Farklı polimerler ile kırmızı çamur süspansiyonlarının flokülasyon karakteristiklerinin belirlenmesi
Determination of flocculation characteristics of red mud suspensions in the presence of different polymers
Yazar: NACİYE SOLAK
Danışman: PROF. DR. VİLDAN ÖNEN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Flokülant = Flocculant ; Koagülasyon = Coagulation ; Kırmızı çamur = Red mud ; Sedimantasyon =   ; Susuzlaştırma = Dewatering

Özet:
Bu çalışmanın amacı, kırmızı çamur artıklarının susuzlandırılmasında yaygın olarak kullanılan polielektrolitler yerine alternatif doğal polimer türlerinin belirlenmesidir. Bu amaçla Türkiye'de boksit cevherinden alüminyum elde eden tek entegre fabrika olan Konya Seydişehir Eti Alüminyum A.Ş. kırmızı çamur artıkları için biyopolimerler ile susuzlandırma çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Flokülasyon deneyleri için biyopolimer olarak: çitosan, lignin ve kitin kullanılmıştır. Sonuçların karşılaştırılması amacıyla anyonik, katyonik ve noniyonik polimerlerle de deneyler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca susuzlandırmada son yılarda yaygın olarak kullanılan Poli Alüminyum Klorür Hidroksit Sülfat (PACS) ile de deneyler gerçekleştirilmiştir.
Optimum konsantrasyonlar ve sonuç bulanıklıkları anyonik, katyonik ve noniyonik flokülantlar için sırasıyla (10 dk çökelme süresi için); 1,1mg/L-9,2NTU; 9 mg/L-6,6 NTU; 8 mg/L-36 NTU olarak belirlenmiştir. Çalışılan biyopolimerlerden en etkili sonucu çitosan vermiştir ve optimum sonuçlar (30 dk çökelme süresi için), 10 mg/L-43,6 NTU (%95 verim) olarak belirlenmiştir. Çitosan'ın etkinliğini artırmak için demir III klorür ve alüminyum sülfat ile dual flokülasyon deneyleri gerçekleştirilmiş ve 8 mg/L çitosan + 100 mg/L Al2(SO4)3 ile 28,6 NTU sonuç bulanıklık değerine ulaşılmıştır.  PACS'ın genel olarak çok hızlı bir şekilde çökelme sağlamakla birlikte oldukça yüksek hacimli ve gevşek bir çamur oluşumuna neden olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak biyopolimerlerin polielektrolitler kadar etkin olmadığı ancak sürdürülebilir çevre için alternatif bir yaklaşım olarak araştırmaya değer olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
This study aims to identify alternative natural polymer types for dewatering of red mud residues, commonly using bio-polymers instead of widely used poly-electrolytes. For this purpose, Konya-Eti Alüminyum Inc., the only integrated factory in Turkey that obtains aluminum from bauxite ore, conducted dewatering studies on red mud waste with bio-polymers. Chitosan, lignin, and chitin were utilized as bio-polymers for flocculation experiments. To compare the results, experiments were also conducted with anionic, cationic, and non-ionic polymers. Additionally, experiments were carried out using Poly Aluminum Chloride Hydroxide Sulfate (PACS), which has been commonly used in dewatering in recent years.
Optimum concentrations and result turbidities for anionic, cationic, and non-ionic flocculants were determined as follows (for a settling time of 10 minutes): 1,1 mg/L- 9,2 NTU; 9 mg/L- 6,6 NTU; 8 mg/L- 36 NTU, respectively. Among the studied bio-polymers, the most effective result was obtained with chitosan, and the optimum results (for a settling time of 30 minutes) were determined as 10 mg/L- 43,6 NTU (95% efficiency). Dual flocculation experiments were conducted with iron chloride and aluminum sulfate to enhance the effectiveness of chitosan, resulting in a turbidity value of 28,6 NTU with 8 mg/L chitosan + 100 mg/L Al2(SO4)3. Although PACS provided rapid sedimentation, it was observed to lead to the formation of a voluminous and loose sludge. As a result, it was concluded that bio-polymers are not as effective as poly-electrolytes, but they are worth investigating as an alternative approach for sustainable environmental practices.