Aydıncık/içel dolomitlerinden magnezyum oksiklorit (Mgx(OH)yClznH2O)  hazırlanması
Preparation of magnesium oxychloride (Mgx(OH)yClznH2O)  from Aydıncık/İçel dolomites
Yazar: MAHMUT ALTINER
Danışman: PROF. DR. MEHMET YILDIRIM
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu doktora çalışmasında Aydıncık/İçel bölgesinden alınan dolomit (CaMg(CO3)2) cevherinden hidrometalurjik ve pirometalurjik yöntemler ile çöktürülmüş kalsiyum karbonat (ÇKK), magnezyum oksit (MgO) ve magnezyum klorür (MgCl2) üretimi amaçlanmış ve elde edilen MgO, MgCl2 ve H2O'un değişik mol oranlarında kompleks reaksiyonu sonucunda Magnezyum Oksiklorit (MOC, Mgx(OH)yClznH2O) üretilmiştir. Elde edilen ürünlerin karekteristlik özellikleri XRF, XRD, SEM, FTIR, tane boyut dağılımı, yaş kimyasal analiz, beyazlık testleri ile belirlenmiştir.
İlk aşamada dolomit cevherinin HCl ile özütlenmesinde numune tane boyutunun, asit/dolomit oranının, , karıştırma hızının, reaksiyon süresi ve sıcaklığının etkileri araştırılmıştır. Özütleme reaksiyon derecesi ve hız sabiti oransal yaklaşım yöntemiyle belirlenmiştir. Ayrıca, özütleme reaksiyonu sırasında açığa çıkan CO2 bir sonraki aşamada kullanılmak üzere gazometre tankında depolanmıştır. 
Karbonizasyon aşamasında, özütleme işlemi ile elde edilen çözeltinin içerdiği Ca2+ iyonlarının ÇKK şeklinde çöktürülmesi için Mg(OH)2 miktarının, reaksiyon sıcaklığı ve süresinin, CO2 besleme hızının ve Mg2+/Ca2+ oranının etkileri araştırılmıştır. Saf aragonit kristallerinden oluşan ÇKK üretimi için, saf kalsit kristallerinden oluşan ÇKK üretimine göre daha özgü deney şartlarının gerekli olduğu ortaya konmuştur. Deney sonunda pirohidroliz işlemlerinde kullanılacak olan Mg2+ yönünden zengin çözelti elde edilmiştir. 
Mg2+ yönünden zengin çözeltiden kontrollü buharlaştırma ve pirohidroliz işlemleri ile MgCl2 ve MgO tanecikleri üretilmiştir. Pirohidroliz testlerinde uygulanan deneysel aşama sayısının, reaksiyon süresinin, sıcaklığının MgO elde edilmesine olan etkileri ortaya konmuştur. Bu aşamada açığa çıkan klor gazı, yoğuşturma ünitesinde HCl olarak geri kazanılmıştır. Deneylerde elde edilen MgO tanecikleri, periklas minerali olarak tanımlanmıştır. Ancak, nano boyutlara sahip MgO taneciklerinin üretimi için iki aşamalı pirohidroliz işlemi uygulanmalıdır.
Son aşamada, farklı oranlarda hazırlanan MgO/MgCl2 ve H2O/MgCl2 karışımlarının, MOC çimentonun yapısına ve fiziksel özelliklerine olan etkileri araştırılmıştır. En iyi şartlarda üretilen MOC çimentoya fosforik asit (H3PO4) ilave edilerek suya karşı dayanım özelliği arttırılmıştır. Ayrıca, farklı oranlarda genleştirilmiş perlit ya da vermikülit MOC çimento ile karıştırılmıştır. Böylece, MOC çimentonun birim hacim ağırlığı ve ısıl iletkenlik katsayısı değerlerinin düşmesi sağlanmıştır.
Sonuç olarak, bu çalışma ile dolomit cevherinden son yıllarda inşaat sektöründe yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanan MOC çimentonun üretilebildiği ortaya konmuştur. Ayrıca, endüstride birçok alanda kullanılan ÇKK, MgO, CO2 ve MgCl2 yan ürün olarak elde edilmiştir.

Abstract:
The purpose of this doctorate study is to produce the precipitated calcium carbonate (PCC), magnesium oxide (MgO) and magnesium chloride (MgCl2) from dolomite ore (CaMg(CO3)2) collected from Aydincik/Icel region via hydrometallurgical and pyrometallurgical processes. Then, Magnesium Oxychloride (MOC, Mgx(OH)yClznH2O) was produced as a result of the complex reaction between MgO, MgCl2 and H2O in various molar ratios. The characteristic properties of products obtained from each stage were determined using XRF, XRD, SEM, FTIR, particle size distribution, wet chemical analysis and whiteness methods.
At the first stage, influences of particle size, acid/dolomite ratio, stirring speed, reaction time and temperature on the dissolution of dolomite ore in HCl were investigated. The reaction order and rate constant of dissolution reaction were determined using fractional life method. CO2 released during the dissolution reaction was collected and stored in a gasometer tank in order to use in the following stage. 
In the carbonation stage, effects of Mg(OH)2 amount, reaction temperature and time, CO2 flow rate and Mg2+/Ca2+ ratio were investigated in order to precipitate Ca2+ ions as PCC in the solution obtained from the leaching stage. It was revealed that more specific experimental conditions are needed to produce PCC having pure aragonite crystals in comparison with the pure calcite production. Mg2+ rich solution was obtained via solid/liquid separation for the use in the pyrohydrolysis process 
MgCl2 and MgO particles were produced via controlled evaporation and pyrohydrolysis processes from Mg2+ rich solution. In the pyrohydrolysis process, effects of experimental stages, reaction time and temperature on the production of MgO were revealed. Chlorine gas released in this process was recovered as HCl in the condensation unit. MgO particles obtained from each experiment were identified as periclase mineral. However, two stage pyrohydrolysis process should be conducted in order to produce nano MgO particles.
At the final stage, influences of MgO/MgCl2 and H2O/MgCl2 blends prepared in various molar ratios on the structure and physical properties of MOC cement were investigated. The strength of MOC cement prepared at the best conditions against the water was improved with phosphoric acid (H3PO4) addition. Moreover, expanded perlite or vermiculite in various ratios was mixed with the MOC cement. Therefore, bulk density and thermal conductivity coefficient properties of the MOC cement were decreased.
As a result, it was demonstrated that MOC cement, used in the construction industry in recent years, can be produced from dolomite ore. Furthermore, PCC, MgO, CO2 and MgCl2 used in many industrial applications were obtained as by-products.