BACA GAZINDAKİ KARBONDİOKSİTİN KOLEMANİTLE STABİLİZASYONU

Benzer belgeler
KÜKÜRT DİOKSİT GAZI İLE ÜLEKSİT TEN BORİK ASİT ÜRETİMİ

BASINÇLI REAKTÖRDE KARBON DİOKSİTİN ATIK ULEKSİT CEVHERİ İLE TUTULMASININ OPTİMİZASYONU

RM26 KOLEMANİTİN CO 2 VE SO 2 İLE DOYURULMUŞ SULU ÇÖZELTİLERDEKİ ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNÜN OPTİMİZASYONU

PROBERTİTİN TİTRİPLEX III ÇÖZELTİLERİNDE ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ

KÜÇÜK Özkan, KOCAKERİM M. Muhtar, ÇOPUR Mehmet ve YARTAŞI Ahmet

TİNKALDEN BORİK ASİT ÜRETİMİNİN OPTİMİZASYONU

TİNKALİN YÜKSEK SICAKLIKLARDA FOSFORİK ASİT ÇÖZELTİLERİNDE ÇÖZÜNME KİNETİĞİNİN İNCELENMESİ. Hazırlayan: Prof. Dr. Mehmet TUNÇ

KALSİNE ULEKSİT İN AMONYUM KLORÜR ÇÖZELTİLERİ İÇİNDE ÇÖZÜNÜRLEŞTİRİLMESİ KİNETİĞİ

KOLEMANİT CEVHERİNİN POTASYUM HİDROJEN SÜLFAT ÇÖZELTİSİNDE ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNÜN İNCELENMESİ

ARAŞTIRMA MAKALESİ / RESEARCH ARTICLE

BARTIN ÜNİVERSİTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MALZEME LABORATUVARI-I DERSİ OKSİTLİ BAKIR CEVHERİNİN LİÇİ DENEYİ DENEYİN AMACI: Uygun

hesaplama (Ders #16 dan devam) II. İstemli değişim ve serbest enerji III. Entropi IV. Oluşum serbest enerjisi

Baca Gazındaki CO2 ve SO2 nin Bor Cevherlerinin İşlenmesinde Kullanılması. Prof.Dr.Mehmet ÇOPUR Bursa Teknik Üniversitesi

BOR ENDÜSTRİSİ KATI ATIKLARINDAN BORAKSIN KATI-SIVI ÖZÜTLEME İLE GERİ KAZANILMASI

DOLGULU KOLONDA AMONYAK ÇÖZELTİSİNE KARBON DİOKSİTİN ABSORPSİYONU

Yetiştirme Ortamlarında Besin Maddesi Durumunun Değerlendirilmesi

Bu çalışmada, Su tutucu özelliği olmayan polistirene boraks ilavesi ile su tutma kapasitesinin kazanıp-kazanmadığının araştırılması amaçlanmıştır.

ULEKSİTİN SO 2 İLE DOYURULMUŞ SULARDA ÇÖZÜNMESİ SONUCU ELDE EDİLEN SÜSPANSİYONLARIN SÜZÜLEBİLİRLİĞİNİN OPTİMİZASYONU

Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen

ENDÜSTRİYEL SÜREÇLER MEVCUT VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Kireçtaşlarından Çöktürülmüş Kalsiyum Karbonat Üretimi Doç. Dr. Özen KILIÇ

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

İLK ANYONLAR , PO 4. Cl -, SO 4 , CO 3 , NO 3

ASİT-BAZ VE ph. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla Evcin Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

