Elektrolitik mangan üretiminde kullanılan mangan sülfat çözeltisinin yüksek karbonlu ferromanganın liçi yoluyla eldesi ve proses optimizasyonu
Production of manganese sulfate solution, used in production of electrolytic manganese by use of high carbon ferromanganese leaching and process optimization
Yazar: ERDEM KILIÇASLAN
Danışman: PROF. DR. CÜNEYT ARSLAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Ferromanganez = Ferromanganese ; Kinetik = Kinetics ; Liçing = Leaching ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Bu çalışmada, elektrolitik mangan üretiminin bir başka basamağı olan çözelti temizleme işleminde kullanılmak üzere MnSO4?ca zengin çözeltinin makul ve mantıklı olan en yüksek verimle kazanılabilmesi ve proses optimizasyonunun sağlanması amaçlanmıştır. Liç işlemi uygulanacak hammadde olarak yüksek oranda mangan içeren yüksek karbonlu ferromangan kullanılmıştır. Bu proseste optimizasyon deneylerinden elde edilen optimum koşullar düşük karbon içeriğine sahip feromangan tozuna uygulanmıştır. 
Gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda sıcaklık 40°C, 50°C, 60°C ve 70 °C, asit konsantrasyonu 1M,1,5M ve 2M, katı/sıvı oranı 1/5, 1/7,5 ve 1/10, karıştırma hızı ise 500-700-900 devir/dk. alınarak 4 saat süre ile liç işlemi uygulanmıştır.
Deneyler sonunda 60°C sıcaklıkta, 1,5M H2SO4 konsantrasyonu, 1/10 katı/sıvı oranı, 
700 devir/dk. ve 4 saat deney süresi olarak belirlenen optimum deney koşullarında gerçekleştirilen deneylerde, yüksek karbonlu ferromangan tozundan, mangan %95,09, çözeltiye geçen demir yüzdesi ise %94,11 dir. Aynı optimum koşulların uygulandığı düşük karbonlu ferromangan tozundan ise mangan %92,8, demir %81,5 oranında çözeltiye geçmiştir.
Sıcaklığın optimizasyonu için gerçekleştirilen deneylerden elde edilen verilerin literatürde belirtilen Crank-Ginstling ve Brounshtein eşitliği (CGB) kinetik modeline uygulanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda aktivasyon enerjisi (Ea) 6,45 kj/mol olarak bulunmuş ve yüksek karbonlu ferromangan tozunun H2SO4 ile liç işleminin difüzyon kontrollü olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, aim is to production of MnSO4 solution, which is used in production of electrolytic manganese by use of high carbon ferromanganese leaching process and process optimization. In experimental studies, leaching tempratures; 40°C, 50°C, 60°C and 70°C, H2SO4 concentration; 1M,1,5M and 2M, solid/liquid ratio; 1/5, 1/7.5 and 1/10, stirring speed; 500-700-900 r/min. are taken and leaching time is taken 4 hours for all through these studies.
After experimental studies, the optimal leaching conditions are determined as 
1,5M H2SO4 concentration, 1/10 solid/liquid ratio, 700 r/min. for 4 hours (240 min.) and at 60°C the manganese and iron are recovered 95.09% Mn and 94.11% Fe leaching efficiency. The same optimized conditions were applied to the the low carbon ferromanganese and manganese was recovered 92.8%, iron was recovered 81.5% leaching efficiency. Acording to the results high carbon ferromanganese is more available than low carbon ferromanganese for recovering precious metal.
After the optimization tests of temperature, the results of this temperature tests are carried out in kinetic model of Crank-Ginstling and Brounshtein equation (CGB). After the determined kinetic theory calculations and curves were drawen and calculated. Finally activation energy (Ea) was found 6,45 kj/mol. This result shows us that after leaching of high ferromanganese with in H2SO4 is diffusion controlled not chemical controlled.