklarının kullanıldığı bu çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir.Çalışmanın ilk aşamasında pirit külündeki kükürt ve bakırın liçingi için liç reaktifi olarak amonyak ve oksijen seçilmiştir. Liçing verimi üzerine amonyak konsantrasyonu, toplam basınç, oksijen basıncı, katı-sıvı oranı ve liçing süresinin etkileri incelenmiştir. Optimum şartlar altında, kükürt için %97,71 ve bakır için %48,77'lik liçing verimi bulunmuştur. İkinci aşamada ise, liç işlemine tabi tutulmuş pirit külü, bağlayıcılar kullanılarak briketlenmiştir. Briketleme işleminde Ca(OH)2 ve (NH4)2CO3 bağlayıcı olarak kullanılmış ve briketleme verimi üzerine Ca(OH)2 yüzdesi, (NH4)2CO3 yüzdesi ve sıkıştırma basıncının etkileri incelenmiştir. Optimum şartlarda, 278 kg/cm2'lik ezilme dayanımına sahip ve demir endüstrisinde yüksek fırın beslemesi olarak kullanılabilecek briketler elde edilmiştir. Kükürt ve bakırın liç işlemi için ½ 25 ve briketleme işlemi için 23 faktöriyel deney tasarımı metodu kullanılmıştır. Liçing ve briketleme sistemlerinde elde edilen sonuçlardan sırasıyla aşağıdaki etkin modeller bulunmuştur.YS,e = 93,77+0,44X1+2,10X2 +1,03X3-1,34X4 +1,43X5 +0,73X12-2,73 X22YCu,e= 32,12+1,45X1+1,60X2 +2,54X3-1,92X4 +9,89X5 +3,07X12+4,79 X2 2Ee = 187,24+12,27X1+10,79X2+53,27X3+10,71X1X3

Abstract:
Roasting waste, called pyrite ash (or pyrite cinder), is both hazardous environmentally and contains in high ratio iron. Although iron content of pyrite ash is 60-65% approximately, it can not be used as an iron ore in blast furnace because of its impurities such as Cu and S. Therefore, it is necessary to recovery such as the metal such as Cu containing pyrite ashes being waste and also to send away an harmful element such as S. After realizing this operation, briquetting from pyrite ash will be suitable. In addition, it is necessary to use as a blast furnaca feed of pyrite ash.In this study, it has been aimed to prepare briquet or pellet, from pyrite ash forming huge heaps in plant land, which can be used for the production of iron in the blast furnace, and in addition to this, to recover metal such as copper and to removal sulphur. This study in which pyrite ash from Bandırma Borax and acid Plants of Eti Mine Enterprises General Menagement l be used will be performed in two stages.In first step of the work, ammonia and oxygen have been selected as leaching reagent for the leaching of copper and sulphur in the ash of pyrite. On the leaching yield of sulphur and copper, effects of parameters such as ammonia concentration, total pressure, pressure of oxygen, solid to liquid ratio and leaching time have been investigated. Under the optimum condition, the yield for leaching of sulphur and copper were found as 97,71% and 48,77% respectively. In the second stage, pyrite ash, exposed to liçing, have been briquetted using binder. Ca(OH)2 and (NH4)2CO3 have been selected as binder. On the yield of briquet, effect of parameters such as Ca(OH)2%, (NH4)2CO3 and press strength have been investigated. At the optimum condition, pyrite ash has been agglomerated. Briquets with crushing strength of 278 kg/cm2 could be obtained which were suitable for use as a blast furnace feed in the iron production industry. For leaching of copper and sulphur, ½ 25 and for briquetted 23 factorial experimental design method have been used. The following active models have been found from obtained results for leaching and briquetted systems, respectively.YS,e = 93,77+0,44X1+2,10X2 +1,03X3-1,34X4 +1,43X5 +0,73X12-2,73 X22YCu,e = 32,12+1,45X1+1,60X2 +2,54X3-1,92X4 +9,89X5 +3,07X12+4,79 X2 2E.e = 187,24+12,27X1+10,79X2+53,27X3+10,71X1X3