Sentetik Krom-alum Çözeltisinden Elektrolitik Krom Üretiminde Farklı Anot Malzemelerinin Elektroliz Sürecine Etkisi

Abstract

Metalik krom (Cr) üretimi kromit cevheri madenciliği ile başlar. Kromit cevheri ya ergitme yolu ile ferrokroma, ya da kavurma ve liç işlemleri ile sodyum dikromata dönüştürüldükten sonra elde edilen kromik oksitten alüminotermik yolla metalik krom üretilirken, ferrokromdan da elektrolitik metotla metalik krom eldesi gerçekleştirilmektedir. Türkiye, kromit cevherlerinin zenginliği açısından dünyada ilk sıralarda yer almaktadır. Ülkemizde metalik krom üretimi yapılmamakla birlikte ferrokromun yanı sıra, kromit cevherinden başlayarak değişik krom kimyasalları üretilmektedir. Elektrolitik krom metali eldesi amacına yönelik yapılan bu çalışmada laboratuar ölçekli elektroliz hücresinde sentetik Cr-alum çözeltisinden krom elektrolizi gerçekleştirilmiştir. Elektroliz çalışma parametrelerinden elektrolit sıcaklığı 52°C, pH değeri 2,1-2,4 aralığında, elektrolit bileşimi: 40 g/L Cr, 90 g/L NH4+, 350 g/L SO42- ve akım yoğunluğu 750 A/m2 olup, ayrıca anolit ve katolit seviyeleri arasındaki farkın (Δh) optimum değeri ve elde edilen katot yüzey morfolojileri de bu çalışma koşulları için tespit edilmiştir. Çalışma kapsamında, farklı anot malzemelerinin (saf Pb, PbCaSn alaşımı, karbon anot, sinterlenmiş grafit ve iridyum oksit kaplı titanyum) elektrolitik krom morfolojisine ve akım randımanına etkisi incelenmiştir.

The production of chromium metal begins with the mining of chromite ore. Chromite ore is then converted either into ferrochromium by smelting or into sodium dichromate by roasting and leaching. Chromic oxide (made from sodium dichromate) is converted into chromium metal by the aluminothermic process. Ferrochromium is converted into chromium metal by the electrolytic method. Turkey is one of the countries which possess the richest chromite ore reserves in the world. Although no metallic chromium production is carried out in Turkey, various chromium chemicals, along with ferrochromium are produced. In this study, which is aimed to produce electrolytic chromium metal, chromium electrolysis is conducted in a lab-scale electrolysis cell by utilizing synthetically prepared chrome-alum solution and by utilizing different anode materials such as; pure lead, PbCaSn alloy, carbon, pressed and sintered graphite, and IrO2 coated titanium anode. The parameters of the electrolysis operation were: 52±1°C, pH = 2,1-2,4, 750 A/m2 current density, electrolyte composition: 40 g/L Cr, 90 g/L NH4+, 350 g/L SO42-. Moreover, the head between the catholyte and anolyte levels (Δh) was optimized. Cathode morphologies were also determined through SEM analysis under the conditions of electrolysis experiments.