Kolemanitten Propionik Asit Varlığında Borik Asit Üretim Prosesinin Geliştirilmesi

Abstract

Kolemanitten borik asit üretiminde mevcut teknolojideki temel sorun kolemanit cevheri içindeki yan minerallerin reaksiyon ortamında bozunmasıyla safsızlık sorunu yaratarak prosesten, verim düşüklüğüne neden olan çözelti deşarjı gerektirmesidir. Çalışmanın amacı, reaksiyonun sülfürik asit yanında propionik asit veya kalsiyum propionat katkılı ortamda gerçekleştirilerek proseste safsızlık kontrolünün mümkünlüğünü araştırmak, uygun proses koşullarını belirlemek ve yeni bir üretim prosesi geliştirmektir. Farklı proses alternatifleri değerlendirilerek proseste devreden bileşenin kalsiyum propionat olduğu yöntem seçilerek modellenmiştir. Kimyasal ve mineralojik yapıları belirlenmiş beş değişik tenörlü kolemanit cevherlerinin %10’luk propionik ve sülfürik asitlerle bozundurulmasıyla çözeltiye safsızlık geçişleri incelenmiş ve propionik asitli ortamda kil minerallerinin bozunmasının engellenebileceği belirlenmiştir. Değişik oranda propionik asit-sülfürik asit karışımları ve değişik tenörlü kolemanit cevherleri kullanılarak kesikli veya sürekli çalışan reaktörde reaksiyonun yürüyüşü ve çözeltiye geçen safsızlıklar izlenmiş ve reaksiyonda oluşan süspansiyonların filtrasyon hızları ölçülmüştür. Deneylerden, kalsiyum propionat varlığının çözeltiye geçen magnezyum ve silis konsantrasyonlarını önemli ölçüde azalttığı, sodyum ve potasyum geçişini ise hemen hemen engellendiği görülmüştür. Ortamdaki kalsiyum propionat oranı arttıkça, kalsiyum propionatın kil minerallerini dağıtması nedeni ile filtrasyon hızının düştüğü belirlenmiştir. Sonuç olarak, kolemanitten sülfürik asit yanında kalsiyum propionat kullanılmasına dayanan yeni borik asit üretim prosesinde çözeltiye safsızlık geçişi azaltılarak proses veriminin yükseltilebileceği gösterilmiştir.

The fundamental problem of boric acid production process from colemanite ore is the decomposition of side minerals in the ore in reaction media, which leads to impurity problems, therefore causes some of the process liquor to be purged. The aim of this study is to investigate the possibility of impurity control in the process by performing the reaction in the presence of propionic acid or calcium propionate beside sulfuric acid, to determine the appropriate process conditions and to develop a new process. After assessing alternative models, the process model in which calcium propionate is the recycling component was selected. Impurity intake of the solutions obtained from the decomposition of colemanite ores with 10% propionic and sulfuric acid solutions was investigated and it was determined that the decomposition of clay minerals could be prevented in the presence of propionic acid. Advance of the reaction, intake of the impurities into the solution were determined during batch and continuous reactions of different colemanite ores with different propionic acid-sulfuric acid mixtures and filtration rates of suspensions obtained from the reactions were measured. It was shown that magnesium and silica transfer into the solution could dramatically be decreased and sodium and potassium transfer could practically be prevented in the presence of propionic acid. It was determined that the filtration rates were decreased by increasing concentrations of calcium propionate. In conclusion, it was shown that process efficiency could be increased by decreasing the impurity intake of the solution in the new boric acid production process based on the reaction of colemanite ore with sulfuric acid in the presence of calcium propionate.