Sfaleritin HCL çözeltilerinde çözünmesinin optimizasyonu ve çinkonun destekli sıvı membran ile taşınımı

Abstract

ÖZET Gümüşhane yöresinden temin edilen sfalerit cevherindeki çinkonun, HCI çözeltisi ile ekstraksiyonunun optimum çalışma şartları `Taguchi Yöntemi` ile belirlenmiştir. İki aşamalı tasarım ile, cevherde bulunan çinkonun maksimum ve demirin ise minimum düzeyde ekstraksiyonu gerçekleştirilmiştir. Optimum çalışma şartları: reaksiyon sıcaklığı; 90 °C, asit konsantrasyonu; %32,5 (w/w), katı / sıvı oranı; 0,083 (g.mL1), reaksiyon süresi; 180 (dak), karıştırma hızı; 300 (rpm) ve tane boyutu; -100+200 (mesh) olarak bulunmuştur. Bu şartlar altında, çinko için % 100 ve demir için % 50,85' lik bir ekstraksiyon verimi sağlanmıştır. Ayrıca, proses maliyetlerini düşürmek için, optimum çalışma şartlarına alternatif çalışma şartlan da önerilmiştir. Optimum çalışma şartları altında elde edilen ekstraksiyon çözeltisinin içeriği doğrultusunda destekli sıvı membran prosesi ile çözeltideki, çinko, demir, kalsiyum ve magnezyum metallerinin taşınım davranışları incelenmiştir. İncelenen çalışma aralığında kalsiyum ve magnezyum iyonlarının taşınmadığı ve demirin ise çok az bir kısmının taşındığı, mevcut çinko iyonunun ise yaklaşık % 97 nin taşındığı gözlenmiştir. Destekli sıvı membran ile çinko metalinin taşınım hızına, besleme çözeltisinin pH' sı, sıyırma çözeltisinin konsantrasyonu, taşıyıcı konsantrasyonu, besleme ve sıyırma çözeltilerinin membran modülündeki akış hızları ve sıcaklığın etkileri incelenmiştir. Çinko iyonunun taşınım hızı, başlıca taşıyıcı - metal kompleksinin membrandan difüzyonu ve metal iyonunun, besleme ve sıyırma tarafı durgun akışkan filmden difüzyonu ile kontrol edildiği söylenebilir. Ayrıca, çinko iyonunun taşınımı için bir' ampirik eşitlik elde edilmiş ve ampirik eşitlik ile deneysel verilerin iyi uyuştuğu görülmüştür.

11 SUMMARY Taguchi method was applied to determine the optimum conditions for the extraction of zinc in sphalerit ore supplied from Gümüşhane region by HCI solutions. The maximum extraction of Zinc and minimum extraction of Iron in the ore was achieved by two step design. The optimum process conditions were found to be reaction temperature of 90 °C, acid concentration of 32,5 % (w/w), solid to liquid ratio of 0,1 (g.mL1 ), reaction time of 180 (minute), stirring speed of 300 (rpm) and particle size of -100 +200 (mesh). Under these optimum process conditions, the yield for the extraction of zinc and iron was 100 % and 50,85 %, respectively. Additionally, alternative process conditions to the optimum conditions for reducing the total cost of the process were suggested. The transport behaviour of zinc, iron, calcium and magnesium, coming from the extraction solution produced under optimum conditions by supported liquid membrane was investigated in the study range. It was observed that calcium and magnesium ions were not transported, and little amount of iron was transported, 97 % of zinc ions available in the feed solutions was transported to the stripping solution. Effect of pH of the feed solution, concentration of the stripping solution, carrier concentration, the flow velocity of feed and the stripping solutions in the membrane modul, and temperature on the transport rate of zinc metal by supported liquid membrane was investigated. It can be said that the rate of transport of zinc ion is controlled mainly by diffusion of carrier-metal complex in the supported liquid membrane and by diffusion of metal ion in the aqueous stagnant layer of the feed and stripping sides. Additionally, an empricial equation for the transport of zinc ion was produced and it can be said that this ampiricial equation agree with the experimental values.