Kalsine dolomitin silikotermik redüksiyonu ile magnezyum metal üretimi
Production of magnesium metal from silicothermic reduction of calcined dolomite
- Tez No: 152312
- Danışmanlar: PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
KALSINE DOLOMİTİN SILIKOTERMIK REDUKSIYONU DLE MAGNEZYUM METAL ÜRETİMİ OZET Hafif ve mukavemetli olması nedeniyle uçak, roket, mermi ve otomotiv sanayinde, sfero dökme demirde, özel alaşımların üretiminde, bazı nadir metallerin redüklenmesinde kullanılan magnezyum metaline olan talep günümüzde giderek artmaktadır. Dolomit minerali dünyada olduğu kadar ülkemizde de bol miktarda bulunmasına rağmen, şu an bu konuda yeterli bilgi birikimi olmadığı için magnezyum üretimi yapılamamaktadır. Bu çalışmada, Kumaş A.Ş.'den temin edilen, Ege bölgesi dolomitlerinin kalsinasyonu ile üretilmiş kalsine dolomitin silikotermik redaksiyonuna etkiyen parametreler araştırılmıştır. Kalsine dolomitten metalotermik yöntemle magnezyum üretmek amacıyla yapılan deneylerde şarj bileşimi, redükleyici ve curuflaştmcı madde ilave miktarı, süre ve sıcaklık değişkenler olarak seçilmiş ve bu değişkenlerin uygun kombinasyonları ile magnezyum metalinin yüksek verim ve safiyette kazanım verimi ile elde edilmesi bu çalışmanın amacıdır. Deneylerde, magnezyum kaynağı olarak kalsine dolomit (% 43 MgO, % 47.4 CaO, % 0.56 Fe, % 0.18 Si, % 0.33 Al), redükleyici olarak ferrosilisyum (% 75 Si, % 24 Fe, % 0.10 Ca, % 0.90 Al) ve bunun yanısıra bazı deneylerde kalsiyum florür ve magnezyum oksit ilavesi yapılan şarj karışımı briket haline getirilmiş ve alumina kayıkçık içerisine konarak redüksiyonun gerçekleştiği paslanmaz çelik retort içerisine yerleştirilmiştir. Tüm deneyler, retort içerisindeki toplam basmç 1-20 mbar aralığında olacak şekilde gerçekleştmlmiştir. Her bir deney sonunda soğutma bölgesinde kondanse olan metal ve alumina kayıkçık içerisindeki kalıntı toz tartılmış kimyasal analiz sonuçlarına göre irdelenmiştir. Hammadde ve ürünleri karakterize etmek amacıyla kimyasal analiz ve X-ışmlan difraksiyonu (XRD) metotları kullanılmıştır. Farklı süre ve redükleyici madde miktannm redaksiyona elMlerinin incelendiği deneylerde; kalsine dolomit, 1200 °C sıcaklıkta, redükleyici madde olarak kullanılan FeSi'un % 90, 100, 125 ve 150 stokiyometrik oranları kullanılarak 0-240 dakikalık sürelerde redüklenmiştir. Artan redükleyici madde miktarı ve süreyle magnezyum kazanım verimlerinin de arttığı belirlenmiştir. Kalıntıda magnezyum konsantrasyonu % 90-150 stokiyometrik FeSi ilavesiyle 240 dakikalık deney sonunda sırasıyla % 7.95-3.56 iken, magnezyum metal kazanım verimi ise sırasıyla % 70.57-85.52 olarak hesaplanmıştır. Şarj bileşimindeki MgO/CaO oranım değiştirmek amacıyla kalsine dolomite (K.D.) yapılan MgO ilaveli deneylerde, K.D./MgO oram 20/0, 15/5, 10/10, 5/15 ve 0/20 olacak şekilde seçilmiş, redüksiyon deneyleri 1200 °C'de 180 dakika süredegerçekleştirilmiştir. Artan (MgO/CaO)Başianglç oranına bağlı olarak kalıntıdaki magnezyum konsantrasyonunun da arttığı gözlenmiş ve bu artışın en fazla olduğu durum (MgO/CaO)Başiangıç: 43.74 oranında % 31.5 olarak belirlenmiştir. En düşük verim ise aynı şartlar altoda % 26.43 olarak hesaplanmıştır. Curuflaştuıcı madde olarak CaF2 ilavelisinin yapıldığı deneylerde % 100 stokiyometrik FeSi oranına sahip şarja, K.D.'in ağırlıkça % 0-7'si oranında CaF2 ilavesi yapılarak 1200 °C sıcaklıkta 180 dak. süreyle redüksiyon gerçekleştirilmiştir. Artan CaF2 oranına bağlı olarak kalıntıdaki magnezyum konsantrasyonu azalmış, en düşük Mg konsantrasyonu % 5 CaF2 ilaveli deneyde % 2.95 olarak ölçülmüştür. Bu şartlarda Mg kazanım verimi ise aynı şartlarda % 88.68 olarak hesaplanmıştır. Sıcaklığın redüksiyona olan etkisini incelenmek amacıyla gerçekleştirilen deneylerde, kalsine dolomitin ağırlıkça % 5 'i kadar CaF2 ve % 100 stokiyometrik FeSi oranına sahip şarj karışımları 180 dakika süreyle, 1100-1300 °C sıcaklıklarda redüklemniş sıcaklığın artmasıyla kalıntıdaki magnezyum konsantrasyonunun azaldığı gözlenmiştir. En yüksek magnezyum kazanım verimi olan % 96.46 değeri 1300 °C'de kalıntıda magnezyum içeriğinin % 0.93 olduğu şartlarda elde edilmiştir. xı
Özet (Çeviri)
