Serpantin Mineralinden Amorf Silika Üretimi ve Proses Şartlarının Optimizasyonu

Yıl 2022, Cilt: 7 Sayı: 2, 33 - 47, 19.12.2022

Yalçın Çakan , Mehmet Gönen

Öz

Serpantin mineralinin düşük sıcaklıkta sülfürik asit ile reaksiyonu sonucu çöktürülmüş silika üretimi araştırılmıştır. Parçacık boyutu, karıştırma hızı, katı/sıvı oranı sabit tutularak sıcaklık, asit konsantrasyonu ve reaksiyon süresi değişkenlerinin reaksiyon dönüşümüne etkisi Box Behnken Deneysel Tasarım metodu ile incelenmiştir. Sıcaklık, asit molaritesi ve reaksiyon süresi parametre aralığı sırasıyla 50 – 90 °C, 3 – 5 molar ve 20-60 dk. olarak belirlenmiştir. Elde edilen deney verileri sonucunda 80,14 °C sıcaklık, 4,88 M asit molaritesi ve 55,86 dk. reaksiyon süresi optimum şartlar olarak belirlenmiştir. Bu veriler sonucunda reaksiyon dönüşümü % 91 olarak hesaplanmıştır. En etkili tekli parametre sıcaklık, en etkili ikili parametre ise asit molaritesi ve süre olarak belirlenmiştir. Bu sonuçlar ile Dizayn Expert programı kullanılarak regresyon analizi ve cevap fonksiyonu elde edilmiştir.
Deney sırasında filtrasyon sonucunda elde edilen amorf silikanın XRF, ve FTIR analizleri yapılmıştır. Karakterizasyon analizlerine göre filtre edilen keki oluşturan ürünün amorf silika; sıvı fazdan elde edilen çözeltinin ise magnezyum sülfat olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Serpantin, Amorf Silika, Asit Reaksiyonu,, Box Behnken,

Teşekkür

Tezimin üretim aşamasında gerekli hammaddenin sağlanması hususunda desteklerinde dolayı Hayri Öğelman Madencilik A.Ş.’ne teşekkür ederim.

Kaynakça

• Ahangaran, F., Hassanzadeh, A., & Nouri, S. (2013). Surface modification of Fe 3 O 4@ SiO 2 microsphere by silane coupling agent. International Nano Letters, 3(1), 23.
• Grim, R. E. (1953). Clay mineralogy (Vol. 76): LWW.
• Iler, K. R. (1979). The chemistry of silica. Solubility, polymerization, colloid and surface properties and biochemistry of silica.
• Joglekar, A.M., May, A.T., 1987. Product excellence through design of experiments
• Jonckbloedt, R. (1998). Olivine dissolution in sulphuric acid at elevated temperatures—implications for the olivine process, an alternative waste acid neutralizing process. Journal of Geochemical Exploration, 62(1-3), 337-346
• Kurtulus, C., Bozkurt, A., & Endes, H. (2012). Physical and mechanical properties of serpentinized ultrabasic rocks in NW Turkey. Pure and applied geophysics, 169(7), 1205-1215.
• Lazaro, A., Brouwers, H., Quercia, G., & Geus, J. (2012). The properties of amorphous nano-silica synthesized by the dissolution of olivine. Chemical Engineering Journal, 211, 112-121.
• Serpantin Alt Grupları İçin Lokasyonlar https://www.mindat.org/min-11135.html Erişim Tarihi 18.06.2022
• Musić, S., Filipović-Vinceković, N., & Sekovanić, L. (2011). Precipitation of amorphous SiO2 particles and their properties. Brazilian journal of chemical engineering, 28(1), 89-94
• Örgün, Y., 1986 Serpantinleşme olayı ve Hatay Kızıldağ’dan alınmış serpantin örneklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
• Park, A.-H. A., & Fan, L.-S. (2004). CO2 mineral sequestration: physically activated dissolution of serpentine and pH swing process. Chemical Engineering Science, 59(22-23), 5241-5247.
• Pickersgill, R., Harris, G., & Garman, E. (1992). Structure of monoclinic papain at 1.60 Å resolution. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, 48(1), 59-67.
• Prevention, I. P. (2005). Control (IPCC)-Draft Reference Document on Best Available Techniques in the Large Volume Inorganic Chemicals–: Solid and Others Industry, Draft June.
• Segurola, J., Allen, N.S., Edge, M., Mahon, A.M.,‘Progress Organic Coatings’,37,23, 1999
• Zulumyan, N., Isahakyan, A., Beglaryan, H., & Melikyan, S. (2018). A study of thermal decomposition of antigorite from dunite and lizardite from peridotite. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 131(2), 1201-1211