Balıkesir Sındırgı alunitli kaolinlerinden NaOH kullanılarak sülfat (SO4-2) uzaklaştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında, seramik endüstrisinde kullanılamayan alunitli kaolinlerden alkali çözündürme ile sülfatın giderilmesinin araştırılması hedeflenmiştir. Deneylerde kullanılan örneğin karakterizasyonu genel olarak, kaolinit minerali dışında bol miktarda kuvars, opal ve SO4-2 kaynağı olarak da opal ile kapanım şeklinde bulunan alunit mineralinden oluştuğunu göstermiştir. Serbestleşmenin değişimleri incelendiğinde boyut küçüldükçe serbestleşen tane oranı her mineral için artış gösterirken bu oranın kaolinit ve alunitin için benzer şekilde daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu minerallerin ve alunitin boyuta göre sınıflandırma ile ayırımının mümkün olmadığı görülerek kimyasal olarak çözündürme yöntemlerine geçilmiştir. Karakterizasyon ve boyuta göre sınıflama çalışmaları dikkate alınarak -20 µm boyutundaki malzeme üzerinde çözündürme çalışmalarının yapılmasına karar verilmiştir. NaOH kullanılarak yapılan çözündürme işlemlerinde konsantrasyon, süre, sıcaklık ve katı oranının çözünme verimi üzerine etkisi incelenmiştir. Yapılan direkt çözündürme çalışmaları; yüksek alunit (%100) çözünmesine 1,5-2M NaOH konsantrasyonlarında ve 95°C sıcaklıklarda yapılan uzun süreli (1-4 saat) çözündürme işlemleriyle ulaşılabileceğini göstermiştir. Ancak çalışmalarda alunitin yanısıra kaolin mineralinin de kısmen çözünerek yüksek kütle kayıplarının (%17-45) meydana geldiği gözlemlenmiştir. Direkt çözündürme ile meydana gelen kaolinit kayıplarının oluşmasını engelleyebilmek için daha düşük NaOH konsantrasyonlarında ısıl işleme tabii tutulmuş örnekler çözündürülmüştür. Çözündürme deney parametrelerinin etkisi merkezi birleşik deney tasarımı ile oluşturulan deney tasarımına göre belirlenerek sonuçlar değerlendirilmiştir. Çalışma neticesinde en yüksek SO4-2 uzaklaştırma veriminin 525°C'de 3 saat ısıl işleme tabii tutulmuş alunitli kaolin kullanılarak, ~0,2M NaOH konsantrasyonu, 80°C sıcaklık, 2 saatlik çözündürme ile elde edilebileceği belirlenmiştir. Bu koşullarda %13 civarında bir kütle kaybı ile sülfat yapıdan uzaklaştırılabilmiştir.