Potasyum tetraborat tetrahidratın akışkan yatakta kurutma kinetiği

Abstract

POTASYUM TETRABORAT TETRAHİDRATIN AKIŞKANYATAKTA KURUTMA KİNETİĞİEyyüp Sabri CENNETKUŞUÖZETBu çalışmada, potasyum tetraborat tetrahidratın optimum kalsinasyon şartlarısıcaklık, partikül boyutu, kalsinasyon zamanı ve adımları ve Ca(OH)2 içeriğine bağlıolarak bir akışkan yataklı kurutucuda incelendi. Sabit sıcaklık ve çok adımlıkalsinasyonu sonucu elde edilen ürünün döküm yoğunluğu, B2O3 içeriği, elekanalizi sıcaklık bozunma şartlarında incelendi. Aynı zamanda potasyum tetraborattetrahidratın partiküllerine uygulanan işlemlerin etkisi mikroskobik fotoğraflarla dabelirlendi. Bunlara ilaveten potasyum tetraborat tetrahidratın kalsinasyonu izotermalolmayan şartlar altında TG ve DTG cihazları kullanılarak farklı ısıtma hızlarındaincelendi.170 ºC' den daha yüksek sıcaklıklarda yürütülen tek adımlı kalsinasyonlar dadüşük döküm yoğunluklu ürün elde edilmektedir. 250 ºC' den daha yükseksıcaklıklarda potasyum tetraborat tetrahidratın tek adımlı kalsinasyonu sinterleşmebaşladığından dolayı yürütülemedi.Kalsine edilmiş ürünün döküm yoğunluğu 170 ºC den daha düşük sıcaklıklardapotasyum tetraborat tetrahidrat partiküllerin büzülmesinden dolayı azalmaktadır.Çok adımlı kalsinasyon boyunca, ilk adımın kalsinasyonun da potasyumtetraborat tetrahidratın sıcaklık ve su içeriği sırasıyla 152 º C' den daha düşük ve2.75 mol H2O/mol K2B4O7 olmalıdır. Bu partiküllerin ikinci kalsinasyon adımı farklısıcaklılarda yürütüldüğü zaman döküm yoğunluğu, partikül boyutu ve B2O3 içeriğiolarak benzer sonuçlar vermektedir. İki adımlı kalsinasyon sonunda elde edilen ürünfiziksel ve kimyasal olarak ticari uygunluğa sahiptir. Üç adımlı kalsinasyonla dökümyoğunluğu teorik döküm yoğunluğundan daha yüksek döküm yoğunluklu ürün eldeedildi. Bu yüzden ikinci kalsinasyonun ikinci adım sıcaklığı susuz potasyumtetraboratın son döküm yoğunluğu üzerine önemli bir etkinliğe sahiptir.Potasyum tetraborat tetrahidrat ve Ca(OH)2 karışımının kalsinasyonuyla tek veiki adımda susuz potasyum tetraborat elde edildi. Potasyum tetraborat tetrahidratındehidratasyon ve dekompozisyon kinetiği, her iki adımın da birden fazla adımlagerçekleştiğinde en iyi şekilde eş dönüşümlü metotla temsil edilebilir.

THE CALCINATION KINETICS OF POTASSIUM TETRABORATE TETRAHYDRATE INFLUIDIZED BEDEyyüp Sabri CENNETKUŞUSUMMARYIn this study, the optimum calcination condition of Potassium tetraboratetetrahydrate was investigated depend on temperature, particle size, calcination timeand steps and the content of Ca(OH)2 in fluidized bed dryer. The bulk density, B2O3content, sieve analysis of the product obtained at the end of constant and stage-wisecalcinations have been investigated under thermal decomposition condition. Also, theeffect of applied procedure on the particles of potassium tetraborate tetrahydrate havebeen determined by microscobic pothgrape. In aditional of these, calcination ofpotasium tetraborat tetrahidrate have been investigated at different heating rates byusing TG and DTG devices under nonisothermal condition.Single step calcinations carried out at temperature higher than 170 oC gives acalcinated product with low bulk density. The calcinations of Potassium tetraboratetetrahydrate with single stage can not be carried out at the temperature higher than250 oC since agglomeration is started. The bulk density of calcined product isincreased at temperature lower than 170 oC, since potassium tetraborate tetrahydrateparticles are shrinking. During the multi stage calcinations, temperature and watercontent of Potassium tetraborate tetrahydrate in the first step calcination should belower than 152 oC and 2.75 mol H2O/mol K2B4O7, respectively. The secondcalcination step of this particles give similar rerults with respect to bulk density,particle size and B2O3 content when it carried out at higher different temperature Theproduct obtained at the end of this two stage calcination is commercially available inrespect to physical and chemical properties.High bulk density product with higher bulk density than in theoretical value ofanhydrous potassium tetraborate is obtained with three step calcinations. Therefore,the second stage temperature of calcinations has an important role on the final bulkdensity of anhydrous Potassium tetraborate. By calcination of potassium tetraboratetetrahydrate and Ca(OH)2 mixture, an anhydrous potassium tetraborate tetrahydratewas obtained in single and two step calcinations. The thermal dehydration anddecomposition kinetics of potassium tetraborate tetrahydrate can be best representedby isoconvensionel method, since both dehydration and decomposition are realizedin multi-steps.