Biyoliç yöntemi ile kaolenden demirin uzaklaştırılması
Removal of iron from kaolin by bioleaching method
Yazar: OLCAY KALE
Danışman: PROF. DR. HASAN ÇİFTÇİ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Biyoliçing = Bioleaching ; Kil mineralleri = Clay minerals

Özet:
Kaolen, kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre çeşitli endüstrilerde (seramik, kağıt, boya vs.) kullanılan önemli bir hammaddedir. Kaolenler doğada saf halde bulunmazlar ve içlerinde çeşitli safsızlıkları barındırırlar. Demir, kaolendeki önemli safsızlıklardan biridir. Kaolende demir oksitlerin bulunması, rengini olumsuz yönde etkiler ve kaolenin parlaklığını ve refrakterliğini azaltır. Bu nedenle kaolenin çeşitli endüstrilerde kullanılabilmesi için demir içeriği azaltılmalıdır. Kaolenden safsızlıkların uzaklaştırılması için fiziksel, kimyasal ve biyolojik saflaştırma yöntemleri mevcuttur. Fiziksel yöntemler ile kaolenden yeterli demir gideriminin sağlanamaması nedeniyle daha çok kimyasal ve biyolojik demir giderim yöntemleri tercih edilmektedir. Kimyasal saflaştırma yöntemleri, kaolenden demir gideriminde ve kaolenin beyazlık değerlerinin artırılmasında etkili olmasına karşın bu yöntemlerin maliyetli ve çevreye olumsuz etkileri nedeniyle son zamanlarda biyolojik yöntemlerin önemi giderek artmaktadır. Biyolojik yöntemler ile kaolenin saflaştırılması çeşitli mantarların (Aspergillus sp., Penicillium sp. vb.) ve demir indirgeyici bakterilerin (Bacillus sp., Pseudomonas sp. vb.) faaliyetlerine dayanmaktadır.
Bu tez çalışmasında, Aspergillus niger ve Pseudomonas putita mikroorganizmaları kullanılarak kaolenden demirin biyoliç yöntemi ile giderimi araştırılmıştır. Aspergillus niger ile yapılan testlerde katı oranı, karbon/enerji kaynağı türü (sükroz, melas) ve oranı, biyoliç süresi, farklı sürelerde liç ortamına cevher ilavesi ve ultrasonik ses dalgasının kaolenden demir giderimine etkileri incelenmiştir. Pseudomonas putita ile uygulanan testlerde katı oranının demir giderimine etkisi incelenmiştir. Aspergillus niger ile gerçekleştirilen biyoliç işlemlerinde en yüksek Fe2O3 uzaklaştırma verimi, 31 gün sonunda %1 katı oranı ve %10 sükroz içeren ortamda %68,31 olarak elde edilmiştir. Pseudomonas putita ile gerçekleştirilen biyoliç işlemlerinde en yüksek Fe2O3 uzaklaştırma verimi, 14 gün sonunda %20,58 olarak elde edilmiştir. Katı oranı ve sükroz oranının artışıyla Fe2O3 giderim verimlerinin düştüğü belirlenmiştir. Karbon kaynağı olarak melasın kullanıldığı deneysel çalışmalarda en yüksek Fe2O3 giderimi, %1 katı oranı ve %15 melas içeren ortamda %45,78 olarak elde edilmiştir. Biyoliç işlemlerinde sükrozun melasa kıyasla daha etkili bir karbon kaynağı olduğu görülmüştür. Melasta Fe2O3 giderimi düşük olmasına karşın melasın ucuz olması bakımından sükroza alternatif olarak biyoliç işleminde kullanılabilir.

Abstract:
Kaolin is an important raw material used in various industries (ceramic, paper, paint, etc.) depending on its chemical and physical properties. Kaolins are generally not found in pure form in nature and contain various impurities. Iron is one of the important impurities in kaolin. The presence of iron oxides in kaolin affects the color of kaolin negatively and reduces the brightness and refractoriness of kaolin. For this reason, the iron content of the kaolin should be reduced for its use in various industries. Physical, chemical and biological purification methods are available to remove impurities from kaolin. Chemical and biological iron removal methods are preferred due to insufficient iron removal from kaolin by physical methods. Although the chemical purification processes are effective in removing iron from kaolin and improving the whiteness of kaolin, the importance of biological processes has been increasing recently due to the economic cost and environmental impacts of chemical processes. Purification of kaolin by the biological methods is based on the activities of various fungi (Aspergillus sp., Penicillium sp. etc.) and iron-reducing bacteria (Bacillus sp., Pseudomonas sp. etc.).
In this M.Sc. thesis, the removal of iron from kaolin by bioleaching was investigated using Aspergillus niger and Pseudomonas putita. In the experiments with Aspergillus niger, the effects of solid ratio, carbon/energy source type (sucrose, molasses) and ratio, bioleaching time, ore addition to leaching medium at different times and ultrasonic sound wave on the iron removal from kaolin were studied. In the tests with Pseudomonas putita, the effect of solid ratio on the removal of iron was investigated. The maximum Fe2O3 removal yield in the experiments with Aspergillus niger was determined as 68.31% at 1% (w/v) solid and 10% (w/v) sucrose after 31 days. The maximum Fe2O3 removal yield in the experiments with Pseudomonas putita was determined as 20.58% after 14 days. Increasing the solid ratio and sucrose concentration were observed to produce an adverse effect on the removal of Fe2O3. In the experiments with molasses as the carbon source, the highest Fe2O3 removal was obtained as 45.78% at 1% (w/v) solid and 15% (v/v) molasses. Sucrose was found to be a more effective carbon source than molasses in the bioleaching processes. Although Fe2O3 removal efficiency is low in the experiments with molasses, molasses can be used as an alternative to sucrose in the bioleaching processes due to its low cost.