Kırmızı çamurdan pirometalürjik yöntemle demirin geri kazanımı
Recovery of iron from red mud by pyrometallurgical method
Yazar: MUSTAFA VAROL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SAİD ERAY ; DOÇ. DR. ENDER KESKİNKILIÇ
Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle birlikte alüminyumun kullanımı da birçok farklı sektörde hızla yaygınlaşmaktadır. Alüminyum üretimi, boksit adı verilen cevherden Bayer Prosesi ile gerçekleşmektedir. Bu proseste boksit cevherlerinden alümina üretimi sağlanır ve daha sonrasında alüminadan elektrolitik indirgeme yardımıyla saf alüminyum elde edilir. Bu üretim zincirinde; her 2 ton boksit cevherinden 1 ton alümina üretilmektedir. Her 1 ton alümina üretimi sonucu da yaklaşık 1 ton kırmızı çamur atığı meydana gelir. Oluşan bu kırmızı çamur atığı ise, pompalanarak yapay göletlere depolanmaktadır. Bu durum çevreye verebileceği zararların yanı sıra, büyük arazi işgali ve ekonomik kayıplara da neden olmaktadır.
Alüminyum sektörünün ciddi sorunlarından birisi hale gelen kırmızı çamurunun değerlendirmesine yönelik birçok araştırma yapılmaktadır. Bu araştırmalar arasında, kırmızı çamurun içerisindeki Fe, Al ve Ti gibi değerli metalleri kazanmaya yönelik araştırmalar büyük öneme sahiptir. Bu çalışmada kırmızı çamurda en çok bulunan metal olan demirin geri kazanımı ele alınmıştır. Bu amaç için, Türkiye Eti Alüminyum A.Ş. ve İran Alümina A.Ş. tesislerinden kırmızı çamur örnekleri temin edilmiştir. Bu örnekler sırasıyla %34 ve %25,8 oranında Fe2O3 içermişlerdir. Kırmızı çamurlardaki demiri geri kazanmak için katı hal indirgeme ve ardından yaş manyetik ayrıştırma işlemleri uygulanmıştır. İndirgeme işlemi 1000 - 1200 ℃ sıcaklıkları gerçekleştirilmiştir. İndirgeyici olarak kömür kullanılmıştır. En iyi kömür oranı, teorik olarak gereken orandan %20 fazlası olarak belirlenmiştir. Yaş manyetik ayrıştırma öncesinde, indirgenmiş numuneler 24 saat bilyeli öğütücüde öğütülmüştür. Karşılaştırmak amacıyla öğütülmemiş numuneler de yaş manyetik ayrıştırmaya tabi tutulmuşlardır. Öğütme işleminin 1000 °C'de indirgenen numune için büyük bir etkisi olmasa da 1100 °C'de indirgenmiş numuneden elde edilen konsantrenin demir oranını yaklaşık iki katına çıkarmıştır. En iyi deney şartları altında, manyetik ayrıştırma işlemin sonunda %95 verim ile %61 metalik demir içeren konsantre elde edilmiştir.

Abstract:
Today, with the development of technology, the use of aluminum is rapidly becoming widespread in many different sectors. Aluminum is produced by Bayer Process from ore called bauxite. In this process, alumina is produced from bauxite ores, and then pure aluminum is obtained by electrolytic reduction from alumina. In this production chain; 1 ton of alumina is produced from 2 tonnes of bauxite ore. As a result of every 1 ton of alumina production, approximately 1 ton of red mud waste is produced. This red mud waste is pumped and stored in artificial ponds. In addition to the damages it may cause to the environment, this situation causes great land occupation and economic losses.

Many researches have been carried out to evaluate the red mud, which has become one of the serious problems of the aluminum sector. Among these studies, researches aimed at recovering valuable metals such as Fe, Al and Ti from red mud are of great importance. In this study, recovery of iron, which is the most abundant metal in red mud, is studied. For this purpose, two mud samples were obtained from Eti Aluminum Co. in Turkey and Iran Alumina Co. in Iran. These samples contained 34% and 25.8% Fe2O3, respectively. Solid state reduction followed by wet magnetic separation was performed to recover the iron in the red muds. Reduction was carried out at temperatures ın between 1000 and 1200 ℃. Coal was used as reductant. The best coal ratio was determined as 20% more than theoretically required. Prior to wet magnetic separation, the reduced samples were milled in a ball mill for 24 hours. For comparison, non-milled samples were also subjected to wet magnetic separation. Although the milling process did not have a significant effect on the sample reduced at 1000 °C, it doubled the iron content of the concentrate obtaıned from the sample reduced at 1100 °C. Under the best experimental conditions, at the end of the magnetic separation process, 95% of the iron was recovered in a concentrate containing 61% metallic iron.