A- LABORATUAR MALZEMELERİ

YMN02. ASETONİTRİL/H 2 O SİSTEMİ ve TERMAL DİSPROPORTİNASYON İLE ÇEVREL TUZUNDAN SAF BAKIR TOZU ÜRETİMİNİN OPTİMİZASYONU

FOSİL YAKITLARIN YANMASI

TİCARİ BOR MİNERALLERİ

( PİRUVİK ASİT + SU + ALKOL ) ÜÇLÜ SIVI-SIVI SİSTEMLERİNİN DAĞILIM DENGESİNİN İNCELENMESİ

Hava Kirleticilerin Atmosferde Dağılımı ve Hava Kalitesi Modellemesi P R O F. D R. A B D U R R A H M A N B A Y R A M

10. Sınıf Kimya Konuları KİMYANIN TEMEL KANUNLARI VE TEPKİME TÜRLERİ Kimyanın Temel Kanunları Kütlenin korunumu, sabit oranlar ve katlı oranlar

KONYA İLİ HAVA KALİTESİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

Üçlü Sistemler - 1 Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

KYM 101 KİMYA MÜHENDİSLĞİNE GİRİŞ PROBLEM SETİ

ÇD30. SENTETİK SULU CuSO 4 ÇÖZELTİLERİNDEN ÇEVREL TUZU ÇÖKTÜRMENİN İSTATİSTİKSEL OPTİMİZASYONU

NOHUT SAMANI HIZLI PİROLİZİNİN DENEY TASARIMI İLE MODELLENMESİ

BOR SEKTÖR RAPORU. Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ELBİSTAN LİNYİTİ VE ATIKLARIN BİRLİKTE SIVILAŞTIRILMASI

Doğal Rb elementinin atom kütlesi 85,47 g/mol dür ve atom kütleleri 84,91 g/mol olan 86 Rb ile 86,92 olan 87

Zeyfiye TEZEL Mehmet KARACADAĞ

ANKARA ATMOSFERİNDEKİ AEROSOLLERİN KİMYASAL KOMPOZİSYONLARININ BELİRLENMESİ

GIDALARIN BAZI FİZİKSEL NİTELİKLERİ

tmmob makina mühendisleri odası uygulamalı eğitim merkezi Buhar Kazanı Verim Hesapları Eğitimi

Kolemanit ve Pandermit Minerallerinden Borik Asit Üretimi. Boric Acid Production from Colemanite and Pandermite Minerals

TEHLİKELİ ATIK ÖN İŞLEM TESİSLERİ

Ders 9: Kitle Ortalaması ve Varyansı için Tahmin

Çözünürlük kuralları

Entropi tünelinden çıkmanın tek yolu ekserji iksirini içmektir! (A. Midilli)

STOKİYOMETRİ: SABİT ORANLAR YASASI

Çözeltiler. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

ÜÇ BİLEŞENLİ REAKSİYON SİSTEMLERİ İÇEREN REAKTİF DİSTİLASYON KOLONU VE REAKTÖR/DİSTİLASYON KOLONU PROSESLERİNİN NİCELİKSEL KARŞILAŞTIRMASI

Maddelerin Sınıflandırılması. Yrd. Doç. Dr. H. Hasan YOLCU

Faz kavramı. Kristal yapılı malzemelerin iç yapılarında homojen ve belirli özellikler gösteren bölgelere faz (phase) adı verilir.

3. Kimyasal Bileşikler

SERA GAZI EMİSYONU HAKAN KARAGÖZ

DENEY-1: NEWTON KURALINA UYMAYAN AKIŞKANLARIN REOLOJİK DAVRANIŞLARI

KĐMYA DENEYLERĐNDE AÇIĞA ÇIKAN GAZLAR KÜRESEL ISINMAYA ETKĐ EDER MĐ? Tahir Emre Gencer DERS SORUMLUSU : Prof. Dr Đnci MORGĐL

ÖNEMLİ BOR BİLEŞİKLERİ

BÖLÜM 6 MERKEZDEN DAĞILMA ÖLÇÜLERİ

BİYO ENERJİ İLE ÇALIŞAN İKLİMLENDİRME VE ELEKTRİK ÜRETİM SANTRALİ. Çevre dostu teknolojiler

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

Korelasyon katsayısı (r)

