Krom bileşikleri üretimi katı atığı; bileşenleri, ayırma yöntemleri ve kullanım alanlarının araştırılması

Abstract

Kromun doğada bulunan en yaygın minerali kromittir. Kireçsiz teknoloji ile krom bileşikleri üretiminde, kromit ve sodyum karbonatın fırında kavrulması sonucunda tehlikesiz katı atık da ortaya çıkmaktadır.Bu tez çalışmasında kromitin kavrulması ile oluşan atığın özelikleri, bileşenlerine ayrılma şartları ve geri kazanım yolları incelenmiştir. Kromit minerali, krom bileşiklerinin üretim teknolojileri, krom bileşikleri üretimi katı atığı ile ilgili kaynak bilgilere dayalı olarak araştırmalar sürdürülmüştür. Atık ve kromit örneklerine kimyasal analizler, XRD, SEM/EDS, tane boyu dağılımı ve yüzey analizi yapılarak özelikleri saptanmıştır. Katı atık örneklerinden, su ve çeşitli çözeltiler kullanılarak, kromun özütlenmesi; fiziksel ayırma yöntemleri ile örneklerin krom derişiminin artırılması incelenmiştir. Atığın sodyum monokromat üretimi için yeniden kullanımı konusunda kavurma deneyleri yürütülmüştür. Farklı zamanlarda tesise gelen kromit mineralininkrom (III) oksit (Cr2O3)derişiminin %43-46 olduğu, bu kromitlerin kullanımı ile ortaya çıkan atık örneklerinde ise Cr2O3 derişiminin %8-11'e düştüğü görülmüştür. Kromit hammaddesinde kromit, enstatit ve magnetit kristal fazlarının, atık örneklerinde ise kromit ve hematit fazlarınınbulunduğu; kavurma öncesi kromitin ortalama tane boyutu (d50) 14 µm iken katı atıkta d50 51 µm olduğu saptanmıştır. Su, sodyum karbonat, sodyum perkarbonat, sodyum dikromat çözeltileri ile atığın 100 ˚C sıcaklıkta 90 dakika boyunca karıştırılması durumunda en fazla %2,7 oranında krom özütlenebildiği görülmüştür. Atık örneğindeki kromderişiminin artırılması için sallantılı masa, multigravite ayırıcı gibi ekipmanlarla denemeler yürütülmüş; atığın tamamının 0,5 mm altında olacak şekilde öğütüldükten sonra düşük manyetik alan şiddetinde manyetik ayırma yapılmasının krom derişiminiönemli ölçüde artırmadığı görülmüştür. Son olarak, atığın soda ve çeşitli katkılar ile birlikte kromit kullanılmadan kavrulması ile de sodyum monokromat elde edilebileceği görülmüştür. Sanayiye uygulama ve ekonomik incelemeler konusunda ileri çalışmaların yapılması gerektiği görülmüştür.

Chromium is found almost exclusively in one mineral, chromite in the nature. Roasting of chromite with soda ash for chromium chemicals production based on no-lime technology yields some solid waste also. In the current study, the components, separation and utilization methods of solid waste of chromium chemicals' production plant have been investigated.Depending on the knowledge, about chromite mineral, technologies and development of chromium chemicals in the literature, the research methods have been planned and sustained.Solid waste and chromite samples were analyzed with analytical methods, XRD; SEM/EDS, particle size and distribution, and surface analyses. Extraction of chromium from solid waste samples by using water and several solutions; and concentrating chromium percent of the solid waste by applying physical separation techniques have been studied. Utilization of solid waste for the production of sodium monochromate has been investigated. It has been found that chromium oxide (Cr2O3) concentration of chromite raw material is 43-46% and Cr2O3 concentration of solid waste resulted from roasting of these raw materials is 8-11%. Chromite, enstatite and magnetite phases have been found in the chromite mineral, whereas chromite and hematite phases have been found in the solid wastes. It has been found that mean particle diameter (d50) of the chromite sample prior to roasting is 14 µm and mean particle diameter (d50) of the solid waste sample is 51 µm after roasting process. Mixing the solid waste sample with water, sodium carbonate, sodium percarbonate, sodium dichromate solutions at 100 ˚C for 90 minutes sustained maximum 2.7% of chromium extraction. In order to increase the chromium concentration of the solid waste shaking table, multi-gravity separator and magnetic separator equipment have been used. It has been found that chromium concentration of the waste cannot be increased distinctively even by grinding below 0.5 mm and thenapplying magnetic separation. Finally, it has been found that sodium monochromate can be produced by roasting that solid waste with soda ash and different additives. Further studies can be conducted for the implementation of the studies into the industrial scale operations.