Tinkal cevherinden nitrik asit kullanarak borik asit üretim prosesinin geliştirilmesi
Developing of the production process of boric acid from tincal ore by using of nitric acid
Yazar: AYŞENUR YORULMAZ
Danışman: PROF. DR. AHMET NUSRET BULUTCU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Borik asit = Boric acid ; Matematiksel modelleme = Mathematical modelling ; Tinkal = Tincal

Özet:
Borik asit endüstride en çok kullanılan bor ürünlerinden biridir. Borakstan, kernitten, kolemanitten, üleksitten, datolitten, aşaritten ve boraks ihtiva eden göl sularından çeşitli metodlarla elde edilip, granüle veya kristalize olarak pazarlanmaktadır. Türkiye'de borik asit, kolemanitin sülfürik asit ile reaksiyonu sonucu üretilmektedir. Bu prosesin sakıncalı yanı; oluşan jipsin cevherden gelen kil mineralleri ile kirlenmesi ve ekonomik bir değer taşımamasıdır. Borik asit üretiminde tinkal kullanıldığında yan ürün olarak kullanılan asitin cinsine bağlı olarak yüksek çözünürlüklü sodyum tuzları oluşmaktadır. Tinkalden H2SO4, HCl ve CO2 kullanımı ile borik asit üretim prosesleri mevcuttur. Tinkalden HNO3 kullanımı ile H3BO3 ve NaNO3 üretim prosesinin detayları üzerinde şimdiye kadar çalışılmamıştır. NaNO3'ün gübre olarak ciddi bir ekonomik değere sahip olması böyle bir üretim prosesinin oldukça avantajlı olabileceğini göstermektedir. Bu çalışmanın temel amacı tinkalden borik asit ve sodyum nitrat üretim prosesi için NaNO3-H3BO3-H2O katı-sıvı faz dengesinin incelenmesidir. Literatürde bu üçlü sistemle alakalı herhangi bir bilgi mevcut olmadığından öncelikle NaNO3-H3BO3-H2O sisteminin, 40oC ve 80oC sıcaklıklarındaki katı-sıvı faz dengeleri çıkartılmıştır. Elde edilen faz diyagramı yardımıyla ideal üretim prosesi tasarlanmıştır. Deneysel veriler veya deneyimler ışığında bir takım kabuller  yapılarak gerçek proses koşulları belirlenmiş, sistemin matematiksel modellemesi yapılarak tinkalden borik asit ve sodyum nitrat üretim prosesi oluşturulmuştur.

Abstract:
Boric acid is one of the well known products of boron which is commonly used in industry. It can be produced by various methods from various boron minerals, such as borax, kernite, colemanite, ulexite, datolite, asharite and from lake water that contains borax. Boric acid production in Turkey is based on the reaction of colemanite and sulfuric acid. Because of impurity problem of gypsum resulting from the side minerals in the ore, it does not have any economic value and this is undesirable side of this process. With the use of tincal in the production of boric acid, high soluble sodium salts are formed as byproduct depending on the type of used acid. Boric acid production processes from tincal by using of H2SO4, HCl and CO2  are available. H3BO3 and NaNO3 production from tincal by using of HNO3 is an unexamined process so far. The significant economical value of NaNO3 as a fertilizer implies such a production process can be advantageous. The primary purpose of this study is to investigate solubility behaviour of NaNO3-H3BO3-H2O system at equilibrium condition. Owing to the fact that absence of any data releated with this three component system, experiments have been done primarily to obtain phase equilibrium at 40 oC ve 80 oC. Afterwards actual process conditions has been determined by making some assumptions based on experimental data and experience. Production process of boric acid and sodium nitrate from tincal has modelled mathematically and proposed.