Üçüncü Tek Saatlik Sınav 5.111

6.PPB (milyarda bir kısım) Kaynakça Tablo A-1: Çözelti Örnekleri... 5 Tablo B-1:Kolloidal Tanecikler... 8

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Temel: 100 mol kuru su gazı. caklık k ve 5 bar basınc

ÜZÜM ÇEKİRDEĞİNDEN FENOLİK BİLEŞİKLERİN EKSTRAKSİYONU ve KÜTLE TRANSFER PARAMETRELERİNİN İNCELENMESİ Göksel TOSUN, Berrin BOZAN*

YouTube:Kimyafull Gülçin Hoca Serüveni DERİŞİM BİRİMLERİ Ppm-ppb SORU ÇÖZÜMLERİ

Bu tepkimelerde, iki ya da daha fazla element birleşmesi ile yeni bir bileşik oluşur. A + B AB CO2 + H2O H2CO3

GAZLAR GAZ KARIŞIMLARI

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

ELYAF TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİN DELİNMESİNDE ÇİFT AÇILI MATKAP UÇLARIN İTME KUVVETİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

KÖMÜRÜN GAZLAŞTIRILMASI YOLUYLA ELDE EDİLEN SENTEZ GAZINDAN METANOL ÜRETİMİ

KYM 101 KİMYA MÜHENDİSLĞİNE GİRİŞ PROBLEM SETİ

Çözelti iki veya daha fazla maddenin birbiri içerisinde homojen. olarak dağılmasından oluşan sistemlere denir.

Fiziksel özellikleri her yerde aynı olan (homojen) karışımlara çözelti denir. Bir çözeltiyi oluşturan her bir maddeye çözeltinin bileşenleri denir.

Prof.Dr.Muzaffer ZEREN SU ATOMİZASYONU

BOR ELEMENTİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ VE TERMİNOLOJİSİ

SÜRDÜRÜLEBİLİR ENERJİ VE HİDROJEN ZEYNEP KEŞKEK ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

KİMYASAL DENGE. AMAÇ Bu deneyin amacı öğrencilerin reaksiyon denge sabitini,k, deneysel olarak bulmalarıdır.

Toprakta Kireç Tayini

BORUSAL (TUBULAR) AKIŞ REAKTÖRÜ

ÇİMENTO ÜRETİMİ VE HAVA KİRLİLİĞİ

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi/ Journal of The Institute of Natural & Applied Sciences 17 (1):6-12, 2012

BOR ÜRÜNLERİ VE TÜRK FRİT SEKTÖRÜNE ETKİLERİ

YANMA. Derlenmiş Notlar. Mustafa Eyriboyun ZKÜ

BOR UN ROKET YAKITLARINDA KULLANIMI

BOR SEKTÖR RAPORU. Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü

KOLEMANİTTEN PROPİYONİK ASİT VARLIĞINDA BORİK ASİT ÜRETİMİ. Kim. Müh. C. Özge ERTEKİN

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

BOR ELEMENTI VE BOR ELEMENTININ TARIHSEL GELIŞIMI

Kırılma Noktası Klorlaması

Entropi tünelinden çıkmanın tek yolu ekserji iksirini içmektir! (A. Midilli)

PROSES TASARIMINA GİRİŞ [1-4]

Çimentolu Sistemlerde Çiçeklenme Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Mühendislikte İstatistiksel Yöntemler

Faz ( denge) diyagramları

N = No [2] t/g. No : Başlangıçtaki m.o. sayısı, N : t süre sonundaki m.o. sayısı, t : Süre, G : Bölünme süresi.

