Cevher hazırlamada elektrokoagülasyon prosesinin uygulanabilirliğinin araştırılması
Investigation of applicability of electrocoagulation process in mineral processing
Yazar: MEHMET FURKAN ÖZKAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET FARUK ESKİBALCI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Elektrokoagülasyon = Electrocoagulation ; Koagülasyon = Coagulation

Özet:
Gelişen teknoloji ve sanayi üretimi ile üretim proseslerinde ortaya çıkan sıvı atıklar gün geçtikçe toplum sağlığını ve doğal yaşamı daha fazla tehdit etmektedir. Özellikle son yüzyılda gelişen susuzlandırma teknolojileri ile en uygun ve ekonomik yöntemlerin belirlenmesi çalışmaları büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmalar arasında çeşitli kimyasalların kullanımının yanında elektrik kullanılarak gerçekleştirilen susuzlandırma faaliyetleri giderek öne çıkmaktadır. Bu çalışmada elektrokoagülasyon yöntemi kullanılarak kömür hazırlama tesis artığı numunesi üzerinde kısa süre içerisinde daha düşük maliyetler ile arıtılabilirliği araştırılmıştır.
Proje kapsamında, öncelikle alüminyum sülfat (Al2(SO4)3), Demir Sülfat (FeSO4) ve Demir Klorür (FeCl3) koagülantları ile alüminyum (Al) ve demir (Fe) elektrotların kullanıldığı elektrokoagülasyon prosesi kullanılarak kömür hazırlama tesis atıklarında bulanıklık giderim verimleri araştırılmıştır. Bu kirleticilerin giderilmesi için Fe ve Al elektrotlarının monopolar olarak bağlandığı bir EC reaktörü kullanılmıştır. Bulanıklılık giderimi üzerine akım yoğunluğu, pH ve işletim zamanı gibi optimizasyon parametreleri belirlenerek, elektrot materyali, enerji ihtiyacı ve işletme maliyeti gibi proses işletim parametreleri hesaplanmıştır. 
Gerçekleştirilen deneyler sonucunda kimyasal koagülasyon deneylerinde %94 koagülasyon verimi ile, 0,1 Molar, 150 devir/dk karıştırma hızı, 2,5 dk kondisyon süresi, başlangıç pH'ı 9 ve 675 gr/ton şarj miktarı ile Demir Klorür'ün (FeCl3) en optimum koagülant olduğu, bununla beraber elektrokoagülasyon prosesinde 40 A/m2 akım yoğunluğunda, 360 devir/dk karıştırma hızında, 120 sn ön kondisyon ve 300 sn durgun elektrokoagülasyon olacak şekilde toplam 420 sn proses süresi, başlangıç pH'ı doğal pH ve %95 koagülasyon veriminin elde edildiği tespit edilmiştir. Maliyet açısından 21,86 TL/ton artık olan Demir Klorür (FeCl3)'e karşın Alüminyum elektrotun kullanıldığı elektrokoagülasyon prosesi maliyeti 17 TL/ton artık olarak bulunmuştur. Bununla beraber proseste 1,76 kg/ton NaCl kullanıldığı durumda maliyet 9,56 TL/ton artığa kadar düşmüştür.
Sonuçlar, kimyasal koagülasyona karşın elektrokoagülasyon prosessinin de, bulanıklık giderimin de etkin bir proses olduğunu, ve kimyasal koagülasyona kıyasla daha ekonomik olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Kömür Hazırlama Tesis Artığı, Elektrokoagülasyon, Kimyasal 
Koagülasyon, Alüminyum Elektrot, Demir Elektrot, ĠĢletme Maliyeti, Bulanıklık.

Abstract:
By developing technology and production processes, industrial production occurs more and more waste water every day and threaten public health and wildlife. Especially dewatering technologies that developed in the last century are very important for determining the most appropriate and economical methods. These studies are performed for using a variety of dewatering activities. In this study, by using the method of electrocoagulation on a sample of coal preparation plant waste waters was investigated for treatability and a short processing time with lower costs.
Scope of the project, primarily aluminum sulfate (Al2(SO4)3), Ferrous Sulphate (FeSO4) and ferric chloride (FeCl3) coagulants and aluminum (Al) and iron (Fe) electrodes used for some coagulation and electrocoagulation process tests for investigate efficiency removal turbidity in coal preparation plant waste waters. To eliminate these pollutants an Electrocoagulation reactor is used with Fe and Al electrodes which are connected monopolar type. For investigating the performance of removal of turbidity, current density, beginning pH and operating time parameters tested and calculated electrode material costs, process operating parameters, energy consumption and operating costs.
As a result of experiments carried out, by the chemical coagulation tests 94% coagulation efficiency obtained by 0.1 molar, 150 rpm stirring speed, endurance time of 2.5 min, initial pH 9 and the amount of 675 gr/ton iron chloride (FeCl3) charge is the optimum coagulant, however electrocoagulation process tests results showed that with 95% coagulation efficiency obtained by current density of 40 A/m2, 360 rpm stirring rate, 420 sec total process time and initial pH natural pH conditions are optimum application conditions. In terms of cost by using chemical coagulation iron chloride (FeCl3) costs calculated 21,86 TL/ton waste but other hand electrocoagulation process by using aluminum electrodes costs calculated only 17 TL/ton waste. At the same time, in the process if 1,76 kg/ton NaCl used, costs of operations will be decreased 9,56 TL/ton waste.
Test results shows that, the electrocoagulation processing in the turbidity removal performance is more performance and more economical than chemical coagulation.

Key words: Coal Preparation Plant Waste Waters, Electrocoagulation, Chemical
Coagulation, Aluminum Electrode, Iron Electrode, Operating Cost, Turbitidy.