Production of purified amorphous silica from primary and secondary sources
Birincil ve ikincil kaynaklardan saflaştırılmış amorf silika üretimi
- Tez No: 1023283
- Danışmanlar: PROF. DR. TAKİ GÜLER, DOÇ. DR. AHMET DENİZ BAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Çöktürülmüş Silika, Amorf Silika, Kuvars, Alkali Liç, Sodyum Silikat, Asit Muamelesi, Precipitated Silica, Amorphous Silica, Quartz, Alkali Leaching, Sodium Silicate, Acid Treatment
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Küresel teknolojik gelişmeler, yüksek saflıkta silikaya olan talebin artmasına yol açmıştır. Sodyum silikattan üretilen çöktürülmüş silika, ileri teknoloji gereksinimlerini karşılayacak şekilde daha da saflaştırılabilmekte ve doğal yüksek saflıktaki kuvars için uygulanabilir bir alternatif oluşturmaktadır. Geleneksel olarak sodyum silikat, ya kuvarsın sodyum karbonat ile yüksek sıcaklıkta kavrulmasıyla-enerji yoğun ve CO2 salınımına neden olan bir süreçle-ya da NaOH ile yüksek basınç altında işlem görmesiyle üretilmektedir. Buna karşılık, kuvarsın veya silisli atıkların NaOH kullanılarak düşük sıcaklıkta ve atmosfer basıncında alkali çözündürülmesi ve ardından asitle çöktürülmesi, yüksek saflıkta silika üretimi için umut verici, çevre dostu ve yeterince araştırılmamış bir yöntem sunmaktadır. Bu çalışmada, karıştırmalı koşullar altında (400 rpm) kuvars cevherinin alkali liçinde liç süresi (3-21 saat), NaOH derişimi (2,25-6,75 M) ve sıcaklığın (65-95 °C) tek başına ve etkileşimli etkilerini değerlendirmek amacıyla Yanıt Yüzey Yöntemi (RSM) kullanılmıştır. Silisli atık için ise liç süresi (5-75 dk), NaOH derişimi (1,00-3,50 M) ve sıcaklığın (20-60 °C) etkileri benzer şekilde incelenmiştir. Ayrıca, safsızlıkların silika ile birlikte çökelmesi üzerinde çöktürme süresinin, sıcaklığın ve pH'ın etkileri de değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın temel amacı, söz konusu parametrelerin safsızlık giderimi (örneğin Al, Fe ve Ti) ve elde edilen silikanın saflığı üzerindeki etkilerini istatistiksel analiz yoluyla daha iyi anlamaktır. Proses verimliliği; XRF, XRD, SEM-EDX ve ICP-OES gibi fiziksel ve kimyasal analiz yöntemleriyle değerlendirilmiştir. Kuvars liçi için, NaOH derişiminin doğrusal etkisi, sıcaklık ile etkileşimi ve ikinci dereceden (kuadratik) etkisi istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur. Buna karşılık, silisli atık için liç süresi, NaOH derişimi ve sıcaklığın doğrusal etkileri; süre-NaOH derişimi, süre-sıcaklık ve NaOH derişimisıcaklık etkileşimleri ile NaOH derişiminin kuadratik etkisi istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur. Kuvars (%72,63 SiO2 liç verimi) ve silisli atık (%91,50 SiO2 liç verimi) için en yüksek liç verimleri sırasıyla 6,75 M NaOH ile 95 °C'de 36 saat ve 6,75 M NaOH ile 90 °C'de 180 dakika koşullarında elde edilmiştir. Kuvars için liç süresinin 24 saate düşürülmesi, liç verimini %61,29'a azaltmış ve böylece liç çözeltisindeki alüminyum derişimini düşürmüştür. Elde edilen liç çözeltisi daha sonra pH 0,8'de, 80 °C'de 3 saat boyunca HCl ile muamele edilmiş; ardından 1000 °C'de kalsine edilip yıkanarak, sırasıyla kuvars ve silisli atığından %98,08 ve %97,77 saflıkta çöktürülmüş silika elde edilmiştir. Daha sonra, silisli atıklardan elde edilen çöktürülmüş silikanın iki aşamalı HCl asit ile yıkanması sonucunda, sırasıyla %98,63 ve %99,40 SiO2 saflıklarına ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Global technological advancement has led to an increasing demand for high-purity silica. Precipitated silica, produced from sodium silicate, can be further purified to satisfy high-technology specifications and represents a viable alternative to naturally occurring high-purity quartz. Conventionally, sodium silicate is produced either by high-temperature roasting of quartz with sodium carbonate — an energy-intensive and