Transkript:

BACA GAZINDAKİ KARBONDİOKSİTİN KOLEMANİTLE STABİLİZASYONU M.Muhtar KOCAKERİM, Mehmet ÇOPUR, Hüseyin ELÇİÇEK mkerim@atauni.edu.tr, mcopur@atauni.edu.tr, helcicek@gmail.com Atatürk Üniversitesi,Kimya Mühendisliği,25240, Erzurum Özet Bu çalışmada Balıkesir-Bandırma Borik Asit Fabrikasından temin edilen kolemanit (2CaO.3B 2 O 3.5H 2 O) cevherinin karbondioksit ile sulu ortamda çözünmesinin optimizasyonu Taguchi yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada kullanılan parametreler ve aralıkları; sıcaklık(70-110 C), basınç(5-20 bar), tane boyutu(125-355 μm), katı sıvı oranı(0,2-0,4 g/ml), karıştırma hızı(400-700 dev/dk) ve süre(20-40 dk) olarak seçilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre optimum şartlar; sıcaklık(110 C), basınç(15 bar), tane boyutu(150 μm), katı sıvı oranı(0,2 g/ml), karıştırma hızı(550 rpm) ve süre(35 dk) olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma sonucunda kolemanit cevherinden CO 2 kullanılarak borik asit elde edilmesinin yanı sıra küresel ısınmaya sebep olan CO 2 salınımının azaltılmasına katkı yapılabileceği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Kolemanit, karbondioksit, çözünme, optimizasyon, Taguchi metodu Giriş Türkiye dünyanın en büyük bor rezervlerine sahip ülkesidir. Bor, üstün özellikleri nedeniyle dünyada en çok kullanılan elementlerden birisidir [1]. Doğada 200 den fazla bilinen bor minerali olmasına rağmen ticari amaçlı kullanılan bor mineralleri; tinkal, kernit, uleksit, probertit, kolemanit, pandermit, borasit, szaybelittir. Fakat bu mineraller içerisinde tinkal, uleksit ve kolemanit rezerv ve üretim açısından en büyük paya sahiptirler. Kolemanitin kimyasal bileşimi 2CaO.3B 2 O 3.5H 2 O şeklindedir. Kolemanitin toplam yurtiçi tüketiminin %75-80'i iç piyasaya rafine bor talebini karşılamak ve ihracat amacıyla, Etibank tarafından borik asit üretiminde kullanılmaktadır [2]. Bor mineralleri yapılarında bulunan metale, içerdikleri su oranına ve kristal yapılarına göre isimlendirilirler. Çok sayıda bor minerali bilinmesine rağmen bunlardan sadece birkaçı ticari öneme sahiptir. Önemli bor minerallerinden bazıları Çizelge 1 de verilmektedir.

