Kolemanitin sülfürik asit ile reaksiyon kinetiğinin incelenmesi
The reaction kinetics of colemanite with sulfuric acid
- Tez No: 142963
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NERGÜL TAYLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Endüstriyel ve stratejik açıdan önemi gittikçe artan boratlar genel tanımıyla bor oksit içeren minerallerdir. Bor minerallerinin sayısının çok fazla olmasına rağmen ticari önemi olan bor mineralleri sınırlıdır. Borat mineralleri Türkiye ve A.B.D. başta olmak üzere çok az sayıdaki ülke tarafından üretilmektedir. Kolemanitin sülfürik asit ile reaksiyonu sonucu borik asit üretimi aşağıdaki gibi gerçekleşmektedir. Ca2B60ıı.5H20 + 2H2S04 + 6H20 r 6H3BO3 + 2CaS04.2H20 Kolemanitin sıcak H2SO4 çözeltilerinde çözündürülmesiyle gerçekleşen reaksiyon sonucu borik asit çözeltide kalırken, jips çözeltide aşın doygunluk değerine ulaşarak çökmektedir. Reaksiyon sırasında çöken jips reaksiyona girmemiş kolemanit taneciklerinin üzerinde birikip kolemanitin reaksiyona girmesini yavaşlatabilir. Ancak çöken jipsin mikrofaz etkisi göstermesi durumunda (1-lOum boyutundaki jips tanecikleri) çöken jips kolemanitin sıvı faza taşınmasını kolaylaştırarak reaksiyon hızını artırabilir. Bu çalışmada kolemanitin sülfürik asit ile reaksiyon kinetiğine sıcaklık, katı-sıvı oranı, karıştırma hızı, kolemanitin tanecik boyutu, başlangıçta ilave edilen borik asit miktarının yanı sıra jipsin mikrofaz etkisi araştırılmıştır. Deneyler kesikli reaktörde yürütülmüş, reaksiyonun ilerleyişi iletkenlik ölçülerek belirlenmiş ve kalibrasyon eğrileri yardımıyla dönüşme ve konsantrasyon değerlerine çevrilmiştir. Her bir parametrenin ayrı ayrı incelendiği deneylerde sıcaklığın artması ve kolemanitin tanecik boyutunun azalmasıyla reaksiyon hızının arttığı saptanmıştır. Kullanılan H2SÛ4 konsantrasyonunun artmasıyla reaksiyon hızı artmış, kullanılan kolemanit miktarının artması sonucunda ise dönüşme azalmıştır. Karıştırma hızı belli bir optimum değerin üzerinde reaksiyonu etkilememektedir. Başlangıçta eklenen borik asit ve jips reaksiyon hızını değiştirici belli bir etki yapmamıştır. Reaksiyonun mertebesi H2S04 konsantrasyonuna göre 0.7536 olarak bulunmuştur. Reaksiyonun aktivasyon enerjisi ise Arrhenius eşitliği yardımıyla 29.67 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
Boron, which is an important element in the world from both strategic and industrial point of view, occurs in the form of borates in the nature but large deposits of commercially valuable boron minerals are to be found only in a very few locations. Turkey and U.S.A. are the world's largest producers of boron compounds. The Bigadiç borate deposits represent the largest colemanite and ulexite reserves in the world. Colemanite is one of the most important boron minerals for production of boric acid. When colemanite is dissolved in aqueous sulfuric acid solutions to produce boric acid, gypsum precipitates as by product because of its low solubility. The reaction is as follows: Ca2B60ıı.5H20 + 2H2S04 + 6H20? 6H3BO3 + 2CaS04.2H20 During the reaction, gypsum can reduce the reaction rate by covering the surface of colemanite particles. However, precipitated gypsum (having microphase effect in the presence of gypsum particles of 1-10 um) can increase the reaction rate by enhancing the transfer rate of colemanite to the liquid phase. In this study, the reaction kinetics of colemanite in sulfuric acid solutions was investigated. The particle size of colemanite, temperature, stirring rate, initial sulfuric acid concentration, amount of initially added boric acid, and microphase effect of gypsum seeded or formed in the reaction are parameters investigated in the experiments. The experiments were carried out in a batch reactor and the progress of the reactions was determined by measuring the conductivity. Conductometric measurements were converted to conversion by using constructed calibration curves. The experimental results show that as the particle size of colemanite decreases the reaction rate increases. Dissolution rate increases with increasing H2S04 concentration. Increasing temperature has an increasing effect on the reaction rate. Stirring rate has no effect on the dissolution rate after an optimum value. The initially added boric acid and gypsum were found to have no significant effect on the dissolution rate of colemanite. The order of the reaction was found 0.75 in H2SO4 concentration and the activation energy was calculated 29.7 kJ/mol by using Arrhenius equation.
Benzer Tezler
- Üleksitin sülfürik asit çözeltileri ile çözünürleştirilmesinin kinetiği ve mekanizması
Başlık çevirisi yok
MEHMET TUNÇ
Doktora
Türkçe
1994
KimyaAtatürk ÜniversitesiFen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMİH BAYRAKÇEKEN
- Propiyonik asit çözeltilerinde kolemanit cevherinin çözünme kinetiği ve optimizasyonu
Dissolution kinetics of colemanite ore in propionic acid solutions and optimization
MÜCAHİT UĞUR
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET MUHTAR KOCAKERİM
PROF. DR. AHMET YARTAŞI
- Kolemanitten propiyonik asit varlığında borik asit üretimi
Boric acid production from colemanite by the use of propionic acid
ÖZGE ERTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NUSRET BULUTCU
- Sulu organik faz kullanımı ile kolemanitten borik asit üretimi veriminin iyileştirilmesi
Improvement of boric acid production yield with using aqeous organic phases
HİLAL SEDA DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKİR ZÜHTÜ UYSAL
- Dynamic behavior of continuous flow stirred slurry reactors in boric acid production
Borik asit üretiminde kullanılan sürekli akışlı karıştırmalı çamur reaktörlerinin dinamik davranışı
GAYE YÜCEL ÇAKAL
Doktora
İngilizce
2004
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ EROĞLU