CO₂-emitting process — or by high-pressure treatment with NaOH. In contrast, the alkali dissolution of quartz or siliceous residue using NaOH at low temperatures and atmospheric pressure, followed by acid precipitation, offers a promising, eco-friendly, and underexplored route for producing high-purity silica. This study employs Response Surface Methodology (RSM) to evaluate the individual and interactive effects of leaching time (3-21 h), NaOH concentration (2.25-6.75 M), and temperature (65-95 °C) on the alkaline leaching of quartz ore under stirred conditions (400 rpm). For the siliceous residue, the effects of leaching time (5-75 min), NaOH concentration (1.00-3.50 M), and temperature (20-60 °C) were similarly investigated. In addition, the effects of precipitation time, temperature, and pH on the co-precipitation of impurities with silica were evaluated. The primary objective is to improve the understanding of how these parameters influence impurity rejection (e.g., Al, Fe, and Ti) and the resulting silica purity through statistical analysis. Process performance was evaluated through physical and chemical analyses, including XRF, XRD, SEM-EDX, and ICP-OES. For quartz leaching, the linear effect of NaOH concentration, its interaction with temperature, and its quadratic effect were statistically significant. In contrast, for the siliceous residue, the linear effects of leaching time, NaOH concentration, and temperature, the interaction effects of timeNaOH concentration, time-temperature, and NaOH concentration-temperature, as well as the quadratic effect of NaOH concentration, were statistically significant. The highest leaching performances for quartz (72.63% SiO2) and siliceous residue (91.50% SiO2) were achieved using 6.75 M NaOH at 95 °C for 36 h and 6.75 M NaOH at 90 °C for 180 min, respectively. Reducing the quartz leaching time to 24 h decreased the leaching performance to 61.29%, thereby lowering the aluminum concentration in the leach liquor. The resulting leach liquor was treated with HCl at 80 °C for 3 hours at pH 0.8, then calcined at 1000 °C and washed, yielding precipitated silica with viii purities of 98.08% and 97.770% recovered from quartz and siliceous residue, respectively. Afterwards, a two-stage HCl acid washing of the precipitated silica from siliceous residues achieved purities of 98.63% and 99.40% SiO2, respectively.
Benzer Tezler
- Bir ilaç taşıyıcı sistemi olarak montmorillonit/manyetit nano-kompozit sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of montmorillonite/mannetite nano-composite as a drug carrier system
HAKAN ÇİFTÇİ
Doktora
Türkçe
2019
KimyaAfyon Kocatepe ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHRİ ERSOY
- Characterization of levan produced by limosilactobacillus fermentum att06 isolated from lactic acid–fermented shalgam beverage
Laktik asit fermantasyonu ile üretilen şalgam suyundan izole edılen lımosılactobacıllus fermentum att06 tarafından üretilen levanın fizikokimyasal karakterizasyonu
ŞEYMA ÇAKIRCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH ORTAKCI
- Farklı doğal lif kaynaklarından mikrokristalinselüloz (MCC) eldesi ve bunlardan kompozit film üretim imkanlarının araştırılması
The obtaining microcrystallinecellulose (MCC) from different natural fiber sources and researching of composite film production opportunities from these
EKREM DURMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Ormancılık ve Orman MühendisliğiKastamonu ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM ATEŞ
- Fotovoltaik uygulamalar için yeni triazatruksen türevi elektron donör moleküllerin sentezi, fotofiziksel ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Syntesis of new triazatruxene derivative electron donor molecules and investigation of their photophysical and electrochemical properties for photovoltaic applications
TAMER YEŞİL