Kaolenler seramik ve kağıt sanayinin en önemli hammaddesidir. Gelişmiş ülkelerde üretilen kaolenlerin % 75'i kağıt sektöründe tüketilmektedir, fakat Türkiye.de kağıt sanayi yeterince gelişmemiştir. Bunun nedenlerinden birisi Türkiye'de kağıt sanayi için uygun saflıkta (özellikle kaplama) kaolenlerin üretilememesidir. Türkiye'deki mevcut tesislerden ancak kağıt dolgu kaolenleri elde edilebilmekte olup, kaplama kaolenleri ithal edilmektedir. Kaolenin kağıt ve seramik sanayide kullanılabilmesi için bazı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olması gerekir. Kaolenlerin demir içeriğini istenilen sınır değerlere azaltmak için çeşitli fiziksel ve kimyasal yöntemler endüstriyel olarak uygulanmaktadır. Yaygın olarak uygulanmasına rağmen fiziksel yöntemlerin (klasik manyetik ayırma, yeni ve daha pahalı olan süper iletken manyetik ayırma) etkinliğinin düşük olması, kimyasal demir uzaklaştırma yöntemlerinin önemini arttırmaktadır. Organik asitler kullanılarak, kimyasal yöntemlerle, kaolende safsızlık olarak bulunan demir uzaklaştırılmaktadır. Kaolen kullanan sektörlerde meydana gelen son teknolojik gelişmeler bu hammaddenin mühendislik özeliklerini oldukça dar sınırlar içerisine sokmuş ve kalitede sürekliliği ön plana çıkarmıştır. Pazara sunulan kaolenlerin ilgili sektörlerin ihtiyaç duyduğu standartlara getirilmesi teknolojik bir zorunluluktur. Bu tez kapsamında, kaolenin bünyesinde bulunan demirin kimyasal yöntemler kullanılarak uzaklaştırılması laboratuar ölçekte araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar ana hatları ile; kaolenin safsızlaştırılması hakkında mevcut literatür bilgilerinin derlenmesi ve değerlendirilmesi, pratik uygulamalar ve yöntemlerin incelenmesi, liç testleri için farklı özelliklere sahip kaolen örneklerinin toplanması, örneklerin fiziksel, kimyasal ve mineralojik karakterizasyonu, laboratuvar liç testlerinin planlanması ve gerçekleştirilmesi, son olarak deneysel veriler ışığında, seramik ve kağıt sanayide kullanılabilecek kalitede kaolen üretimi için en uygun liç yönteminin/reaktif sisteminin belirlenmesi ve tasarlanmasıdır. Kimyasal yöntemler ile kaolen bünyesindeki demirin uzaklaştırılması çalışmalarında farklı asitlerin performansı, sıcaklık, katı/sıvı oranı, liç süresi ve reaktif konsantrasyonu gibi parametrelerin demir uzaklaştırma verimine etkisi Yates deneysel düzen tekniğine göre yapılmış olup, elde edilen sonuçların değerlendirilmesi işlemleri için ANOVA-Yates analizi uygulanmıştır. Tek aşamalı kimyasal liç deneylerinde oksalik asit liçinde Fe2O3 giderim verimi %35,51 olarak tespit edilmiştir. Belirlenen optimum şartlarda yapılan iki aşamalı kimyasal liç deneylerinde ise sülfürik asit+oksalik asit karışımı liçinde Fe2O3 giderim verimi %36,95 olarak tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Demir uzaklaştırma, kağıt, kaolen, liç, saflaştırma, seramik.
About 75 % of kaolins produced in the developed countries are consumed in paper industry whilst the paper industry of Turkey is underdeveloped. One of the reasons for this is that high quality (especially coating) kaolins used in the paper industry cannot be produced in Turkey. Kaolins suitable only for paper filling are obtained from the processing plants present in Turkey and the coating quality kaolins are imported. For their use as raw material in the paper and ceramic industries, kaolins are required to satisfy certain physical and chemical properties. To reduce the iron content of kaolin to the desired levels, a variety of industrial physical and chemical processes are employed in practice. Though the physical methods (classical magnetic separation, new and more expensive super conductive magnetic separation in particular) are extensively used, generally low efficiency of these methods has led to the search for alternative chemical methods for the removal of iron, which have gained importance recently. In chemical processes, the iron impurity present in kaolin is chemically removed using organic acids. Technological progress in the kaolin sector has narrowed down the required properties of kaolin and promoted the consistency in quality. It is a technological necessity to increase the quality of marketable kaolins in order for meeting the standards required by the related industries. In this thesis, removal of iron from kaolin using the chemical methods was investigated on laboratory scale. The work in this project mainly consists of: a comprehensive review and critical evaluation of available literature, practical applications and process evaluation; collection of different kaolin samples; physical, chemical and mineralogical characterisation of kaolin samples, design and development of leach tests in the laboratory; and overall evaluation for design/selection of the most suitable leaching methods/reagent systems for the production of ceramic and paper quality kaolins. In the leaching studies the effect of parameters including type of acids, temperature, solid/liquid ratio, leaching time and reagent concentration on the extent of iron removal were investigated applying factorial design ANOVA-Yates test technique for the statistical analysis of the results. The removal of Fe2O3 was obtained as 35,51% for oxalic acid leaching. Under optimum condition, the removal of Fe2O3 was obtained as 36,95% for double leaching of sulphuric acid+oxalic acid. Keywords: Iron Removal, paper, kaolin, leaching, purification, ceramic.
Tez (Yüksek Lisans) - Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Maden Mühendisliği Anabilim Dalı, 2010.
