Mardin-Mazıdağı fosfat kayası ile baca gazı desülfürizasyonunda elde edilen ürünün zenginleştirilmesi ve sülfürik asitte çözünürlüğünün incelenmesi
The upgrading of the product that was obtained by the desulfurization of Mardin-Mazıdağı phosphate rock with flue gas and the investigation of its resolution in H2SO4 solutions
Yazar: MELİKE SINIRKAYA
Danışman: DOÇ. DR. KADİR ÖZER
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Fosfat kayası = Phosphate rock ; Kalsinasyon = Calcination ; Kükürt giderme = Desulfurization ; Zenginleştirme = Enrichment ; Çözünme = Dissolution

Özet:
Bu çalışmada, Mardin-Mazıdağı fosfat kayasının akışkan yatakta baca gazı bileşimine benzer model bir gaz karışımı (%0-20 CO2, %0,3 SO2, %4 O2 ve geri kalanı N2) ile eş zamanlı kalsinasyon ve sülfatlanma üzerine sıcaklık, CO2 konsantrasyonu ve tane boyutunun etkisi incelendi. Sıcaklığın artışı ile hem kalsinasyon hem de sülfatlanmada artış gözlendi. CO2 konsantrasyonunun artışı ile kalsinasyonda azalma görülmesine rağmen sülfatlanmada artmalar meydana geldi. Daha sonra fosfat kayasının P2O5'ce zenginleştirilmesi akışkan yatakta sülfatlanan, sülfatlanma sonrası kül fırınında tam kalsine edilen ve sülfatlanma sonrası serbest CaO'in su içerisinde Ca(OH)2 olarak uzaklaştırılması ile elde edilen örneklerde incelendi. Ham fosfat kayasında %23,27 olan P2O5 bu işlemler sonucunda %35'e kadar zenginleştirildi. Son aşamada ise ham ve sülfatlanmış örneklerin H2SO4'de çözünürlüğü üzerine sıcaklık ve H2SO4 konsantrasyonunun etkisi incelendi. Sonuçta, her iki parametrenin artışı ile çözünmenin arttığı gözlendi. Ham fosfat kayasının çözünmesi esnasında belirli bir süreden sonra reaksiyonun durduğu görülmektedir. Fakat sülfatlı örneklerin çözünmesinde reaksiyon hızlarının başlangıçta ham örneğe göre daha yavaş olmasına rağmen ilerleyen sürelerde reaksiyonun devam ettiği tespit edildi.

Abstract:
In this study, the effects of temperature, CO2 concentration and particle size on simultaneous calcination and sulfation of Mardin-Mazıdağı phosphate rock in fluidized bed reactor using a reaction gas similar to the flue gas composition which contained (0-20%CO2, 0,3%SO2, 4%O2 ve balance N2) were examined. It was observed that both the calcination and sulfation conversion increased with increasing temperature. Although the calcination rate decreased with increasing CO2 concentration, sulfation rate increased. After that , the thermal upgrading of Mazıdağı (Turkey) phosphate rock from the point of P2O5 were investigated in samples, which were obtained by being sulfated in fluidized bed, by being completely calcined in ash- furnace after the sulfation, and by removing free CaO as Ca(OH)2 in water after sulfating. As a result of these procedures, P2O5 that could be 23,27%in raw ore could be enriched up to level of 35%. And in the last stage, the effects of the temperature and sulfuric acid concentration on the dissolution of the raw and sulfated samples in sulfuric acid solution were examined. In conclusion, It was observed that the dissolution increased with the increase in both of the parameters. It was determined that the reaction finished after a time during the dissolution of the raw phosphate rock but the reaction continued as the time passed although the reaction rates were slower in the dissolution of the sulfated samples than those of the raw samples at the beginning.