Boraks Çözeltilerinde Probertit Çökme Kinetiği


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Istanbul Technical University, Kimya-Metalurji, Kimya Mühendisliği, Turkey

Approval Date: 1996

Thesis Language: Turkish

Student: M. Onur Eroğlu

Supervisor: Hale Gürbüz

Abstract:

Tinkal cevherinden boraks dekahidrat ve pentahidrat üretiminde, cevherin çözünmesi sırasında çözeltiye geçen kalsiyum iyonları, söz konusu çözeltilerin probertitçe aşırı doygun hale gelip çökmesi sonucunda sistemde tıkanmalara ve ürün saflığının bozulmasına yol açmaktadır. Bu durumu önlemek için çözeltideki probertit aşın doygunluğunun, boraks tuzlan kristalizasyonundan önce giderilmesi zorunludur. Bu çalışmada probertit aşın doygunluğunu gidermek için aşı kristalleri kullanılmış ve aşı kristali derişiminin probertitin çökme kinetiğine olan etkisi incelenmiştir. Amorf ve kristalin yapıdaki iki çeşit aşı kristali ile yapılan deneylerden sonra hidrodinamik şartlann da etkisini incelemek için değişik karıştırma hızlannda da deneyler yapılmıştır. Ayrıca oldukça yüksek negatif yüzey yüküne sahip olduğu bilinen probertit kristallerinin bu yüzey yükünü nötralize ederek, çökme hızını arttırabilmek için ticari polielektrolitler kullanılarak bir seri deney yapılmıştır. Son olarak da aşı kristallerinin kimyasal yapısının probertit çökmesine etkisini incelemek amacıyla, değişik kimyasal yapıdaki aşı kristalleri ile probertit çökme kinetiği incelenmiştir. Deney sonuçlanılın değerlendirilmesi için iki değişik model geliştirilmiştir, a.) Yüzey alanının değişmediği model b.) Yüzey alanının değiştiği model. Deney sonuçlarına göre probertit çökmesi sırasında aşı kristallerinin yüzey alanındaki değişimin gözardı edilemiyecek kadar önemli olduğu görülmüştür. Amorf yapılı aşı kristali kullanılarak yapılan deneylerin özellikle yüzey alanının değiştiği modele gayet iyi uymasına karşılık kristalin yapılı aşı kristali kullanılarak yürütülen deneylerin sonuçlan her iki modele de uyum sağlamamıştır. Özellikle düşük aşı kristali oranlı deneylerde görülen bu uyumsuzluk, kristalin yapılı probertit aşı kristali kullanılarak yapılan deneylerde, çökme mekanizmasına başka bir takım olayların etkidiğini göstermiştir. Bununla beraber amorf yapılı ve aşı kristali oranı % 0.7'den yüksek kristalin yapılı probertit aşı kristalleri kullanılarak yapılacak aşın doygunluk giderme işlemleri için birer genel eşitlik türetilebilmiştir. Ayrıca yapılan deneyler sonucunda amorf yapılı probertit aşı kristali varlığında probertit çökme hızının, kristalin yapılı aşı kristali varlığı durumundan daha yüksek olduğu da gözlenmiştir. Boraks çözeltilerinde probertit çökme kinetiğine hidrodinamik şartların etkisi, kristalin yapılı aşı kristalleri kullanılarak incelenmiştir. Tümüyle aynı şartlar altında fakat değişik karıştırma hızları ve karıştırıcı tipleriyle yapılan deneylerin ilk 90 dakikasında belirgin bir etki görülmemiş ancak daha sonraları hidrodinamik şartların etkisi hissedilmiştir. Bu durum ilk 90 dakikalık bölümde değişik yüzey olaylannın çökme mekanizmasında etkin olduğunu ve ancak bu dakikadan sonra diffuzyon olaylarının çökme mekanizmasında etkili olabildiğini göstermiştir. Yüksek Reynolds sayısına sahip hidrodinamik şartlarda probertit çökmesinin hızlandığı da gözlemlenmiştir. vıııPolielektrolitlerin probertit çökme kinetiği üzerine etkisini incelemek için yapılan deneylerde, değişik şarj yoğunluğuna sahip polielektrolitler kullanılarak, kristalin aşı kristalli ortamda probertit çökme kinetiği incelenmiştir. Deney sonuçlarına göre polielektrolitlerin kristalin aşı kristalli ortamda çökme kinetiğini belirgin bir şekilde etkilemediği görülmüştür. Aşı kristallerinin kimyasal yapısının probertit çökme kinetiğine etkisini inceleyebilmek için değişik kimyasal yapıdaki amorf aşı kristalleri kullanılarak da bir seri deney yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda aşı kristalinin kimyasal yapısının probertit çökme kinetiğine oldukça önemli bir etkisinin olduğu görülmüştür. Son olarak yapılan deneylerin ışığında boraks çözeltilerindeki probertit aşırı doygunluğunu gidermek için endüstriyel olarak uygulanabilir bir proses geliştirilmiştir.