Removal of Iron and Aluminum from Fly Ash Sample with Taguchi Approach

Abstract

A large part of the fly ash formed in thermal power plants is stored in ash dams. The amount of metal / heavy metal in the contents of the stored ash is very high and poses an environmental risk. Studies about fly ashes is mostly concerned with the use in agricultural, construction and other industries. Within the scope of this study, firstly fly ash sample was obtained from Seyitömer Thermal Power Plant, then investigated for the availability to the solution under different asidic/basic leaching conditions. 56.900 mg/kg iron and 39.400 mg/kg aluminum content were determined in the supplied fly ash. Therefore, the recovery efficiencies of iron and aluminum elements under different leaching conditions were investigated. Experiments were carried out according to the Taguchi test design and different solid/liquid ratios, different acid/base concentrations, and different temperature conditions were studied. The most effective removal efficiencies were obtained at a concentration of 1.5 M hydrochloric acid at 75 ° C with 1/5 solid/liquid ratio.

Keywords

• Aluminum,Fly Ash,Iron,Taguchi,Thermal Power Plant

UÇUCU KÜL ÖRNEĞİNDEN DEMİR VE ALÜMİNYUM GİDERİMİNDE TAGUCHİ YAKLAŞIMI

Abstract

Termik santrallerde oluşan uçucu küllerin büyük bir kısmı kül barajlarına akıtılarak depolanmaktadır. Depolanan küllerin içeriğinde bulunan metal/ağır metal miktarları oldukça fazla olup, çevresel risk oluşturmaktadır. Uçucu küllerle ilgili çalışmalar daha çok tarımsal alanlarda, inşaat sektöründe ve diğer endüstri kollarında kullanımı üzerinedir. Bu çalışma kapsamında Seyitömer Termik Santrali’nden temin edilen uçucu kül karakterizasyonunu müteakip farklı asidik/bazik liç şartlarında solüsyona alınabilirliği araştırılmıştır. Temin edilen uçucu külde 56.900 mg/kg demir, 39.400 mg/kg alüminyum içeriği tespit edildiğinden, bu çalışma kapsamında demir ve alüminyum elementlerinin farklı liç şartlarında giderim verimleri araştırılmıştır. Deneyler Taguchi deney tasarımına göre yürütülmüş olup, farklı katı/sıvı oranları, farklı asit/baz konsantrasyonları, farklı sıcaklık şartlarında çalışılmıştır. En etkili giderim verimleri, 1/5 katı/sıvı oranında, 1,5 M hidroklorik asit konsantrasyonunda, 75 °C’de elde edilmiştir.

Keywords

• Alüminyum,Demir,Taguchi,Termik Santral,Uçucu kül

References

1. Anonim, (2015). http://www.tuik.gov.tr/HbPrint.do?id=10732 (Erişim tarihi: 03.04.2018)
2. Fedje, K.K., Ekberg, C., Skarnemark, G. ve Steenari, B.M. (2010) Removal of hazardous metals from MSW fly ash—an evaluation of ash leaching methods. J Hazard Mater 173(1), 310–317.
3. Hjelmar, O. (1990) Leachate from land disposal of coal fly ash, Waste Manage, Res., 8, 429-449.
4. Huang, K., Inoue, K., Harada, H., Kawakita, H. Ve Ohto, K. (2011) Leaching of heavy metals by citric acid from fly ash generated in municipal waste incineration plants. J Mater Cycles Waste Manag 13(2), 118–126.
5. Kadıoğlu, A.S. (2005) Yatağan Termik Santrali Uçucu Küllerindeki Metallerin Farklı Çözelti Ortamlarındaki Davranışları. Yüksek Lisans Tezi, Muğla Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Muğla.
6. Meer, I. ve Nazir, R. (2017) Removal techniques for heavy metals from fly ash, J Mater Cycles Waste Manag, DOI 10.1007/s10163-017-0651-z.
7. Murarka, İ.P., Mattigod, S.V. ve Keefer, R.F. (1993) An Overview of Electric Power Research Institute (EPRİ) research relatedto effective management of coal combustion residues. in R.F. Keefer and K. Sajman (ed.) Trace elements in coal and coal combustion residues. Advances in Trace Substances Research book series. Lewis Publishers, Chelsea, MI.
8. Navarro, R., Guzman, J., Saucedo, I., Revilla, J. ve Guibal, E. (2007) Vanadium recovery from oil fly ash by leaching, precipitation and solvent extraction processes. Waste Manag 27(3), 425–438.

9. Özdemir, O. (2001). Tunçbilek termik santrali uçucu küllerinin karakterizasyonu ve yan ürünlerinin eldesi. Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bil. Enstitüsü, İstanbul.
10. Sakata, M. (1987) Movement and neutralization of alkaline leachate at coal ash disposal sites. Environ. Sci. Technol.
11. Shibaoka, M., Ramsden, A.R. (1977) Microscopic İnvestigation of the Behaviour of İnorganic Materyal İn Coal During Combustion, Proceedings of the International Confererence on Ash Deposits and Corrosion Due to İmpurities in Combustion Gases (R.W. Breyers, ed.), New Hampshire.
12. Spencer, L.L.S., Drake, L.D. (1987) Hydrogeology of an alkaline fly ash landfıll in eastern Iowa.
13. Şengül, Ü. (2002). Kangal Termik Santralinde Uçucu Kül Atımının Çevresel Etkileri. Çevkor.
14. Taylan, D. (2009) Taguchi deney tasarımı uygulaması. Yüksek Lisans Tezi, SDÜ Fen Bilimleri Ens, Isparta.
15. Theis, T.L., Ripp, J.A. ve Villaume, J.F. (1989) Physical and chemical characteristics of unsaturated pore water and leachate at a fly ash disposal site. in: 43rd Purdue Industrial Waste Conf. Proc. Lewis Publishers, Chelsea, MI, p. 161-172.
16. Topal, M,, Arslan Topal, E.I., Aslan, S. ve Kılıç, M. (2011) Termik Santral Uçucu Külü, Cürufu Ve Arıtma Çamurundan Ağır Metallerin Liçlenebilirliği. SAÜ. Fen Bilimleri Dergisi, 15(2), 97-104.
17. Toraman, Ö.Y. (1995) Afşin-Elbistan Termik Santral Uçucu Küllerinden Liç Yöntemiyle Metal Oksitlerin Kazanımı. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana.
18. Toroz, H. (1987). Afşin- Elbistan termik santrali uçucu küllerinin yapı malzemesi olarak kullanılabilirliği. Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü Fen. Bil. Ens, İstanbul.
19. Türkmenoglu, M. (2010) Uçucu Küllerin Liç Karakteristiklerinin ve Çevreye Etkilerinin Araştırılması. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Maden Mühendisliği Anabilim Dalı, Adana.
20. Türkmenoğlu, M., Anıl, M. ve Erkuş, F.Ş. (2014) Ege bölgesindeki termik santrallerden alınan uçucu küllerin liç karakteristiklerinin belirlenmesi, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, , 29(2), 131-140.
21. Ulubaş T. (2000). Uçucu küllerin ağır metal (Cu2+,Pb2+) gideriminde kullanımı. Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
22. USEPA (1988) Wastes from the combustion of coal by electric utility power plants. USEPA Rep. 530-SW-88-002. Washington, DC.
23. Yıldız, 2013. Maxılon Yellow 4GL Boyar Maddesinin Bazı Oksit Mineralleri Yüzeyine Adsorpsiyonuna ait Deneysel Dizaynı ve Optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi, FBE Kimya Anabilim Dalı, 74 s.