Boraks Dekahidratın Kristalizasyon Kinetiğine Safsızlıkların Etkisinin İncelenmesi


Thesis Type: Postgraduate

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

Approval Date: 2002

Thesis Language: Turkish

Student: Necati Erkan

Supervisor: Hale Gürbüz

Abstract:

Son yıllarda önemleri gittikçe artan boratlar genel tanımıyla bor oksit içeren minerallerdir. Bor oksit içeren minerallerin sayısının çok fazla olmasına rağmen, boraks bor endüstrisindeki en önemli mineraldir. Boraks ve diğer borat mineralleri Türkiye ve ABD başta olmak üzere çok az sayıdaki ülke tarafından üretilmektedir. Türkiye, Kırka/Eskişehir'de yer alan çok büyük, boraks rezervlerine sahip bulunmaktadır. Saf boraks dekahidrat üretimi, tinkal konsantresinin -2.5 cm boyuta indirgenmesinden sonra, proseste devrettirilen sıcak ana çözelti/su karışımında çözülmesi ve elde edilen çözeltinin kıvamlaştırıcı ve filtrelerde berraklaştırılmasından sonra vakum kristalizörlerinde kristalizasyonu ile, gerçekleştirilmektedir. Kristalizasyon, rafine ürünün özelliklerini etkileyen en önemli kademedir. Boraks dekahidrat yüksek aşırı doygunluktaki çözeltilerde polikristal yapısında kristallenme eğilimi gösterir. Polikristal yapı ve aglomer oluşumu üründe zayıf mekanik dayanıklılık ve düşük saflık oluşturması nedeniyle istenmez ve bu sorun iki farklı yöntem ile önlenebilir. Bunlar: 1. Kristalizasyonun düşük aşırı doygunlukta gerçekleştirilmesi: Bu yöntemin dezavantajı büyük kristalizör hacimleri gerektirmesidir. 2. Kristal şeklinin modifıye edilmesi için bazı katkıların kullanılması: Çözeltide doğal olarak bulunan bazı safsızlıkların veya çözeltiye ilave edilen bazı katkı maddelerinin kristal büyüme hızını ve/veya kristal şeklini etkilediği bilinmekle birlikte, bu yöntemin dezavantajı ilave edilen maddelerin de ürün yapısında ek bir safsızlık oluşturmasıdır. Bu çalışmada, boraks dekahidratın kristal büyüme ve çözünme hızları üzerinde sodyum hidroksit ve borik asit bileşiklerinin katkı maddesi olarak etkileri araştırılmıştır. Kullanılan bu katkı maddeleri çözeltide sodyum metaborat (NaOH ilavesinde) veya sodyum pentaborat (H3BO3 ilavesinde) oluşumuna ve çözeltinin Na20/Ba03 mol oranının stokiometrik orana göre değişmesine neden olmaktadır. Deneysel çalışma laboratuar tipi akışkan yataklı kristalizörde ve aşı kristalli ortamda yapılmış, büyüme ve çözünme hızları farklı katkı maddesi konsantrasyonlarında aşırı doygunluğun fonksiyonu olarak belirlenmiştir. Sonuçlar her iki katkı maddesinin incelenen koşullarda boraks dekahidrat kristalizasyonunda, hem doygunluk sıcaklığını değiştirerek termodinamik bir etki gösterdiğini, hemde büyüme ve çözünme hızlarını azaltarak kinetik bir etki gösterdiğini ortaya koymaktadır.