Atık rodyum kaplama çözeltilerinden metal sementasyonu ile rodyum kazanımı
Recovery of rhodium from waste plating solutions by cementation with metals
Yazar: EMRE YAVUZ
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Rodyum = Rhodium ; Sementasyon = Cementation

Özet:
Rodyum (Rh) platin grubu metaller arasında yer alıp, genellikle mücevher kaplamacılığında, optik, yansıtıcı ve katalitik özelliklerinden dolayı otomotiv ve uzay sanayinde, elektronik sanayinde, ilaç sanayinde, organometalik alaşımların üretiminde ve ayrıntıları bilinmeyen gizli bazı proseslerde kullanılmaktadır. Yer kabuğunda çok az miktarda bulunmasından ve önemli endüstrilerde kullanılmasından dolayı rodyum bir hayli pahalı bir metaldir.Ülkemizde rodyum genellikle kuyumculuk sektöründe kaplama amaçlı kullanılır ve bu endüstri kolunun atıklarının büyük bir kısmı kanalizasyonlara verilmektedir. Rodyum kaplama (rodaj) elektrolitlerinden kaynaklanan rodyumlu atık çözeltilerden rodyum geri kazanımı ve tekrar kaplama çözeltisi haline getirilmesi, ülkemiz kaynaklarının boşa harcanmaması ve dışa bağımlılığın azalması açısından büyük önem taşımaktadır.Özellikle altın mücevherlerin gümüş rengi ve parlaklığı kazanması amacıyla kullanılan sülfat esaslı 2 g/l Rh3+ içeren çözeltilerin işletme koşullarına bağlı olarak konsantrasyonlarının 0,05-0,4 g/l Rh3+ aralığına ulaştığında, rodyum iyon konsantrasyonunun düşüklüğü, banyo bileşiminin yükselen asit konsantrasyonu, kaplama renginin kararması, kaplama sonrasında lekelenmelerin oluşması ve bunun sonucunda kaplama elektrolitinin artık kaplama çözeltisi olarak kullanımına son verilmesini gerektirir.Bu çalışmada atık çözelti bileşiminde bulunan rodyumun sementasyon yoluyla geri kazanılması ve proses parametrelerinin optimum aralığının belirlenmesine çalışılmıştır. Çalışma kapsamında rodyum geri kazanımına yönelik olarak, ön analizler tamamlandıktan sonra, rodyumun çinko ve demir tozlarıyla sementasyon verimleri çeşitli koşullar altında incelenmiştir.Deneyler sonucunda proses parametrelerinin etkileri grafiksel olarak elde edilmiş ve sonuçlar değerlendirilerek işletmelerdeki rodyum geri kazanım verimini iyileştirilmeye yarayacak tedbirler geliştirilmiştir.Yapılan deneylerde değiştirilen parametreler; sementatör miktarı, çözeltinin sıcaklığı, karıştırma süresi ve karıştırma hızlarıdır. Çinko tozu ile yapılan deneylerde elde edilen en yüksek sementasyon verimi 96 mg çinko tozu ile, 80°C'de, 30 dakika karıştıma sonucu % 93,27 olarak belirlenmiştir. Demir tozu ile sementasyon deneylerinde ise en yüksek sementasyon verimi 400 mg demir tozu ile 80°C'de, 30 dakika karıştırma sonucu % 96,27 olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
Rhodium is a member of platinum group metals (PGM?s), and generally used in jewelery plating, automotive and space industry due to it?s excellent optical, reflective and catalytic properties, electronic industry, medical industry, production of organometallic alloys, and in secret applications of which details have not been known. Rhodium is currently the most expensive metal because of the low concentration on earth crust, and its applications in a very important processes.Rhodium is generally used in jewellery plating industry in Turkey and the wastes are draining to the sewerage systems. To protect the source of our country and to reduce the dependence on foreign resources, recovery of rhodium from waste plating solutions, and use them again for a plating solution is very crucial.Especially for the purpose of getting white and shiny surface, the sulfate based rhodium solutions which have 2 g/l Rh3+ concentration, are used. However, if the concentration of these plating solutions decreases to 0.05-0.4 g/l Rh3+ and the acid concentration increases then the plated rhodium become darker and covered with stains. Thus the plating solution is discarded.In this project, the recovery of rhodium by sementation method, and the optimum parameters were investigated. After the preliminary experimentation, the sementation of rhodium were investigated in detail.The effect of parameters on rhodium sementation were determined according to the data obtained from the experiments and attemped to enhance the recovery efficiency in some recycling facilities.Parameters that have been investigated during the experimentation are quantitiy of the cementator, temperature of solution, agitation time and agitation rate. The highest precipitation efficiency were found to be 93.27 % with 96 mg zinc powder at 80°C after 30 minutes. And the highest precipitation efficiency achieved using 400 mg iron powder was found to be 96.27% at 80°C after 30 minutes.