Kolemanitten Propiyonik Asit Varlığında Borik Asit Üretimi

Abstract

Birçok bor kimyasalının üretiminde kullanılan borik asit, Türkiye’de ve Avrupa’da, kolemanitin sülfürik asit ile reaksiyonu sonucu üretilmektedir. Reaksiyon 80-102C arasında gerçekleşebilmekte ve oluşan yan ürün jipsin filtrasyonu yapıldıktan sonra sıcak berrak çözelti soğutularak borik asit kristallendirilmektedir. Kolemanitten sülfürik asit kullanımı ile borik asit üretiminde karşılaşılan en önemli sorun, cevherdeki magnezyumlu bileşiklerin kullanılan asitle reaksiyona girerek çözeltide çözünürlüğü çok yüksek olan MgSO4 oluşturmasıdır. MgSO4’ün prosesten hiçbir doğal çıkışı olmadığından; MgSO4 konsantrasyonu prosesten çözelti atılması ile dengelenmekte, bu çözelti kaybı ise proses veriminin önemli ölçüde düşmesine neden olmaktadır. Ticari borik asit kristallerinde sülfat miktarının 150 ppm’den az olması istenmektedir ve gelecek yıllarda bu değerin 50 ppm’in altına düşmesi beklenmektedir. Yüksek verimli ve düşük sülfat içerikli borik asit üretimi için ise sisteme giren magnezyumun düşük değerde tutulması gerekmektedir. Borik asit çözeltilerine magnezyum geçtikten sonra alınabilecek önlemler sınırlıdır ve ekonomik olarak en uygun çözüm, çözeltiye minimum miktarda magnezyum geçişini sağlamaktır. Bu nedenle bu çalışmada, zayıf bir asit olan ve kolemanit cevherindeki kil minerallerine etki etmeyen propiyonik asit kullanımıyla sisteme giren magnezyum miktarının azaltılıp azaltılamayacağı, değişik konsantrasyonlardaki sülfürik asit-propiyonik asit karışımları ile kolemanit cevheri reaksiyona sokularak araştırılmıştır. Deneyler kesikli reaktörde yürütülmüş ve reaksiyonun ilerleyişi iletkenlik ölçülerek sürekli takip edilmiş ve kimyasal analizlerle desteklenmiştir. Reaksiyon için kullanılan asit karışımındaki propiyonik asit oranındaki artmanın reaksiyon hızını kısmen düşürdüğü, çözeltiye geçen magnezyum konsantrasyonunun ise azalttığı belirlenmiştir.

Boric acid is produced in Turkey and Europe mainly by the reaction of colemanite with sulfuric acid leading to crystallization of gypsum. The reaction can be carried out at 80-102C. Gypsum is removed by filtration and boric acid is crystallized by cooling the filtrate. The most important problem in boric acid production from colemanite ores with H2SO4 is the formation of MgSO4 coming from the gang mineral (magnesium borat and clay minerals). The amount of MgSO4 is balanced by the discharge of the solution from the process and this leads to decrease the efficiency of the process. It is desired that the amount of sulfate should be smaller than 150 ppm in the commercial boric acid crystals. It is expected that it will be smaller than 50 ppm in the near future. Therefore the inlet amount of magnesium should be kept in low level in high recovery process. The precautions are limited when magnesium concentration reaches a certain level in the solution. The most appropriate solution is to achieve the minimum magnesium inlet to the solution. For this reason, in this study, the accumulation of magnesium impurity will be controlled by the use of propionic acid which does not decompose the clay minerals. The reaction of colemanite with varying sulfuric acid-propionic acid mixtures has been investigated. The experiments have been carried out in a batch reactor and the progress of the reactions has been determined by measuring the conductivity and the results were supported by the chemical analysis. It was found that the dissolution rate and the amount of magnesium passing into the solution decreases with increasing propionic acid concentration in prepared acid mixtures for the reactions.