Kaynakça var.
Kaolenler seramik ve kağıt sanayinin en önemli hammaddesidir. Gelişmiş ülkelerde üretilen kaolenlerin % 75'i kağıt sektöründe tüketilmektedir, fakat Türkiye.de kağıt sanayi yeterince gelişmemiştir. Bunun nedenlerinden birisi Türkiye'de kağıt sanayi için uygun saflıkta (özellikle kaplama) kaolenlerin üretilememesidir. Türkiye'deki mevcut tesislerden ancak kağıt dolgu kaolenleri elde edilebilmekte olup, kaplama kaolenleri ithal edilmektedir. Kaolenin kağıt ve seramik sanayide kullanılabilmesi için bazı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olması gerekir. Kaolenlerin demir içeriğini istenilen sınır değerlere azaltmak için çeşitli fiziksel ve kimyasal yöntemler endüstriyel olarak uygulanmaktadır. Yaygın olarak uygulanmasına rağmen fiziksel yöntemlerin (klasik manyetik ayırma, yeni ve daha pahalı olan süper iletken manyetik ayırma) etkinliğinin düşük olması, kimyasal demir uzaklaştırma yöntemlerinin önemini arttırmaktadır. Organik asitler kullanılarak, kimyasal yöntemlerle, kaolende safsızlık olarak bulunan demir uzaklaştırılmaktadır. Kaolen kullanan sektörlerde meydana gelen son teknolojik gelişmeler bu hammaddenin mühendislik özeliklerini oldukça dar sınırlar içerisine sokmuş ve kalitede sürekliliği ön plana çıkarmıştır. Pazara sunulan kaolenlerin ilgili sektörlerin ihtiyaç duyduğu standartlara getirilmesi teknolojik bir zorunluluktur. Bu tez kapsamında, kaolenin bünyesinde bulunan demirin kimyasal yöntemler kullanılarak uzaklaştırılması laboratuar ölçekte araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar ana hatları ile; kaolenin safsızlaştırılması hakkında mevcut literatür bilgilerinin derlenmesi ve değerlendirilmesi, pratik uygulamalar ve yöntemlerin incelenmesi, liç testleri için farklı özelliklere sahip kaolen örneklerinin toplanması, örneklerin fiziksel, kimyasal ve mineralojik karakterizasyonu, laboratuvar liç testlerinin planlanması ve gerçekleştirilmesi, son olarak deneysel veriler ışığında, seramik ve kağıt sanayide kullanılabilecek kalitede kaolen üretimi için en uygun liç yönteminin/reaktif sisteminin belirlenmesi ve tasarlanmasıdır. Kimyasal yöntemler ile kaolen bünyesindeki demirin uzaklaştırılması çalışmalarında farklı asitlerin performansı, sıcaklık, katı/sıvı oranı, liç süresi ve reaktif konsantrasyonu gibi parametrelerin demir uzaklaştırma verimine etkisi Yates deneysel düzen tekniğine göre yapılmış olup, elde edilen sonuçların değerlendirilmesi işlemleri için ANOVA-Yates analizi uygulanmıştır. Tek aşamalı kimyasal liç deneylerinde oksalik asit liçinde Fe2O3 giderim verimi %35,51 olarak tespit edilmiştir. Belirlenen optimum şartlarda yapılan iki aşamalı kimyasal liç deneylerinde ise sülfürik asit+oksalik asit karışımı liçinde Fe2O3 giderim verimi %36,95 olarak tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Demir uzaklaştırma, kağıt, kaolen, liç, saflaştırma, seramik.
About 75 % of kaolins produced in the developed countries are consumed in paper industry whilst the paper industry of Turkey is underdeveloped. One of the reasons for this is that high quality (especially coating) kaolins used in the paper industry cannot be produced in Turkey. Kaolins suitable only for paper filling are obtained from the processing plants present in Turkey and the coating quality kaolins are imported. For their use as raw material in the paper and ceramic industries, kaolins are required to satisfy certain physical and chemical properties. To reduce the iron content of kaolin to the desired levels, a variety of industrial physical and chemical processes are employed in practice. Though the physical methods (classical magnetic separation, new and more expensive super conductive magnetic separation in particular) are extensively used, generally low efficiency of these methods has led to the search for alternative chemical methods for the removal of iron, which have gained importance recently. In chemical processes, the iron impurity present in kaolin is chemically removed using organic acids. Technological progress in the kaolin sector has narrowed down the required properties of kaolin and promoted the consistency in quality. It is a technological necessity to increase the quality of marketable kaolins in order for meeting the standards required by the related industries. In this thesis, removal of iron from kaolin using the chemical methods was investigated on laboratory scale. The work in this project mainly consists of: a comprehensive review and critical evaluation of available literature, practical applications and process evaluation; collection of different kaolin samples; physical, chemical and mineralogical characterisation of kaolin samples, design and development of leach tests in the laboratory; and overall evaluation for design/selection of the most suitable leaching methods/reagent systems for the production of ceramic and paper quality kaolins. In the leaching studies the effect of parameters including type of acids, temperature, solid/liquid ratio, leaching time and reagent concentration on the extent of iron removal were investigated applying factorial design ANOVA-Yates test technique for the statistical analysis of the results. The removal of Fe2O3 was obtained as 35,51% for oxalic acid leaching. Under optimum condition, the removal of Fe2O3 was obtained as 36,95% for double leaching of sulphuric acid+oxalic acid. Keywords: Iron Removal, paper, kaolin, leaching, purification, ceramic.