Kolemanitten Zayıf Asitlerle Borik Asit Üretimi

Abstract

Kolemanit cevherinden H2SO4 kullanımı ile borik asit üretimi temelde basit bir proses olmasına karşın birçok soruna sahiptir. En önemli sorun cevherdeki magnezyumlu bileşiklerin çözeltiye geçerek çözünürlüğü çok yüksek olan MgSO4 oluşturmasıdır. Prosesten hiçbir doğal çıkış yolu olmayan bu MgSO4 girdisi, çözelti atılması ile dengelenmekte ve proses veriminin önemli ölçüde düşmesine neden olmaktadır. Bu çalışmada kolemanit cevherindeki kil minerallerine etki etmeyen zayıf asitler kullanılarak sisteme giren magnezyumun kontrol edilebileceği varsayımı ortaya atılmış ve bu amaçla ara bileşik olarak asetik asit kullanımına dayanan prosesler önerilerek, bu önerilerin deneysel olarak geçerliliği araştırılmıştır. Deneylerde kalsiyum asetat – borik asit – su sisteminin çözünürlük diyagramı stokiometrik koşullarda 45 0C ve 90 0C’lerde incelenmiştir. Nötr ortamda ve 90 0C’de gowerit oluşumu ile ek bir katı fazın oluştuğu ve bu nedenle reaksiyonların asit fazlalığında yapılmasının gerekliliği bulunmuştur. Saf CH3COOH ve değişik oranlardaki H2SO4 – CH3COOH asit karışımları ile yürütülen deneylerde kolemanitten çözeltiye geçen magnezyum konsantrasyonunun sadece H2SO4 kullanımına göre 10 kat azaldığı belirlenmiştir. Bu çalışma ile asetik asit varlığının H2SO4 – CH3COOH asit karışımları ile yürütülen reaksiyonlarda tampon etkisi yaratarak ortam pH’sını yükselttiği ve kil minerallerine etki etmeyerek çözeltiye magnezyum geçişini düşürdüğü belirlenmiştir.

Although boric acid production from colemanite ores by the use of H2SO4 is basically a simple process, it has several problems particularly during the production stages. The most important problem is the transfer of magnesium compounds into the mother solution by the formation of highly soluble MgSO4 salt. The input of MgSO4, which has naturally no exit from the process, is balanced by the discharge of the solution and this causes substantial decrease in the process efficiency. In this study, it has been assumed that the accumulation of magnesium impurity in the system may have been controlled by the use of weak acids, which does not decompose the clay minerals in the colemanite ores. In accordance with this fact, two different process models have been introduced and their validity has been investigated experimentally. In the experiments the solubility of the ternary mixture calcium acetate – boric acid – water was determined in stoichiometric ratios and at various temperatures of 45 0C and 900C. In the experiments reaction is carried out, with pure acetic acid and different ratios of H2SO4 : CH3COOH mixtures. It has been determined that the amount of magnesium passing into the solution has decreased about 10 times comparing to the use of pure H2SO4. In this study it was observed that the presence of acetic acid in the dissolution reactions of colemanite carried out with varying CH3COOH : H2SO4 mixtures cause an increase in the pH of the solution by creating a buffer effect and consequently preventing the release of magnesium to the solution by inheriting the decomposition of clay minerals.