Nadir toprak elementleri içeren çözeltilerin solvent ekstraksiyon işleminin incelenmesi
Investigation of solvent extraction process of solutions containing rare earth elements
- Tez No: 810911
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK BİROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Nadir toprak elementleri, günlük hayatımızda sıklıkla kullandığımız başta elektronik cihazlar olmak üzere, elektrikli araçlar, optik camlar, lazerler gibi pek çok alanın yanı sıra savunma sanayii ve enerji üretim sistemleri gibi stratejik alanlarda da kullanılmaktadır. Kullanım alanlarının bolluğu ve bu ürünlere olan talebin gün geçtikçe katlanarak artması bu elementlere olan talebi arttırmaktadır. Nadir toprak elementleri sahip oldukları benzersiz özelliklerinden dolayı kullanıldıkları alanlarda başka elementlerce ikame edilememektedirler. Stratejik kullanım alanları ve yerlerinin doldurulamaz oluşunun beraberinde rezervlerinin oldukça kısıtlı oluşu, bu elementlerin üretimini önemli hale getirmiştir. Nadir toprak elementlerinin üretimi hidrometalurjik yöntemlerle yapılabilmektedir. Bu elementlerin benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olmalarından dolayı bir arada bulunma eğilimleri ayrıştırılmalarında problem oluşturmaktadır. Bu yüzden hidrometalurjik yöntemler nadir toprak metallerin üretimindeki tek alternatiftir. Solvent ekstraksiyon yöntemi sulu çözeltilerdeki metal iyonlarının, organik solventler kullanılarak ayrıştırılmasını sağlayan bir yöntemdir. Ayrıştırılması güç olan nadir toprak elementlerinin hem birincil hem de ikincil üretimi proseslerinde bu yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemde ilk aşamada, kullanılan organik solventler sahip oldukları özelliklere göre belirli metal iyonlarıyla seçici olarak bağ kurarlar, bu işleme yükleme adı verilir. Yükleme aşamasından sonra organik faza geçmiş olan metal iyonları, sıyırma adı verilen bir sonraki aşama ile organik solventlerdeki komplekslerden koparılarak inorganik faza geçirilir. Bu şekilde solvent ekstraksiyon prosesi tamamlanır ve metal iyonları iki ayrı çözeltide ayrıştırılmış olarak elde edilir. Yapılan bu çalışmada çözeltiye alınmış nadir toprak elementlerinin solvent ekstraksiyon prosesi ile ayrıştırma davranışı incelenmiştir. Solvent ekstraksiyon işlemini öncesinde hazırlanan besleme çözeltisi floresan fosfor tozunun liç edilmesi ile elde edilmiştir. Bu liç işlemi iki aşamalı bir prosesle gerçekleştirilerek, besleme çözeltisinin mümkün olan en az oranda empürite içermesi sağlanmıştır. Bu işlemle çözeltiye, fosfor tozunun yapısındaki nadir toprak elementlerinden itriyum ve evropiyumun geçmesi sağlanmıştır. Solvent ekstraksiyon prosesinde yükleme ve sıyırma işlemlerine parametrelerin verim üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre yükleme aşamasının 4 kez tekrarlanması sonucunda itriyumun tamamen çözeltiden uzaklaştırılarak evropiyumdan ayrıştırılabildiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Rare earth elements are used in many areas such as electronic devices, which we frequently use in our daily lives, electric vehicles, optical glasses and lasers, as well as in strategic areas such as defence industry and energy production systems. The abundance of usage areas and the exponential increase in demand for these products day by day increases the demand for these elements. Due to their unique properties, rare earth elements cannot be substituted by other elements in the areas where they are used. The production of these elements has become important due to their strategic use and irreplaceability, as well as the fact that their reserves are very limited. Rare earth elements can be produced by hydrometallurgical methods. Since these elements have similar physical and chemical properties, their tendency to coexist creates problems in their separation. Therefore, hydrometallurgical methods are the only alternative for the production of rare earth metals. Solvent extraction method is a method that allows the separation of metal ions in aqueous solutions using organic solvents. This method is used in both primary and secondary production processes of rare earth elements that are difficult to separate. In the first stage of this method, the organic solvents used selectively bond with certain metal ions according to their properties, this process is called loading. After the loading stage, the metal ions that have passed into the organic phase are detached from the complexes in the organic solvents and passed into the inorganic phase by the next stage called stripping. In this way, the solvent extraction process is completed and metal ions are obtained separated in two separate solutions. In this study, the separation behaviour of rare earth elements taken in solution by solvent extraction process was investigated. The feed solution prepared before the solvent extraction process was obtained by leaching fluorescent phosphorus powder. This leaching process was carried out in a two-step process to ensure that the feed solution contained the minimum amount of impurity. With this process, yttrium and europium, which are rare earth elements in the structure of phosphorus powder, were provided to pass into the solution. The effect of the parameters on the yield of the loading and stripping processes in the solvent extraction process was analysed. According to the results obtained, it was concluded that yttrium could be completely removed from the solution and separated from europium as a result of repeating the loading stage 4 times.
Benzer Tezler
- Recovery of rare earth elements (REEs) from leach solutions by solvent extraction with predispersion
Liç çözeltilerinden nadir toprak elementlerinin (NTE) ön dağıtımlı çözücü ekstraksiyon yöntemiyle kazanılması
MUHAMMAD ZUBAIR RAHIM
Doktora
İngilizce
2024
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ İHSAN AROL
- Toryum –nadir toprak elementleri konsantresinden toryumun yan ürün olarak kazanılması ve solvent emdirilmiş reçineler ile nadir toprak elementlerinin ayrılması
Recovery of thorium as a by-product from thorium-rare earth elements concentrate and separation of rare earth elements using solvent impregnated resins
SELCAN SENGÜL
- Toryumun ve nadir toprak elementlerinin kazanılmasında organik çözücü yüklü silikajelin kullanılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of the thorium and rare earths recovery on the silica gel column coated with an organic extractant
ÜMRAN HİÇSÖNMEZ
Doktora
Türkçe
1998
Nükleer MühendislikEge ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL ERAL
- The investigation of kinetics of leaching parameters of rare earth element containing raw materials
Nadir toprak elementleri içeren hammaddelerin çözümlendirme ile değerlendirilme kinetiğinin incelenmesi
HÜSEYİN EREN OBUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ALKAN
- Nadir toprak elementlerinin iyon değiştirici reçinelerle ayrılmasında sodyum trimetafosfatın yeni bir elüent olarak incelenmesi
Investigation of sodium trimetaphosphate as a new eluting agent for the separation of rare earth elements by ion exchange resins
ŞANA KUTUN