Bor oksitten elementel bor tozu üretim parametrelerinin araştırılması
Investigation of production parameters of elemental boron from boron oxide
Yazar: BAHADIR GÜNEY
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM USLAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bor, dogada tüm canlıların yasantısını devam ettirmesi için vazgeçilmezve en yaygın kullanım alanına sahip olan elementlerden birisidir.Sanayinin en önemli temel taslarından olan bor ürünleri, katmadegerinin çok yüksek olması nedeniyle Türkiye için çok önemlidir.Bor ile ilgi yapılmıs olan çalısmalar incelendiginde, bunların çogununrafine ürün elde etmek yerine minerali islemek, bor oksit içeriginiartırmak, üretim yöntemi gelistirmek ve sıcaklık, parçacık boyutu gibiparametrelerin üretime etkilerini arastırmak oldugu görülmüstür.Literatürde geçen elementel bor tozu üretim teknikleri; bor tuzlarının(KBF4) elektroliz ile indirgenmesi, uçucu bor halidlerin (BBr3) hidrojenve tungsten teli yardımı ile indirgenmesi, bor hidrit (B2H6) ve borhalidlerin termal ayrısması olarak bilinmekte fakat bor üretim yöntemleriile ilgili dünya genelindeki gizlilik nedeniyle tekniklerin ayrıntılarıhakkında bilgi edinilememistir.Bu çalısma ile elementel bor tozu üretim yöntemlerine bir yenisieklenmistir. Bu yöntem, elementel bor tozunu mekanik ögütme teknigiile oda sıcaklıgında üretilebilecegini göstermistir. Bu amaçlavmagnezyum (Mg) ve bor oksit (B2O3) tozlarının, atritör ve spekste farklıparametreler kullanılarak, ögütme sırasında reaksiyona girmesisaglanmıstır. Tepkimenin gerçeklesmesi ile elementel bor (B) vemagnezyum oksit (MgO) ürün olarak elde edilmistir.Farklı parametrelerde ögütülmüs olan numuneler XRD'de analiz edilmisve elde edilen pik degerleri patern degerleri ile karsılastırılarakyorumlanmıstır. Elementel bor tozu tayini yapmak için iki numune ICPOES'deanaliz edilerek 100 mg'lık numunede 11,7 mg (olması gereken:15,17) elementel bor tozu tespit edilmistir. SEM ile magnezyum, boroksit ve ögütülmüs iki numuneye ait fotograflar çekilmistir. AyrıcaSEM'de iki numune üzerinde haritalama yapılarak elementel bor vemagnezyumun renklendirilmis görüntüleri alınmıstır.Bu çalısma neticesinde magnezyum ve bor oksitin (toz/bilya oranı 1/48ve 1/36, ögütme süresi 120 dk alınmak suretiyle) mekanik ögütülmesi ilebor oksit içindeki bor indirgenerek % 77'lere varan oranlarda elementelbor tozu üretilebildigi görülmüstür.Anahtar Kelimeler : Bor oksit, elementel bor, ögütme, speks

Abstract:
Boron is one of the common and necessary elements for all livingbeings to continue their lives in nature. Products of boron are the mostimportant foundations of industry and also it is very important forTurkey because of the high value added.According to the researches which are about boron; most of them areinstead of getting the refined products, to process minerals, to increasethe content of boron oxide, to improve the method of production and toinvestigate the effects of parameters such as heat and the size ofparticle on the production.In literature, the production techniques of elemental boron powder isknown like that to produce of molten salts of boron (KBF4) compoundsby electrolysis, to reduce volatile B halides (BBr3) by hydrogen on a hottungsten wire and thermal decomposition of boron hydrides andhalides; but all around the world the secrecy of methods about boronproduction prevent to obtain information about the details oftechniques.viiWith this study, a new technique is added to the production methods ofother elemental boron powder. This method is shown that elementalboron powder is produced by mechanical milling techniques at roomtemperature. With this purpose, during milling magnesium (Mg) andboron oxide (B2O3) powders are provided to react by using differentparameters in attritor and spex. Elemental boron (B) and magnesiumoxide (MgO) are obtained as a product after this reaction.The samples which are milled in different parameters are analyzed atXRD and are interpreted by comparing values of peak and pattern in theend. Two samples are analyzed at ICP-OES for determining elementalboron powder and 11, 7 mg of elemental boron powder is determined inthe sample that is 100 mg. Magnesium, boron oxide and the two milledsamples are pictured at SEM. In addition, from SEM pictures ofelemental boron powder and magnesium which is colorful are obtainedby the method of mapping.As a result of this study, magnesium and boron oxide are milledmechanically (powder to ball weight ratio by taking 1/48 and 1/36 and120 minutes for milling time) and with this process, boron which is inthe boron oxide is reduced and finally obtained with the yield of 77%.Key Words : Boron oxide, elemental boron, milling, spex