Elektrik ark ocağı baca tozundan çinko metalinin hidrometalurjik yöntemlerle kazanılması
Recovery of zinc metal from electric arc furna flue dust using hydrometallurgical methods
Yazar: ESRA ERDOĞAN NAKİPOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MELTEM YILDIZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde sanayileşmenin hızla artması, endüstriyel atıkların çevreye olumsuz etkileri ve ekonomik zararlar bu atıkların geri dönüşüm ile değerlendirilmesini gerekli kılmaktadır.
Demir çelik sektöründe elektrikli ark ocaklarının atıklarından olan baca tozunda demir, kurşun, çinko, kadmiyum, arsenik vb. yüksek ekonomik değere sahip geçiş metalleri bulunmaktadır. Baca tozunun içeriğinde bulunan bu ağır ve toprak kirletici metallerin çevreye olan zararları, birçok endüstri tesisinde hammadde olarak kullanılması ve ekonomik değerleri bu metallerin geri kazanılması konusunda çalışmaların artmasını sağlamıştır.
Pirometalurjik ve hidrometalurjik yöntemler metallerin geri dönüşümünde sıklıkla kullanılmaktadır. Çalışmamızda hidrometalurjik yöntemlerle elektrik ark ocağı baca tozundan çinkonun metal olarak kazanılması amaçlanmıştır. EAO baca tozunda bulunan çinkoyu geri kazanmak için yapılan liç işleminde uygun çözücüyü belirlemek amacıyla amonyum klorür, sulu amonyum klorür ve amonyak çözeltisi, amonyum karbonat, amonyum sülfat çözeltileriyle literatürde belirlenen optimum koşullarda (65 ⁰ C sıcaklık, 1:6 baca tozu/çözelti, 1 atm basınç, 600 rpm karıştırma hızı ve 100 dakika) liç işlemi gerçekleştirilmiştir. 24 saat boyunca süzme işleminden sonra liç çözeltilerinin ICP cihazında spektrometrik analizleri yapılmıştır. Sonuçlara göre en yüksek liç verimi amonyum sülfat ile yapılan liç işleminde sağlanmıştır. Amonyum sülfat ile uygulanan sistematik liç deneyleriyle en yüksek liç verimini sağlayan konsantrasyon, sıcaklık, karıştırma hızı, katı-sıvı oranı ve liç süresi gibi optimum parametreler belirlenmiştir. EAO baca tozunda bulunan çinkonun geri kazanımında %90,1'lik liç verimi 100 ⁰C sıcaklıkta 600 rpm karıştırma hızında 1/6 katı-sıvı oranıyla 90 dk. boyunca uygunan liç işleminde sağlanmıştır.

Abstract:
Today, the rapid increase in industrialization, the negative effects of industrial wastes on the environment and economic losses make it necessary to recycle these wastes. Iron, lead, zinc, cadmium, arsenic, etc. are contained in flue dust, which is the waste of electric arc furnaces in the iron and steel industry. There are transition metals with high economic value. The environmental damage of these heavy and soil polluting metals contained in chimney dust, their use as raw materials in many industrial facilities, and their economic value have led to increased studies on the recovery of these metals. Pyrometallurgical and hydrometallurgical methods are frequently used in the recycling of metals. In our study, it was aimed to recover zinc as metal from electric arc furnace flue dust by hydrometallurgical methods. In order to determine the appropriate solvent in the leaching process to recover the zinc contained in EAF flue dust, ammonium chloride, aqueous ammonium chloride and ammonia solution, ammonium carbonate, ammonium sulfate solutions were used under optimum conditions determined in the literature (65 ⁰ C temperature, 1:6 flue dust/solution, 1 atm pressure, 600 rpm stirring speed and 100 minutes) leaching process was carried out. After filtration for 24 hours, spectrometric analysis of the leach solutions was performed on the ICP device. According to the results, the highest leaching efficiency was achieved in the leaching process with ammonium sulfate. Through systematic leaching experiments performed with ammonium sulfate, optimum parameters such as concentration, temperature, mixing speed, solid-liquid ratio and leaching time that provide the highest leaching efficiency were determined. The leaching efficiency of 90.1% in the recovery of zinc contained in EAF flue dust was achieved in 90 minutes at 100 ⁰C temperature, 600 rpm stirring speed, with a 1/6 solid-liquid ratio. It was provided in the appropriate leaching process throughout.