Kükürt dioksit ile doyurulmuş sularda kolemanitin çözünürlüğünün optimizasyonu
Optimization dissolution of colemanite in water saturated with sulfur dioxide
Yazar: HALUK KORUCU
Danışman: DOÇ. DR. ÖZKAN KÜÇÜK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Bor = Boron ; Borik asit = Boric acid ; Kolemanit = Colemanite ; Kükürt dioksit = Sulfur dioxide ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Türkiye dünyanın en büyük bor rezervlerine sahip ülkesidir. Dünya rezervlerinin %72'si Türkiye'de bulunmaktadır. Türkiye'de bulunan ticari bor rezervleri kolemanit, tinkal ve uleksittir. Bu cevherler tüvanan olarak çıkarıldıktan sonra konsantrasyon tesislerinde bir konsantrasyon işlemine tabi tutularak bor açısından zenginleştirilir.Borik asit, Türkiye'de kolemanitten sülfürik asit prosesiyle elde edilmektedir. Bu calismada borik asit elde etmek için sülfürik asit yerine kükürt dioksit gazi kullanılmıştır. Kükürt dioksit sülfürik asit üretiminde bir ara üründür. Bu bakımdan bir reaktif olarak kükürt dioksitin sülfürik asitten daha ucuz olduğu bir gerçektir. Bu çalışmada konsantre kolemanitin SO2 ile doyurulmuş sulardaki çözündürülmesinin optimizasyonu ?Taguchi Metodu? kullanılarak incelenmiştir. Denemelerde, reaksiyon sıcaklığı, katı-sıvı oranı, tane boyutu, karıştırma hızı ve reaksiyon süresi parametre olarak seçilmiştir. Deneylerin hepsinde gaz akış hızı sabit alınmıştır. Optimizasyon çalışmaları iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada elde edilen sonuçlara göre karıştırma hızı için en iyi değer 300 dev/dak olarak bulunmuş ve ikinci aşamada bu karıştırma hızı sabit tutulmuştur. Buna göre optimum şartlar, reaksiyon sıcaklığı 50oC de, tane boyutu -212+150 µm, katı sıvı oranı 0,25 g.mL-1 alınarak yapılan denemede çözeltiye geçen B2O3 %98,5 olarak bulunmuşturÇevre kirlenmesinde en önemli sektörlerden biri olan kimya endüstrisinde, çevre kirlenmesini önlemede alternatiflerden biri, belki de en önemlisi çevre dostu teknolojiler geliştirmektir. Mevcut teknolojide borik asit yanında atık olarak da jips oluşmakta, üretilen borik asit başta sülfat ve kalsiyum olmak üzere çeşitli safsızlıklar içermekte ve rafine bir ürün elde edilmesi ilave işlemler gerektirmekte ve bu da maliyeti artırmaktadır. Bu prosesin amacı atıksız çevre dostu bir sistemle sülfürik asit prosesine göre daha ucuz ve daha saf borik asit elde etmektir.

Abstract:
Turkey is the country having the largest boron reserves of the World. 72% of the world reserves is in Turkey. Commercial boron ores are colemanite, tincal and ulexite in Turkey. After these ores are mined as a row material, they are enriched in terms of boron concentration in enrichment plantsBoric acid is obtained from colemanite by the process of sulfuric acid in Turkey. In this process, sulfur dioxide gas is used to obtain boric acid, instead of sulfuric acid. Sulfur dioxide is an intermediate product in sulphuric acid production. Therefore it is clear that sulphur dioxide is cheaper than sulphuric acid as a reactant. In this study, the optimization of dissolution of concentrated colemanite in waters saturated with sulphur dioxide is investigated by using Taguchi method. In the experiments, the reaction temperature, solid-liquid ratio, particle size, mixing speed and reaction time were chosen as parameters. Gas flow rate was constant in all experiments. Optimization studies were carried out in two stages. According to the results obtained in the first stage, it is found that the best rate for the mixing was 300 rpm. In the second stage this mixing speed is kept constant. The B2O3 ratio passed into solution was 98.5% at the optimum conditions which are 50oC reaction temperature; +150-212 ?m particle size; 0,25 g.mL-1 solid-liquid ratio; 300 rpm mixing speed.One of the alternatives, even the most important one, in preventing the environmental pollution coming from the chemical industry is to develop environmently-friendly technologies. In the current process, gypsum forms as a waste matter. In addition to this, raw boric acid contains various impurities such as sulfates and calcium and their rafination is required extra processes increasing production costs. The aim of this study is to produce cheaper and purer boric acid by using a wasteless and an environmentally-friendly process in compare with sulfuric acid process.