Kırmızı çamurdan TiO2`in sülfürik asit ile liçingi üzerine ultrases gücünün etkisinin incelenmesi, istatistiksel modellenmesi ve optimizasyonu

Abstract

ÖZET Doktora Tezi KIRMIZI ÇAMURDAN Tİ02'İN SÜLFÜRİK ASİT İLE LİÇİNGt ÖZERİNE ULTRASES GÜCÜNÜN ETKİSİNİN İNCELENMESİ, İSTATİSTİKSEL MODELLENMESİ VE OPTİMİZASYONU Enes ŞAYAN Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Mahmut BAYRAMOĞLU Ortak Yönetici: Yrd. Doç. Dr. Taner TEKİN Son yıllarda, mikrodalga veya ultrases gibi, klasik olmayan enerjilere dayalı yeni tekniklerin cevher çözündürülmesinde kullanılması giderek önem kazanmaktadır. Ultrases, kimyasal ve mekanik etkilerini, sıvıya büyük bir negatif basınç uygulandığında oluşan kavitasyon kabarcıklarıyla üretir. Ultrases, katı reaktan ya da katalizör yüzeyinin yenilenmesi, çözünmeyi hızlandırma ve reaktanlar arasındaki yüzey alanını artırmak gibi pek çok yararlı etkiye sahiptir. Bu tezde, Etibank Seydişehir Alüminyum Tesislerinin bir atığı olan `Kırmızı Çamur` dan Ti içeriğinin sülfürik asit liçingi üzerine ultrases gücünün etkisi incelendi. Sıcaklık (X), asit konsantrasyonu (X2), ultrases gücü (X3), katı/sıvı oranı (X4) ve süre (X5) gibi değişik parametrelerin, Ti02, Al203 ve Fe203 liçing verimleri üzerindeki etkileri, istatistiksel olarak planlanmış deneylerle araştırıldı. 1. mertebe model için, 25'1 fraksiyonel faktöriyel deney tasarımı kullanıldı. Varyans analizi sonucunda, 2.mertebe model için, ortogonal merkezi bileşkeli deney tasarımlı ek denemelerin yapılması kararlaştırıldı. Bu amaç için, ortogonal merkezi bileşkeli tasarım seçildi. Ultrasesin klasik metoda göre, Ti02, AI203 ve Fe203 liçingi verimlerini sırasıyla %!9.05, %I5.53 ve %I7.85 artırdığı bulundu. Varyans analizi ile, %90 güven düzeyinde, aşağıdaki modeller elde edildi. Ti02 verimi için; yTi02=7L3658-5.279X,+22.8582X2+3.3992X3-9.124X4+1.3221X3-6.9795X,2-5.7919X22 + 1.0665X32+8.7812X,Xr2.5213X,X4-1.5412X,X5+1.7063X2X3+2.1038X2X5 +2.9287X3X,- 1.3462X3XS Fe203 verimi için; yKe2O3=21.0624+8.5774Xı+l6.6259X2+4.9171X3-10.4854X4+3.1683X5+6.5748X22+4.2357X42 + 10.138 1 X,X2-4.7706X,X4-7.471 9X2X4+2.628 1 X2X5-5.6056X3X5 A1203 verimi için; yAi2O3=74.8956+7.9273X,+2.1824X2+5.9309X3+4.0337X5+4.0303X12+3.5013X,X2-2.9725X1X4 +2.3050X2X3-2.2325X4X5 2002, 140 sayfa Anahtar Kelimeler: Kırmızı Çamur, titandioksit, liçing, ultrases gücü, optimizasyon

ABSTRACT Ph. D. Thesis THE OPTIMIZATION, STATISTICAL MODELLING AND INVESTIGATION OF THE EFFECT OF ULTRASOUND POWER ON THE SULFIRIC ACID LEACHING OF Ti02 FROM RED MUD Enes ŞAYAN Atatürk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Mahmut BAYRAMO?LU Co-advisor: Asst. Prof. Dr. Taner TEKİN The use of new technologies based on non-conventional energies such as ultrasound or microwave, on ore's leaching gains increasing importance in recent years. Ultrasound produces its mechanical and chemical effects through the phenomenon of cavitation bubles which are generated in a liquid when a large negative pressure is applied to it. Ultrasound may have a number of beneficial effects on chemical reactivity, such as increasing the surface area between the reactants, accelerating dissolution, renewing the surface of a solid reactant or catalyst. In this thesis, the effect of ultrasound power on the Sulfuric acid leaching of Ti content of the `Red Mud`, a waste of Etibank Seydişehir Aluminium Plant, has been investigated. The effects of various parameters; temperature (X), acid concentration (X2), ultrasound power (X3), solid to liquid ratio (X4) and leaching time (X5) on the leaching yield of Ti02, Al203 and Fe203 contents, have been explored by statistically planned experiments. 25`1 fractional factorial design has been used for 1 st order model. Based on the results of analysis of variance, it has been decided to conduct auxiliary experiments for second order model, using orthogonal central composite design. It was found that ultrasound enhanced the leaching yield of Ti02, A1203 and Fe203 up to 19.05%, 15.53% and 17.85% respectively, when compared with the classical method. The following models have been obtained by means of analysis variance at 90% confidence level. For Ti02 efficiency is; yr.o2=7L3658-5.279Xl+22.8582X2+3.3992X3-9.I24X4+1.3221X5-6.9795XI2-5.7919X22 + 1.0665X32+8.7812X1X2-2.5213X1X4-1.5412XIX5+1.7063X2X3+2.1038X2X5 +2.9287X3X4-1.3462X3X5 For Fe203 efficiency is; yFe2O3=21.0624t-8.5774X, » 16.6259X2t 4.9171 X3- 10.4854X4+3.1683X,+6.5748X22+4.2357X42 +10.138 1 X,X2-4.7706X,X4-7.47 1 9X2X4+2.628 1 X2X3-5.6056X3Xj For Al203 efficiency is; yAi2O3=74.8956+7.9273X1+2.I824X2+5.9309X3+4.0337X5+4.0303X,2+3.5013X1X2-2.9725X,X4 +2.3050X2X3-2.2325X4X5 2002, 140 pages Keywords: Red Mud, titan iumdioxide, leaching, ultrasound power, optimization