Simitsonit (znco3)' ten çinko nitrat üretiminin optimizasyonu
Opti̇mi̇zati̇on of the producti̇on of zi̇nc ni̇trate from smi̇thsoni̇te(znco3)
Yazar: MELİKE ÜNAL
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL ABALI
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, nitrik asit çözeltisi içinde, Hakkari yöresinden temin edilen simitsonit ZnCO3) cevherindeki çinkonun çözünme koşullarının optimizasyonu Taguchi metodu yardımıyla belirlenmiştir. Optimum koşullar altında çözünen çinko miktarından yola çıkarak, üretime farklı bir bakış açısı kazandırmak amacıyla tekstil, ilaç, kimya gibi birçok sektörde kullanım alanı olan çinko nitratın üretimi amaçlanmıştır.
Çalışmanın optimum koşulları belirlemek için Taguchi' nin geliştirdiği standart deney planlarından, 5 parametre ve 5 seviyeli L25 (55) ortogonal deney tasarım planı seçilmiştir. Çözünme prosesine ait parametreler; reaksiyon sıcaklığı, katı-sıvı oranı, asit konsantrasyonu, reaksiyon süresi ve karıştırma hızı olarak belirlenmiştir. Kullanılan cevherin tanecik boyutu -200 +160 μm aralığında seçilmiştir. Yapılan deneyler sonucu çözeltiye geçen çinko derişimi, Atomik Absorpsiyon Spektrometresi (AAS) ve voltammetri cihazlarıyla tayin edilmiştir. AAS ve voltammetri cihazlarıyla elde edilen sonuçlar kıyaslanmış ve birbiriyle uyumlu olarak bulunmuştur. Taguchi metoduna göre istatistiksel hesaplamalar Minitab 16 paket programı kullanılarak yapılmıştır. 
AAS ve voltammetri analiz sonuçları baz alınarak elde edilen optimum koşullar reaksiyon sıcaklığı 50oC, katı-sıvı oranı 1/100 (g/mL), asit konsantrasyonu %15, reaksiyon süresi 60 dakika ve karıştırma hızı 1000 devir/dk (rpm) şeklindedir. Çözünme prosesinde en etkin parametre sıcaklık olup diğer parametrelerin etkisi sırasıyla karıştırma hızı, asit konsantrasyonu, reaksiyon süresi ve katı-sıvı oranı şeklindedir. Optimum çözünme koşulları altında, doğrulama deneyleri çinkonun çözünme miktarını AAS ile % 99,98, voltammetri ile %99,66 olarak göstermiştir. Taguchi metoduna göre tahmini çözünme miktarı AAS için %99,80 olurken, voltammetri için ise %99,24' dür. Bu sonuçlara göre Taguchi metoduyla hesaplanan tahmin değeri ile AAS ve voltammetri sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. 
Optimum koşullarda çinko nitrat bileşiği simitsonit cevherinden üretilmiş ve bileşiğin yapısı XRF ve XRD analizleriyle doğrulanmıştır.

Abstract:
In this study, the optimization of dissolution conditions of zinc in the smithsonite ore (ZnCO3) which was supplied from a region of Hakkari, in nitric acid solution was determined by using Taguchi method. In order to gain a different perspective of production, on the basis of the amount of zinc dissolved under optimum conditions, the production of zinc nitrate which uses in many industries as textile, pharmaceutical, chemistry is intended. 
The orthogonal array experimental design plan L25 (55) with five parameters and five levels, Taguchi's developed from the standard test plans, was chosen to determine the optimum conditions. The parameters relating to the dissolution process were determined as reaction temperature, solid-to-liquid ratio, acid concentration, reaction time and stirring speed. The particle size of the ore used was chosen in the range of –200 +160 μm. As a result of the experiments, the zinc concentration was analyzed for using Atomic Absorption Spectrometer (AAS) and voltammetric devices. The results obtained by AAS and voltammetry devices were compared and were found to be compatible with each other. For the Taguchi method, statistical calculations were performed using Minitab-16 software package.
The optimum conditions based on the results of AAS and voltammetric analysis were found as reaction temperature 50oC, solid-to-liquid ratio 1/100 (g/ml), acid concentration 15%, reaction time 60 min and stirring speed 1000 min-1 (rpm). The most significantly effective parameter in the process of dissolution is temperature and then the influence of the other parameters are determined as stirring speed, acid concentration, reaction time and solid to liquid ratio, respectively. Under the optimum dissolution conditions, verification experiments showed dissolution amount of zinc as 99.98% for AAS and 99.66% for voltammetric. Predicted dissolved quantity according to Taguchi method was found to be 99.24% for voltammetric while it was 99.80% for AAS. According these results, the prediction values were seen as consistent with the results of AAS and voltammetric.
Under optimum conditions zinc nitrate compound was produced from smithsonite ore and the compound's structure was confirmed by XRF and XRD analysis.