Kalsine kolemanitin amonyum karbonat çözeltilerindeki çözünürlüğü ve çözünme kinetiğinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Bandırma Borik Asit Fabrikasından temin edilen cevherin kalsinasyon işlemine tabi tutulmasıyla elde edilen kalsine kolemanitin amonyum karbonatlı ortamda çözünürlüğü incelenmiştir. Araştırma kapsamında yapılan deneyler iki aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada kolemanit minerali farklı sıcaklıklarda kalsinasyon işlemine tabi tutulmuştur. Kalsinasyon işlemiyle yapıda meydana gelen değişimleri görebilmek için orijinal (ısıl işlem görmemiş) ve kalsine numunelerin X-Işını Difraksiyonu (XRD), Termal Analizi (DTA-TGA) ve BET yüzey alanı tayini yapılmıştır. Son aşamada, kalsine kolemanitin çözünürlüğü üzerine (NH4)2CO3 konsantrasyonu, katı/sıvı oranı, karıştırma hızı, reaksiyon sıcaklığı parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Elde edilen deneysel verilerden kalsine kolemanitin çözünme hızının amonyum karbonat konsantrasyonu ve reaksiyon sıcaklığı artışı ile arttığı; katı/sıvı oranı artışı ile azaldığı buna karşılık karıştırma hızından etkilenmediği saptanmıştır. Elde edilen dönüşüm değerlerinden reaksiyon hızının homojen yalancı birinci mertebe reaksiyon modeli ile kontrol edilmektedir. Ayrıca, çözünme reaksiyonuna ait aktivasyon enerjisinin yaklaşık 58.6 kJ/mol ve prosese ait kinetik modelin aşağıdaki olabileceği belirlenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Kalsine kolemanit, Amonyum karbonat, Çözünme kinetiği

In this work, the solubility of calcined colemanite in ammonium carbonate solutions has been investigated. Colemanite ore samples were obtained from Bandırma Boric Acid Factory. In the framework of this research, the experiments were carried out in two stages. In the first stage, colemanite mineral was calcined at different temperatures. Variations in the structure of the original and calcined samples obtained using XRD (X-Ray Diffraction), DTA-TGA (Differential thermal analysis and thermogravimetric analysis), BET surface analysis. In the final stage, effect of ammonium carbonate concentration, solid/liquid ratio, stirring speed and reaction temperature parameters were investigated on the dissolutions of calcined colemanite. Results of experiments indicated that dissolution rate of calcined colemanite increased with increasing ammonium carbonate concentration and reaction temperature, and decreased with increasing solid/liquid ratio. On the otherhand, disssolution rate was not affected by stirring speed. According to conversion results, dissolution rate was in agreement with the pseudo first-order homogeneous reaction model. The activation energy for dissolution reaction was found to be approximately 58.6 kJ/mol. The kinetic model for the process may be described as below. KEYWORDS: Calcined colemanite, ammonium carbonate, dissolution kinetic.