Espey konsantratör atıklarının ısıl yöntemlerle kazanılması ve atık kilin değerlendirilebilirliğinin araştırılması
Recovery of Espey concentrator tailings by means of thermal methods and investigation of the evaluability of waste clay
Yazar: ARZU KAHVECİOĞLU
Danışman: PROF. DR. KIRALİ MÜRTEZAOĞLU ; PROF. DR. AHMET AYDIN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Eti Maden Espey bor konsantratör tesisinde atık barajlarına gönderilen ince (-3 mm), %15,22 B2O3 içeren atıkların kimyasal, termal, mineralojik, tane boyutu özellikleri belirlenmiş ve atıklardaki borun zenginleştirilmesi, mikrodalga yöntemi uygulanarak deneysel olarak araştırılmıştır. Matematiksel modelleme çalışmasında B2O3'ün zenginleştirilmesini, etkileyen bağımsız değişkenler olarak, mikrodalga cihazında kalma süresi ve mikrodalga gücü seçilmiştir. +0,045 mm tane boyutu için konsantre tenörü (Y1), konsantre verimi (Y2), atık tenörü (Y3) ve atık verimi (Y4) bağımlı değişkenlerdir. -0,045 mm tane boyutu için ise konsantre tenörü (Y5), konsantre verimi (Y6), atık tenörü (Y7) ve atık verimi (Y8) olarak tanımlanmıştır. Deneylerin istatiksel tasarımı ve cevap yüzey yöntemi ile bu değişkenler, ikinci dereceden modellere uymuştur.  Modelin yeterliliğini doğrulamak için design expert 12 paket programıyla varyans analizi ANOVA testi ve optimizasyonu yapılmıştır. +0,045 mm ve -0,045 mm tane boyutlarındaki Y1 – Y8'e kadar olan 8 modelin optimizasyonu sonucunda 490 watt mikrodalga gücü ve 35 dakika cihazda kalma süresi optimum değer olarak bulunmuştur. ANOVA varyans analizine göre modellerin geçerliliği Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8 bağımlı değişkenler için belirlenen regresyon katsayıları R2 değeri sırasıyla 0,9601, 0,8810, 0,9332, 0,8245, 0,8381, 0,8074, 0,7259 ve 0,8825 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar deneysel değerlerin %95'inin modelden tahmin edilenlerle eşleştiğini göstermiştir. %15,22 B2O3 içeren atık numuneleri ve mikrodalga cihazı ile yapılan deneysel çalışmalardan elde edilen optimum 600 watt mikrodalga gücü ve 30 dakika değerlerinde %33,33 ve %32,34 B2O3 içeren zenginleştirilmiş atık numuneleri kullanılarak kompozit malzemeler geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bunun için pişirme sıcaklığı 1100°C seçilmiş olup, ilk önce %15,22 B2O3 içeren %15 katkılı atık numuneleri kullanılarak 4 farklı reçete ile kompozit malzemeler (ateş betonları) üretilerek istenilen anortit ve albit fazları bulunmuştur. İkinci aşamada %33,33 ve %32,34 B2O3 içeren %5, %10 ve %15 katkılı zenginleştirilmiş atık numuneleri kullanılarak 9 farklı reçete ile kompozit malzemeler (ateş betonları) ve ayrıca 1 reçete ile polimerik kompozit malzeme üretilmiş istenilen anortit, kristobalit ve mullit fazları bulunmuştur.

Abstract:
The chemical, thermal, mineralogical and grain size properties of fine (-3 mm) 15,22% B2O3  containing wastes sent to tailings dams in Eti Maden Espey boron concentrator facility were determined and the enrichment of boron in the wastes was investigated experimentally by applying microwave method. In the mathematical modeling study, the residence time in the microwave device and microwave power were selected as the independent variables affecting the enrichment of B2O3. For +0,045 mm grain size, concentrate grade (Y1), concentrate yield (Y2), waste grade (Y3) and waste yield (Y4) were the dependent variables. For -0,045 mm grain size, concentrate grade (Y5), concentrate yield (Y6), waste grade (Y7) and waste yield (Y8) were defined. With the statistical design of the experiments and response surface method, these variables were fitted to second-order models. In order to verify the adequacy of the model, variance analysis ANOVA test and optimization were performed with design expert 12 package program. As a result of the optimization of 8 models from Y1 to Y8 with grain sizes of +0,045 mm and -0,045 mm, 490 watts of microwave power and 35 minutes of residence time in the device were found as the optimum value. According to ANOVA variance analysis, the validity of the models was determined as the regression coefficients R2 values for the dependent variables Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8 were found to be 0,9601, 0,8810, 0,9332, 0,8245, 0,8381, 0,8074, 0,7259 and 0,8825, respectively. These results showed that 95% of the experimental values matched those predicted from the model. It was aimed to develop composite materials by using waste samples containing 15,22% B2O3 and enriched waste samples containing 33,33% and 32,34% B2O3 at optimum 600 watt microwave power and 30 minutes values obtained from experimental studies conducted with microwave device. For this purpose, the baking temperature was selected as 1100°C and firstly, composite materials (fire concretes) were produced with 4 different recipes by using waste samples containing 15,22% B2O3 and 15% additives and the desired anorthite and albite phases were found. In the second stage, composite materials (fire concretes) were produced with 9 different recipes by using enriched waste samples containing 33,33% and 32,34% B2O3 and with 5%, 10% and 15% additives and also polymeric composite material was produced with 1 recipe and the desired anorthite, cristobalite and mullite phases were found.