Boksit ve -Al2O3’in Sodyum Borat Çözeltilerinde Çözündürülmesi-Yük. Lis.


Thesis Type: Postgraduate

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

Approval Date: 1997

Thesis Language: Turkish

Student: Sema Çatalbaş

Supervisor: Hale Gürbüz

Abstract:

Bu çalışmada boksit cevherinden alümina üretimi için Bayer prosesine alternatif bir prosesin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Önerilen proses, boksitin sodyum hidroksit çözeltisi yerine, sodyum borat çözeltilerinde ekstraktif çözündürülmesinden sonra, çözünmeyen katıların çökeltme ve filtrasyonla ayrılmasını, elde edilen berrak çözeltinin soğutulmasıyla sodyum boratların kristalizasyonu sonucu Al(OH):,'in çöktürülmesini ve ince partiküller halinde çöken Al(OH)3'in iri sodyum borat kristallerinden hidrolik olarak ayrılmasını içermektedir. Kristalizasyonla elde edilen sodyum borat kristalleri, boksitin ekstraktif çözündürülmesinde tekrar kullanılmak üzere, yeniden çözülerek çözünürleştirme kademesine beslenecektir. Önerilen proseste, sodyum borat kristallerinin yeniden çözülmesi için gereken enerji Bayer Prosesi'nde sodyum hidroksit çözeltisinin evaporasyonu için gerekli enerjiden daha az olacağından, prosesin ekonomik olarak daha avantajlı olacağı düşünülmüştür. Ancak böyle bir prosesin teknolojik olarak geliştirilebilmesi için sodyum borat çözeltilerinde boksitin çözünme veriminin yüksek olması gereklidir. Bu nedenle bu çalışmada, y-AKO? ve böhmitik yapıdaki boksitin çeşitli sodyum borat çözeltilerindeki çözünürlükleri farklı çözelti derişimlerinde ve farklı sıcaklıklarda incelenmiştir. Düşük sıcaklıkta yürütülen deneyler, 1000 cm3 hacimli, karıştırmak ceketli bir cam reaktörde gerçekleştirilmiş, sıcaklık kontrolü ise bir termostat vasıtasıyla sağlanmıştır. Yüksek sıcaklıklardaki çözündürme deneyleri için ise, 40 cm3 kapasiteli teflon hazneli çelik otoklavlar kullanılmış ve çalışma sıcaklığı 185-230 ve 240°C olarak değiştirilmiştir. Deney sonuçlarının kinetik değerlendirilmesi, difuzyon kontrollü çözünme hızı eşitliğinden türetilen İn- - =k'.t C*-C eşitliğine göre yapılmıştır. Deney sonuçlan hem, y-Al^O?, hem boksit için çözünürlüğün sodyum borat bileşiğinin yapısına ve çözeltinin derişimine bağlı olduğunu göstermiştir. Ayrıca kalsiyum minerallerinin boraks çözeltilerinde çözünmesine benzer olarak, çözünmenin iki farklı mekanizmayı ( komplekslenme ve difîizyon kontrollü çözünme) içerdiği belirlenmiştir. Y-AI2O3 ve boksit için çözünürlük sodyum pentaborat - boraks - sodyum metaborat sırasında artmakta ve hem doygunluk hem komplekslenme derişimleri çözelti derişiminin artmasıyla önce artmakta sonra azalmaktadır. Ancak bu etki sodyum pentaborat için çok düşük seviyededir. IXHer üç sodyum borat bileşiği için de, çözünürlük verimleri çalışılan koşullarda önerilen proses için yeterli olmamakla birlikte, özellikle sodyum metaborat çözeltilerinde çözünürlük verimlerinin birtakım önlemlerle artırılabileceği düşünülmektedir.