Çizelge 1. Önemli Bor Mineralleri Mineralin Adı Kimyasal Formülü %B 2 O 3 %H 2 O Üleksit Na 2 O.2CaO.5B 2 O 3.16H 2 O 43 35,6 Tinkal(Boraks) Na 2 O.2B 2 O 3.10H 2 O 36,6 47,2 Kolemanit 2CaO.3B 2 O 3.5H 2 O 50,6 22,3 Priseit(Pandermit) 4CaO.5B 2 O 3.7H 2 O 50 18,1 Borasit 5MgO.MgCl 2.7B 2 O 3 62,2 - Sasolit(Doğal Borik Asit) H 3 BO 3 56,4 43,6 Küresel ısınmanın sera gazı etkisi ile tetiklendiği bilinmektedir. Küresel ısınmaya yol açan en ciddi etken olarak sera etkisinin görülmesi, karbondioksitin tehlikeli bir şekilde yayılmaya başladığı endüstriyel devrimin sonrasına tekabül etmektedir. Bunun en açık nedeni ise dünyadaki karbondioksit salınımının büyük bir bölümünün endüstriyel tesislerin salınımı sonucu meydana gelmesidir. Bunların içinde en önemlisi CO 2 gazıdır ve toplam seragazı miktarı içindeki payı % 80 civarındadır. Atmosfere yayılan CO 2 in azaltılması ülkemizde de küresel ısınmayı engellemek için üzerinde durulması gereken en önemli faktörlerden biridir. Kontrol altına alınmadığı takdirde, küresel ortalama yüzey sıcaklıklarının 1990-2100 döneminde 1,4-5,8 C arasında artacağı tahmin edilmektedir [3]. CO 2 gazı salımı, çok önemli oranda ekonominin her sektöründe kullanılan fosil yakıtların (kömür, petrol, doğal gaz) yakılması sonucu ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle enerji politikaları ve çevre ilişkisi, sera gazı salımlarının azaltımı açısından büyük önem arz etmektedir [4]. Mineral karbonizasyon ürünlerinin termodinamik olarak kararlılığı ve çevreye zararlı etkisinin olmaması nedeniyle en avantajlı CO 2 tutma metodu olarak görülmektedir. Çözünmeyen karbonat bileşikleri oluşturabilecek alkali metal bileşikleri mineral karbonizasyon için uygun bileşikleridir. Bor minerallerinden, çeşitli bor bileşiklerini üretmek amacıyla çoğu patentli olan bir çok çalışma yapılmıştır. Kalsiyumlu bor minerali ile suda çözünmeyen bir sülfit bileşiği verebilen toprak alkali metal tuzunun uygun karışımları sulu süspansiyon halinde hazırlanıp, bu karışımdan SO 2 geçirilerek borik asit ve CaHSO 3 üretimi, NH 3 ve CO 2 in sulu çözeltisi kullanılarak kalsiyum borat cevherlerinden amonyum borat üretimi, CO 2 ile NaCl çözeltisi veya deniz suyu kullanılarak kolemanitten boraks üretimi, sulu çözeltide NaHCO 3 Na 2 CO 3 karışımı kullanılarak üleksitten boraks üretimi, bileşiminde fazla miktarda magnezyum bulunduran bor minerallerinden H 2 SO 4 kullanılarak borik asit ve MgSO 4 üretimi yapılmış çalışmalardan bazılarıdır[5]. Özmetin ve arkadaşları (1996) sulu asetik asit çözeltilerinde kolemanit in çözünme kinetiğini incelemişler; çözünme reaksiyonunun ln (1-X)=k.t n formülündeki yalancı 1. mertebeden kontrol edildiğini bulmuşlar ve prosesin aktivasyon enerjisini 51,49 kjmol -1 olarak hesaplamışlardır. Temur ve arkadaşları (2000) kolemanit in fosforik asit çözeltilerin de çözünme kinetiğini incelemişlerdir. Çalışmada katı sıvı oranı ve partikül boyutundaki azalma ve sıcaklığın arttırılması ile çözünme oranının arttığını, fakat karıştırma hızının etkisinin olmadığını saptamışlardır. Kolemanitin çözünme kinetiği heterojen ve homojen reaksiyon modellerine göre incelenmiş %1,43-19,52 arasındaki asit konsantrasyonlarında reaksiyonun yüzey kimyasal reaksiyon modeline uygun olduğu görülmüştür. Prosesin aktivasyon enerjisi 59,01 kj mol -1 olarak hesaplanmıştır[6].