PRODUCTION OF MAGNESIUM METAL FROM SILICOTHERMIC REDUCTION OF CALCINED DOLOMITE SUMMARY Magnesium is a light weight material and it finds wide variety of applications such as aircraft, rockets and automobile industry, the desulphurisation of steel, the production of Al-Mg alloys, the protection of steel structures such as the holds of ships, oil and gas pipelinesand the production of fireworks and incendiary devices, the reduciton of metals like boron, hafnium, titanium, zirconium and uranium. Although there are enough reserves of dolomite and magnesite ore in Turkey, Mg metal is not being produced due to the lack of necessary information about production. In this study, the parameters effecting the silicothermic reduction of calcined dolomite; which is produced by calcination of the Aegean region dolomites, (provided by Kumaş A.Ş.) were investigated. In the experiments for producing magnesium metal via siHcothermic reduction of calcined dolomite; the charge composition, the amount of reducing and fluxing materials added, time and temperature were taken as variables. During the experiments, appropriate combination of these parameters are selected in order to obtain high recovery efficiencies and qualities of metallic magnesium. In the experiments; as magnesium source calcined dolomite (% 43 MgO, % 47.4 CaO, % 0.56 Fe, % 0.18 Si, % 0.33 Al), as reductant FeSi (% 75 Si, % 24 Fe, % 0.10 Ca, % 0.90 Al) were used. In some cases CaF2 and MgO were added to the charge and then these mixtures are briquetted. The briquettes were put into a boat and placed into the stainless steel retort where the reduction reactions happen. All experiments were done under vacuum (1-20 mbar). At the end of the experiments, the metal condensed at the cooling part of the retort and the residue remaining in the boat were weighed and analysed using chemical analysis methods and X-ray diffraction techniques (XRD). In the experiments which the effect of time and reducing material amount on reduction were investigated, calcined dolomite (CD.) was reduced at 1200 °C for 0- 240 minutes with the stochiometric additions of FeSi (% 90-150). It is observed that with increasing time and reductant material amount, the recovery of magnesium metal is also increasing. For example, the recoveries of magnesium obtained at 1200 °C and 240 min. for % 90-150 stoc. FeSi amounts were determined to be % 70.57- 85.52. xnIn the experiments which were done to change the MgO/CaO ratio by the addition of sintered MgO, the C.D./MgO ratios were 20/0, 15/5, 10/10, 5/15 and 0/20. The reductions were done at 1200 °C for 180 min. It is observed that, the concentration of magnesium (%), in the residue also increases with the increasing (MgO/CaO)foitiai ratio. The highest magnesium concentration (% Mg) in the residue (meaning the lowest magnesium recovery efficiency; % 26.43) is obtained as % 31.5 when the (MgO/CaO)initiai ratio was 43.74. In the experiments which a fluxing material (Caiy was added (% 0-7 of calcined dolomite weight), calcined dolomite was reduced at 1200 °C for 180 min. with % 100 stochiometric FeSi addition. It is observed that, the concentration of magnesium (%) in the residue decreases with the increasing CaF2 amount. The lowest magnesium concentration (% Mg) in the residue (meaning the highest magnesium recovery efficiency; % 88.68) is obtained as % 2.95 when the CaF2 percentage was %5. In the experiments which the effect of temperature was investigated, the charge containing % 5 CaF2 and % 100 stochiometric FeSi was reduced at 1100-1300 °C for 180 min.. It is observed that, the concentration of magnesium (%) in the residue decreases with the increasing temperature. The lowest magnesium concentration is % 0.93 and the highest magnesium recovery is obtained as % 96.46 at 1300 °C. xm
Benzer Tezler
- Kalsine dolomitin propiyonik asitte çözünme kinetiğinin incelenmesi
Investigation Of Kinetics Of Dissolution Of Calcined Dolomite In Propionic Acid
MEHMET ALİ BOZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED BORA AKIN
- Bazı bor bileşiklerinin endüstriyel atık sulardan uzaklaştırılması
Removal of some boron compounds from industrial wastewater
AYSUN GENÇTÜRK
- Vakumda metalotermik redüksiyonla magnezyum üretiminde redükleyici madde cinsinin etkisi
The effect of reductant type on the magnesium production by metalothermic reduction in vacuum
AHMET ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Mg-Sr alaşımları üretimi amacıyla MgO, SrO sisteminin redüksiyon koşullarının incelenmesi
Investigation of the reduction conditions of MgO, SrO system for the production of Mg-Sr alloys
MEHMET BUĞDAYCI
Doktora
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Çeşitli katalizörler vasıtasıyla mikrodalga destekli biyodizel üretimi
Microwave-assisted biodiesel production through various catalysts
GİZEM YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT RAHİM BAYRAMOĞLU
DR. BAŞAK TEMUR ERGAN