Boraks Çözeltilerinde Probertit Çökmesine Ultrases Dalgalarının Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Tinkal cevherinden boraks dekahidrat (Na2B4O7.10H2O) ve boraks pentahidrat (Na2B4O7.5H2O) üretiminde, cevherin çözünmesi sırasında, cevherin yapısında bulunan kalsiyum içeren minerallerden çözeltiye kalsiyum iyonları geçmekte ve çözelti probertitçe (NaCaB5O9.5H2O) aşırı doygun hale gelmektedir. Bu nedenle boraks dekahidrat ve pentahidrat üretimi sırasında probertit çökmesi kaçınılmazdır. Çöken probertit hem üretim hatlarının tıkanmasına hem de ürün saflığının bozulmasına neden olmaktadır. Kontrolsüz olarak gerçekleşen probertit çökmesine neden olan aşırı doygunluğun, boraks tuzları kristalizasyonundan önce kontrollü bir şekilde giderilmesi zorunludur. Bu çalışmada, boraks çözeltilerindeki probertit aşırı doygunluğunu gidermek için aşı kristallerinin yanı sıra ultrases dalgaları kullanılarak, probertitin kontrollü bir şekilde kristallendirilmesi sağlanmıştır. Bu amaçla yapılan deneylerde, karıştırma hızı, sıcaklık, başlangıç kalsiyum ve boraks konsantrasyonu sabit tutulmuş, aşı kristali miktarı, uygulanan ultrases şiddeti ve süresi ise değişen parametreler olarak seçilmiştir. Bu değişen koşulların probertit çökmesine etkileri belirlenmiştir. Sonuç olarak ultrases, probertit çökmesini hızlandırmış ve istenilen kalsiyum konsantrasyonuna ulaşmak için gerekli aşı kristali miktarının azalmasını sağlamıştır. Ağırlıkça %0,3 ve %0,5 aşı kristali varlığında yarım saat süreyle uygulanan ultrasesin probertit çökmesine etkisinin, üç saat uygulandığı zamankiyle aynı olduğu görülmüştür. 1 dakika ve 30 saniye ultrases uygulama süreli deneylerde, uygulama süresi kısaldıkça ultrasesin probertit çökmesine etkisinin azaldığı belirlenmiştir. Ancak bu çok kısa süreli ultrases uygulamaları bile probertit çökmesini önemli ölçüde hızlandırmaktadır. Deneyler sonunda, ultrases dalgalarının kristal şekli ve boyutu üzerine bir etkisinin olmadığı görülmüştür.

In the production of borax decahydrate (Na2B4O7.10H2O) and borax pentahydrate (Na2B4O7.5H2O) from tincal ore, gang minerals containing calsium can be dissolved in the borax solution and the solutions become supersaturated in probertite (NaCaB5O9.5H2O). Therefore, during the production of borax decahydrate and pentahydrate, precipitation of probertite is inevitable. Precipitated probertite can clog the solution transfer pipes and also contaminate the borax salts. In order to prevent these problems, calsium concentration in the borax solution should be reduced in a controlled way before the crystallization of borax salts. In this study, seed crystals accompanying ultrasound waves used to reduce the supersaturation of probertite in borax solution and probertite crystallizated in a controlled way. In experiments, mixing rate, temperature, initial calsium and borax concentration kept constant, amount of seed crystals, ultrasonic intensity and period of implementation choosed as varying parameters and determined the effects of this parameters on the probertite precipitation. The result of the experiments is that ultrasound application accelerates the probertite precipitation. Thus needed seed crystal amount to attain desired calsium concentration is reduced. Experimental findings show that three and half hour ultrasound application by using %0,3 and %0,5 seed crystals cause same effects on probertite precipitation. In the experiments with 1 minute and 30 second ultrasonic duration, it is determined that, the effects of ultrasound on precipitation of probertite become less, when duration become shorter. However, this short ultrasonic duration has already significant effects on precipitation of probertite. Lastly, ultrasound has no effect on crystal size and shape.