Kolemanitin Sülfürik Asit İle Reaksiyon Kinetiğinin İncelenmesi

Abstract

Kolemanit (2CaO.3B2O3.5H2O), ticari önemi olan en önemli bor minerallerinden birisidir. Birçok bor kimyasalının üretiminde ve endüstride B2O3 kaynağı olarak kullanılan borik asit (H3BO3) kolemanitin sülfürik asit (H2SO4) ile (heterojen katı-sıvı) reaksiyonu sonucu üretilmektedir. Bu çalışmada, kolemanitin sülfürik asit ile reaksiyon kinetiği, kesikli bir reaktörde çözeltinin iletkenliğinin zamana karşı sürekli olarak ölçülmesi yöntemiyle incelenmiştir. Reaksiyon kinetiğine sıcaklık, katı-sıvı konsantrasyonu, karıştırma hızı, kolemanitin tanecik boyutu ve reaksiyon ürünleri olan jips (2CaSO4.2H2O) ve borik asitin etkileri incelenmiştir. Sıcaklığın artması ve kolemanitin tanecik boyutunun azalmasıyla reaksiyon hızı artmıştır. Kullanılan sülfürik asit konsantrasyonunun artmasıyla reaksiyon hızı artmış, kullanılan kolemanit miktarının artması sonucunda ise dönüşme azalmıştır. Karıştırma hızı belli bir optimum değerin üzerinde reaksiyonu etkilememektedir. Reaksiyon hızına başlangıçta ilave edilen ürünlerin etkisinin incelemesi sonucunda, çalışılan koşullarda eklenen borik asit ve jipsin reaksiyon hızını değiştirici bir etki yapmadığı saptanmıştır. Reaksiyonun mertebesi sülfürik asit konsantrasyonuna göre 0.7536 olarak bulunmuştur. Aktivasyon enerjisi ise Arrhenius eşitliği yardımıyla 29.67 kJ/mol olarak hesaplanmıştır.

Colemanite (2CaO.3B2O3.5H2O) is one of the commercially important boron minerals. Boric acid (H3BO3) which is used for the production of many boron chemicals and B2O3 supply in industry is produced with the heterogeneous reaction of colemanite with sulfuric acid (H2SO4). In this study, the dissolution kinetics of colemanite in sulfuric acid solutions was investigated in a batch reactor by determining the conductivity of the solution with time. The effects of temperature, solid-liquid ratio, stirring rate, particle size of colemanite and the initially added reaction products which are boric acid and gypsum (2CaSO4.2H2O) on the dissolution rate were determined. The dissolution rate of colemanite increases with the increasing temperature and initial concentration of H2SO4. The initially added boric acid and gypsum were found to have no significant effect on the dissolution rate of colemanite. The dissolution rate of colemanite increases with the decreasing colemanite particle size. Stirring rate has no effect on the dissolution rate after an optimum value. The dissolution rate of colemanite decreases with increasing the amount of colemanite. The order of the reaction was found 0.7536 in H2SO4 concentration and the activation energy was calculated 29.7 kJ/mol by Arrheniıus equation.