Bu çalışmanın amacı, küresel ısınmaya neden olan CO 2 yi kolemanit cevheri kullanarak stabilize ederken ürün olarak önemli bor bileşiği olan H 3 BO 3 elde etmektir. Materyal ve Metod Deneylerde kullanılan kolemanit minerali Bandırma Borik Asit Fabrikasından temin edilmiştir. Cevher kırılıp öğütüldükten sonra ASTM standart eleklerle -45,-60,-80,-100 ve - 120 mesh olarak fraksiyonlarına ayrılmıştır. Her bir fraksiyon için B 2 O 3 analizleri yapılmış Tablo 1. de verilmiştir. Cevherin mineroljik analizi XRD ile yapılmıştır ve XRD sonucu Şekil 1.de verilmiştir. Deney tasarımında Taguchi metodu kullanılmıştır. Tablo 1. Deneylerde kullanılan kolemanitin farklı tane boyutlarındaki B 2 O 3 konsantrasyonu Deney No Tane Boyutu (mesh) B 2 O 3 yüzdesi % 1-120 40,09 2-100 40,31 3-80 40,13 4-60 41,89 5-45 41,85 Şekil 1. Kolemanit cevherinin X-ray difraktometresi Maliyetleri en düşük seviyede tutmak için en az deney yapma prensibine dayanan yöntemlerden birisi de Japon bilim adamı Genichi Taguchi nin geliştirmiş olduğu Taguchi Yöntemi dir. Taguchi fraksiyonel faktöriyel tasarımın özel bir biçimi olan ortogonal diziler yöntemini kullanmıştır. Bu yöntemin diğer istatistiksel deney tasarım yöntemlerinden farkı; bir deneyi etkileyen parametreleri, kontrol edilebilen ve kontrol edilemeyen olmak üzere iki grupta incelenmesi ve çok sayıda parametreyi ikiden fazla seviyede incelemeye imkan sağlamasıdır. Kontrol edilemeyen parametreler çok yüksek maliyet getireceğinden, kontrol edilebilen parametre seviyelerinin araştırılması daha uygun olur. Genellikle ürün veya

prosesin her birinin performans karakteristiği nominal değer veya hedef değere sahip olmalıdır. Amaç, bu hedef değer etrafındaki değişebilirliği azaltmaktır. Deneysel çalışma sonunda belirlenecek optimum çalışma şartları, farklı çalışma ortamları veya farklı zamanlarda her zaman aynı veya birbirine çok yakın performans değerini verebilmelidir. Bunun için kullanılacak optimizasyon kriteri, performans değeri etrafındaki değişkenliğin minimum düzeyde tutulmasını kontrol edebilmelidir. Taguchi ye göre, böyle bir optimizasyon kriteri performans istatistiğidir SN (signal to noise ratio). Performans istatistiğinin bulunmasında aşağıdaki eşitlikler kullanılır: 1. Daha büyük daha iyi durumu için: n 1 1 SN = L 10 log 2 n i= 1 Yi (1) 2. Daha küçük daha iyi durumu için: SN n 1 = 10 log n i= 1 2 s Y i (2) SN (signal to noise) değeri performans istatistiği, n, i. deneyin tekrarlanma sayısı ve Yi de i. deneyin performans değeridir[7]. Cevabın mümkün olduğu kadar büyük olması istendiği durumlarda daha büyük daha iyi performans kriteri (SN L ) kullanılarak optimizasyon yapılır. Performans üzerine istatistiksel olarak etkin faktörleri belirlemek için varyans analizi kullanılır. SN L ve SN S performans istatistikleri, optimizasyon kriteri olarak seçilebilir. Taguchi ye göre deneyde incelenen parametreler arasında önemli olabilecek bileşik etkiler var ise bunlar deney planına dahil edilerek incelenebilir. Böylece, deney sayısının çokluğu nedeniyle çok fazla zaman ve araştırma gideri gerektiren ve bu nedenle yapılamayan çalışmaların yapılmasına imkân sağlar. Taguchi yöntemi, deneyler sonunda elde edilen verileri değerlendirmek için; istatistiksel deney tasarımı yöntemlerinde olduğu gibi varyans analizi ve buna ilave olarak göze hitap eden grafiksel yöntemlerde kullanılır. Bu metodun diğer bir avantaj ise, performans de erinin ortalamasını, hedeflenen düzeye getirirken hedef civarındaki değişkenliği minimum yapmasıdır. Taguchi yöntemi kullanılarak laboratuar ortamında elde edilen optimum proses şartlar, pilot ve gerçek boyuttaki üretim şartlarına aynen uygulanabilmektedir[6]. Taguchi metodunda optimum şartlara ait deney deney planında yer almamış olabilir. Böyle durumda Ortagonal dizinin dengeli karakteristiği kullanılarak optimum şartlara ait performans değeri (3) numaralı eşitlik kullanılarak hesaplanabilir. SN L değerini maksimum yapan parametre seviyelerine ait performans değerini tahmin etmek için; y = μ + x + e (3) eşitliği kullanılmıştır. Burada y: tahmin edilen % çözünme değeri, μ: ortalama, x: her bir parametre seviyesinin genel ortalama üzerine etkisi, e: hatadır.

