K-feldspat cevherlerinden potasyum tuzlarının alternatif katkı maddeleri ile kazanımı
Extraction of potassium salts from K-feldspar ores with alternative additives
Yazar: TÜLAY TÜRK
Danışman: PROF. DR. MURAT OLGAÇ KANGAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Cevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cevher Hazırlama Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Potasyumlu gübreler = Potassium fertilizers

Özet:
Ülkemizde önemli ihracat kalemlerinden biri olan feldspat yerkabuğunda yaygın rezerve sahiptir. Temel kullanım alanları arasında seramik ve cam endüstrileri gelmektedir. Rutil, demir ve titan gibi safsızlıklar ile birlikte bulunan feldspat cevherinin işletilebilir rezerve sahip olmak için demir içeriğinin belirli bir miktar altında olması gerekmektedir. Ülkemizde üretimi yapılan Na-Feldspat ve K-Feldspat yatakları Çoğunlukla Aydın, Muğla, Manisa ve Kütahya illerinde bulunmaktadır.
Son zamanlarda üzerinde birçok çalışma yapılan potas üretimi için potasyum feldspat mineralleri en uygun potasyum kaynağı olarak bulunmaktadır. Potasyum tuzlarının genel olarak tanımlanmasında kullanılan potas, gübre endüstrisinde çok önemli bir paya sahiptir. Potasyum bitki gelişimi için gerekli olan 4 ana elementten biridir. Potasyumlu gübreler toprak kalitesini arttırarak bitkilerin birçok biyolojik, fizyolojik ve metabolik işlevinde yardımcı olmaktadır. Potas üretimi göllerden yapılacağı gibi geleneksel madencilik yöntemleri ve çözelti madenciliği uygulanarak da üretilebilmektedir. Bunların yanı sıra yüksek K2O içeriğine sahip olan feldspat numuneleri ile çeşitli katkı maddeleri kullanılarak ısıl işlem ve sonrasında çözündürme (liç) işlemlerinin uygulandığı birçok çalışma bulunmaktadır. Yapılan bütün çalışmalar laboratuvar çaplı olup bu konuda çalışan bir tesis bulunmamaktadır.
Bu tez kapsamında Kırşehir-Buzlukdağ Bölgesi'nde bulunan yüksek muskovit içeren K-Feldspat cevherinden çeşitli katkı maddeleri kullanılarak ekonomik bir şekilde potasyum klorür eldesi üzerine çalışılmıştır. Tez kapsamında CaCl2, NaCl, MgCl2, CaCO3 ve CaSO4 katkı maddeleri kullanılarak çeşitli kombinasyonlar ile deneyler gerçekleştirilmiştir.
Yapılan deneyler ile CaCl2 tuzu kullanılarak %88,42 potasyum çözünme verimi elde edilirken CaSO4-NaCl karışımı ile %92,98 potasyum çözünme verimine ulaşılmıştır. CaCl2 tuzu kullanılarak yapılan deneylerde 1:1,5 Feldspat:CaCl2 oranı ve 850 °C ısıl işlem sıcaklığı optimum koşullar olarak belirlenmiştir. CaSO4-NaCl karışımı ile yapılan deneylerde ise 1:1,25:1,5 Feldspat:CaSO4:NaCl oranı ve 1000 °C ısıl işlem sıcaklığı ile en yüksek verim elde edilmiştir. Yapılan diğer karışımlar ile olumlu sonuçlar elde edilememiştir. 
Tez kapsamında çoğunlukla ısıl işlem şartları üzerine çalışılmıştır ve liç prosesi için koşullar sabit tutulmuştur. Elde edilen optimum sonuçlar baz alınarak yapılan maliyet hesabında CaCl2 tuzu yerine kullanılabilecek CaSO4-NaCl karışımının daha ekonomik olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Feldspar, one of the important export items in our country, has widespread reserves in the earth's crust. Its main areas of use are ceramic and glass industries. The iron content of feldspar ore with impurities such as rutile, iron and titanium must be below a certain amount in order to have an exploitable reserve. N-Feldspar and K-Feldspar deposits produced in our country are mostly located in Aydın, Muğla, Manisa and Kütahya provinces. 
Potassium feldspar minerals are found as the most suitable potassium source for potash production, on which many studies have been conducted recently. Potash, which is used in the general definition of potassium salts, has a very important share in the fertilizer industry. Potassium is one of the four essential elements for plant growth. Potassium fertilizers increase soil quality and help plants in many biological, physiological and metabolic functions. Potash production can be made from lakes, as well as by applying traditional mining methods and solution mining. In addition to these, there are many studies in which feldspar samples with high K2O content and roasting using various additives and then dissolving (leaching) are applied. All studies are laboratory-scale and there is no facility working on this subject. 
Within the scope of this thesis, it has been studied to obtain potassium chloride economically by using various additives from high muscovite containing K-Feldspar ore in Kırşehir-Buzlukdağ Region. Within the scope of the thesis, experiments were carried out with various combinations using CaCl2, NaCl, MgCl2, CaCO3 and CaSO4 additives. 
With the experiments performed, 88.42% potassium dissolution efficiency was obtained by using CaCl2 salt, while 92.98% potassium dissolution efficiency was achieved with CaSO4-NaCl mixture. In experiments using CaCl2 salt, 1:1.5 Feldspar: CaCl2 ratio and 850 °C roasting temperature were determined as optimum conditions. In experiments with CaSO4-NaCl mixture, the highest efficiency was obtained with 1: 1.25:1.5 Feldspar: CaSO4: NaCl ratio and 1000 °C roasting temperature. Positive results could not be obtained with other mixtures. 
Within the scope of the thesis, mostly the roasting conditions were studied and the conditions for the leaching process were kept constant. It was determined that CaSO4-NaCl mixture, which can be used instead of CaCl2 salt, is more economical in cost calculation based on the optimum results obtained.