Fosfat asidi çözeltilerinde uleksit cevherinin çözünme kinetiği ve optimizasyonu
The dissolution kinetics and optimization of ulexite ore in phosphate acid solutions
Yazar: TUBA HATİCE DOĞAN
Danışman: PROF. DR. AHMET YARTAŞI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bor mineralleri Türkiye'nin en önemli yeraltı zenginliklerinden birisidir. Na2O.2CaO.5B2O3.16H2O formülüne sahip olan Uleksit, tabiatta bol miktarda bulunan ve ticari önemi büyük olan bir bor cevheridir. Uleksitten bor bileşiklerinin üretimi için alternatif üretim yöntemlerinin geliştirilmesi, ülke ekonomisi ve çevre sağlığı açısından büyük önem taşımaktadır. Bu amaçla Balıkesir-Bigadiç yöresinden temin edilen uleksit cevherinin değerlendirilmesi üzerine bir çalışma yapılmıştır.Bu çalışmanın ilk kısmında uleksit cevherinin fosfat asidi çözeltileri içerisinde çözünmesi incelenmiş olup reaksiyon sıcaklığı, katı/sıvı oranı, tane boyutu, asit konsantrasyonu ve karıştırma hızı parametre olarak seçilmiştir. Bu parametrelerin dönüşüm kesri üzerindeki etkilerinin incelendiği çalışmada, tane boyutu ve katı/sıvı oranının azalmasıyla, sıcaklık ve karıştırma hızının artmasıyla çözünme hızının arttığı gözlenmiştir. Diğer taraftan, çözünme hızı asit konsantrasyonunun 0,7M'a kadar artmasıyla artarken, asit konsantrasyonunun 0,7M'dan daha fazla artmasıyla azalmıştır. Bu nedenle, bu proses için bu konsantrasyon aralıklarında (0,25-0,7 ve 0,7-2,5M) aşağıdaki gibi iki model türetilmiştir.Çalışmanın ikinci kısmında bu prosesin sanayide uygulanabilirliğinin araştırılması amacı ile uleksitin fosfat asit çözeltileri içerisinde çözünmesinin optimum şartları Taguchi Metodu kullanılarak incelenmiştir. Optimum şartlar 60oC'de, katı/sıvı oranı 0,05g.mL-1, tane boyutu -300+212 ?m, reaksiyon süresi 45 dakika, asit konsantrasyonu 0,70M ve karıştırma hızı 400 rpm olarak tespit edilmiştir.Çalışmanın üçüncü kısmında çözünme sonucu elde edilen çözeltiden kalsiyum iyonlarının giderilmesinin optimizasyonu yapılmıştır. Optimum şartlar; 12oC, karıştırma hızı 350 rpm, reçine miktarı 50g olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
Boron ores are one of the most important underground richness of Turkey. Ulexite, having Na2O.2CaO.5B2O3.16H2O formula, is a boron ore, which is abundant in nature and has a high commercial value. Developing alternative methods in production boron compounds from ulexite has importance over the economics of the country and environmental health.In this aim, a study was carried out on evaluation of ulexite ore obtained from Balıkesir-Bigadiç region.First the solubility of ulexite ores in phosphate acid solutions were investigated selecting the test parameters as reaction temperature, solid-to-liquid ratio, particle size, acid concentration and stirring speed. Investigation of the effects of these parameters on conversion ratio showed that the solution rate increased with increasing temperature and stirring speed, and decreasing particle size and solid/liquid ratio. On the other hand, because dissolution of ulexite ore increased with acid concentration up to 0.7M and decreased with higher acid concentrations, two models were derived for these concentration ranges (0,25-0,7 ve 0,7-2,5M) for this process as followsIn the second part of the study, the usability of this process in industry was investigated. For this, the optimum conditions for the solution of ulexite in phosphate acid solutions were studied with Taguchi Method, and at 60oC the optimum solid-to-liquid ratio, particle size, reaction time, acid concentration and stirring speed were found to be 0.05g.mL-1, -300+212 ?m, 45 minutes, 0,70M and of 400 rpm, respectively.In the third part of this investigation, optimization of calcium removing from solution containing products was studied and at 12oC the stirring speed, resin amount were found to be 350 rpm, 50g, respectively.