Investigation of rare earths extraction potential from various solid fossil fuel wastes
Çeşitli katı fossil yakıtlarının yan ürünlerinden nadir toprak elementleri ekstraksiyonu potansiyelinin incelenmesi
- Tez No: 892524
- Danışmanlar: PROF. DR. NACİ EMRE ALTUN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 163
Özet
Katı fosil yakıtlar ve yan ürünleri nadir toprak elementleri içeren önemli kaynaklardır. Nadir toprak elementleri stratejik bir öneme sahiptir çünkü küresel ekonominin çeşitli sektörlerinde sayısız uygulamada kullanılmaktadırlar. Ayrıca, katı fosil yakıtlar elektrik üretiminde kullanılan birincil kaynaklardır ve yanma sonucu ortaya çıkan yan ürünler değerlendirilmelidir. Bu çalışmanın amacı, katı fosil yakıtlardan, linyit, taşkömürü ve asfaltit uçucu küllerinden nadir toprak elementlerinin (Sc, Y ve lanthanit grubu) ekstraksiyon yöntemlerinin incelenmesidir. Çalışmanın odak noktası, bu malzemelerden nadir toprak metal ekstraksiyonu olanaklarını belirlemektir. Çalışma kapsamında ilk olarak kimyasal karakterizasyon yapılmıştır. Linyit, taşkömürü ve asfaltit uçucu kül örneklerinin toplam nadir toprak elementleri içerikleri belirlenmiştir (sırasıyla 365 ppm, 428 ppm ve 439 ppm). Örneklerin majör safsızlıkları Ca, Al, Si ve Fe olarak bulunmuştur. Daha sonra hidrometalurjik liç deneylerine başlanmıştır. Uçucu kül örnekleri, sülfürik asit, hidroklorik asit ve sitrik asit içeren iki inorganik ve bir organik asit liçi ile işleme tabi tutulmuştur. En iyi liç koşulları, tüm liç deneylerinde %30 asit konsantrasyonunda 90°C'de 24 saat süren liç işlemi olarak belirlenmiştir. Yapılan istatistiksel analiz sonucu parametrelerin etkileri incelenmiş, XRD ve SEM analizleri ile malzemlerin liç sonrası durumu incelenmiştir. Daha sonrasında sıralı liç yapmanın liç verimini artıracağı görüldüğü için inorganik sıralı liç yapılmıştır. İlk hidrometalurjik liç sülfürik asit kullanılarak yapılmıştır. Liç çökeleği hidroklorik asit içeren ikinci bir liç işlemine tabi tutulmuştur. Uçucu küllerin sıralı liçinin toplam nadir toprak elementleri verimliliği sırasıyla linyit uçucu külü için %86,05, asfaltit uçucu külü için %96,93 ve taş kömürü uçucu külü için %73,45 olarak belirlenmiştir. Son aşama olarak sıralı liç yapılarak verimlilik artırılmış yüklü solisyona nötralizasyon - seçici çökeltme deneyleri yapılmıştır. Elde edilen yüklü liç çözeltileri, 10 M NaOH çözeltisi kullanılarak pH değerleri önce 4,5'e, ardından 8,5'e yükseltilmiştir. Çöktürme işlemleri, safsızlıklardan arındırma amacıyla iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada Al ve Fe+3 safsızlıkları çöktürülmüş, ikinci aşamada pH 8,5'e çıkarılıp nadir toprak elementlerinin çökmesi sağlanmıştır. Uçucu kül malzemeleri, hidrometalurjik liç ve nötralizasyon - seçici çöktürme işlemlerine olumlu yanıt vermiş ve yüksek tenörlü nadir toprak elementleri içeren çökelekler (2830 ppm (linyit uçucu külü), 2765 ppm (asfaltit uçucu külü) and 2232 ppm (taş kömürü uçucu külü))elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Solid fossil fuels and -wastes are the important sources of rare earth elements. Rare Earth Elements have strategic importance because they find numerous applications in various sectors of the global economy. Furthermore, solid fossil fuels are resources primarily used for electric power generation and the residues should be utilized. This study aimed at examining extraction methods of rare earth elements (Scandium, Yttrium and Lanthanides) in solid fossil fuels, such as lignite, hard coal, asphaltite by products, mainly fly ash. Within the scope of the study, chemical characterization was first carried out. Total rare earth element contents of lignite, hard coal, and asphaltite fly ash samples were determined (365 ppm, 428 ppm and 439 ppm, respectively). The major impurities of the samples were found to be Ca, Al, Si, and Fe. Then, hydrometallurgical leaching experiments were conducted. Fly ash samples were treated with two inorganic, and one organic acid leach containing sulfuric acid, hydrochloric acid and citric acid. The best leaching conditions were determined as 24 hours of leaching at 90°C at 30% acid concentration for all the direct leaching experiments. As a result of the statistical analysis, the effects of the parameters were examined and the post-leaching state of the materials was examined with XRD and SEM analysis. Later, since it was seen that sequential leaching would increase the leaching efficiency, inorganic sequential leaching was performed. The first hydrometallurgical leaching was done using sulfuric acid. The leach sediment was subjected to a second leaching process involving hydrochloric acid. The total rare earth element productivity of sequential leaching of fly ashes was determined as 86.05% for lignite fly ash, 96.93% for asphaltite fly ash, and 73.45% for hard coal fly ash, respectively. As the last stage, neutralization - selective precipitation experiments were carried out on the pregnant leach solution whose efficiency was increased by sequential leaching. The pH values of the obtained pregnant leach solutions were first increased to 4.5 and then to 8.5 using 10 M NaOH solution. Precipitation processes were carried out in two stages in order to purify it from impurities. In the first stage, Al and Fe+3 impurities were precipitated, and in the second stage, pH was increased to 8.5 and rare earth elements were precipitated. Fly ash materials responded positively to hydrometallurgical leaching and neutralization - selective precipitation processes, and sediments containing high grade total rare earth elements (2830 ppm (lignite fly ash), 2765 ppm (asphaltite fly ash) and 2232 ppm (hard coal fly ash)) were obtained.
Benzer Tezler
- Türkiye'dek Toryum Cevherlerinden Kimyasal Çözündürme Yöntemleriyle Toryum Kazanımının Araştırılması
Investigation of The Recovering of Thorium with Chemical Solibilization Methods from Thorium Ores in Turkey
TUĞBA DENİZ TOMBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLGİN KURŞUN
- Derik ilçesi'nin Jeomiras potansiyelinin araştırılması
Investigation of the geoheritage potential of the Derik district
SEZGİN ABUKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
CoğrafyaHarran ÜniversitesiCoğrafya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET SERDAR AYTAÇ
- 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
- Vakumda metalotermik yöntem ile kalsiyum redüksiyonuna etki eden parametrelerin incelenmesi
Investigation of the parameters that affect the vacuum metalothermic method parameters and the calcium reduction
KEREM CAN TAŞYÜREK
Doktora
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Nadir toprak elementleri içeren çözeltilerin solvent ekstraksiyon işleminin incelenmesi
Investigation of solvent extraction process of solutions containing rare earth elements
UTKU HATİPOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK BİROL