Kolemanitten borik asit üretim prosesinin optimizasyonu
Optimization of boric acid production process from colemanite
Yazar: MEHTAP ÖZEKMEKCİ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇOPUR
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Borik asit = Boric acid ; Kolemanit = Colemanite

Özet:
Kolemanitten borik asit üretiminde en önemli sorun, kolemanit cevheri içerisindeki yan minerallerin reaksiyon ortamında bozunarak safsızlık oluşturmasıdır. Özellikle yüksek çözünürlüklü safsızlıkların çözelti içerisinde konsantrasyonları artmakta ve bu durum ürün kalitesinin düşmesine sebep olmaktadır.
Bu çalışmanın amacı reaksiyonun propiyonik asit katkılı ortamda gerçekleştirerek, uygun proses koşullarının belirlemektir.
Kolemanitin propiyonik asitli ortamda gerçekleşen üretim prosesinin optimizasyonu Taguchi metodu kullanılarak incelenmiştir. Reaksiyon sıcaklığı, reaksiyon süresi, pH ve propiyonik asit konsantrasyonu deney parametreleri olarak seçilmiştir. Optimizasyon deneyleri kesikli reaktörde gerçekleştirilmiş ve optimum çalışma şartları belirlenmiştir. Taguch'nin "daha küçük daha iyi" performans kriteri kullanılarak optimum çalışma koşulları reaksiyon süresi 90 dakika, sıcaklık 80 ºC, pH 3,5, ve propionik asit konsantrasyonu %25 olarak bulunmuştur. Borik asit içerisindeki safsızlıklarda azalma gözlemlenmiştir. Optimum şartlarda %99,6 saflıkta borik asit elde edilmiştir.
Optimum çalışma koşulları kullanılarak seri deneyler yapılmıştır. Bu seri deneylerde elde edilen borik asit içersindeki SO4 ve Mg safsızlıkları sırasıyla 1. reaktörde 33,4 ve 141,1 ppm, 2. reaktörde 38 ve 148,2 ppm 3. reaktörde 25,8 ve 158,4 ppm ve son olarak 4. Reaktörde 33,3 ve 160,8 ppm olarak bulunmuştur.
Bu çalışmada, propionik asit varlığında, alternatif bir borik asit üretim prosesi geliştirilmiştir.

Abstract:
The most important problem for the production of boric acid from colemanite ore is the decomposition of side minerals in colemanite ore in the reaction conditions, which cause impurity problems. Especially, the concentration of soluble impurity is increasing and this situation leads to decreasing product quality.
The aim of this study is by performing the reaction in the presence of propionic acid, to determine proper process conditions.
The taguchi method was used to determine optimum conditions for the production process of boric acid from colemanite ore in propionic acid solutions. Reaction temperature, reaction time, pH and the concentration of propionic acid have been selected as parameters of experiment. The optimization experiments have been carried out two times in a batch reactor and optimum condition was determined. The desired result is to minimize to impurity so that Taguchi's "the smaller the better" performance formula was used. The optimum conditions were found as follows; reaction time 80 min, reaction temperature 90 ºC, pH, 3,5 and the concentration of propionic acid 25%. It was observed that, the impurity in boric acid decreased. Under these optimum conditions, ıt was found that boric acid purity was %99.6.
Series experiment was carried out by using optimum experiment conditions. . In these series experiments the impurity of SO4 and Mg in the obtained boric acid repectively was found to be33,4 and 141,1 ppm for the first reactor, 38 and 148,2 ppm for the second reactor, 25,8 and 158,4 for the third reactor and lastly 33,3 and 160,8 ppm for the fourth reactor.
In this study, an alternative boric acid production process has been developed in the presesence of propionic acid.