Eğer deney sonuçları yüzde % olarak verilmişse (3) nmaralı eşitlik kullanılmadan önce elde edilen yüzde değerlerin omega dönüşümleri yapılır. Daha sonra elde edilen değerlerden optimum şartlar için tahmin edilen omega değeri (4) nolu eşitlik kullanılarak bulunur. Hesaplamalar yapıldıktan sonra aynı eşitlik kullanılarak ters dönüşüm yapılır. 1 Ω = 10log 1 η (4) Burada; Ω desibel değeri, η ürünün yüzde çözünme değeridir. (4) numaralı eşitlikle hesaplanan değer bir noktasal tahmindir. Deneysel veriler sonucu elde edilen değerler ile bir hata oranı belirlenmelidir. Bu hata oranını (5) numaralı eşitlikle hesaplanmaktadır. Se = ± 1 σ n0 2 e 1 + σ nr 2 e (5) (6) 1 n 0 1 1 = + n n Ai 1 1 + n n Bi 1 1 + n n Ci 1... n (7) Burada; Se parametrelerin etkileri için güven aralığını, n toplam deney sayısını, n r doğrulama deneylerinin tekrarlanma sayısını, n Ai, n Bi, n Ci, Ai, Bi, Ci deneylerinin seviyelerini göstermektedir. Eğer tahmin edilen hata bu sınırlar dışında ise ilave bir model yeterli olmayabilir. Aksi takdirde ilave bir model yeterlidir. Doğrulama deneyleri prosesi control eden parametreler arasında iç etkileşimin olup olmadığını belirlemede iyi bir araçtır. Optimum şartlar için tahmin edilen değer gözlenen değere yakın bir değer ise bu parametreler arasında bir iç etkileşimin olmadığını gösterir. Aksi takdirde parametreler arasında bir iç etkileşim var demektir. [8]. Deneysel Çalışma Deneyler sıcaklık ve basınç kontrollü karıştırmalı bir reaktörde (Parr 4848) gerçekleştirilmiştir. Belirlenen katı-sıvı oranına uygun olarak katı madde reaktöre konulmuş ve üzerine 200 ml su ilave edilmiştir. Reaktör belirlenen şartlara ayarlanmıştır. Reaktör muhtevasının sıcaklığı belirlenen değere ulaştıktan sonra reaktör basıncı CO 2 gazı ile belirlenen değere getirilerek deneyler başlatılmıştır. Reaksiyon süresi sonunda çözeltiler mavi bant süzgeç kâğıdından süzülerek, süzüntüde volumetrik metodla B 2 O 3 alev fotometresi ile Ca 2+ analizleri yapılmıştır. Kolemanitin sulu CO 2 çözeltilerindeki çözünmesinin optimum şartlarını tespit etmek için; reaksiyon sıcaklığı, çözelti ortamının basıncı, katı/sıvı oranının, tane boyutu, karıştırma hızının ve reaksiyon süresinin etkileri incelenmiştir. Deney parametreleri ve seviyeleri Tablo2 de Taguchi metodu ile elde edilen deney planı ve çözünme yüzdeleri Tablo3 de verilmiştir.

Tablo 2. Deney parametreleri ve parametre seviyeleri Parametreler Parametre Seviyeleri 1 2 3 4 5 A Reaksiyon Sıcaklığı ( C) 70 80 90 100 110 B Katı/Sıvı Oranı (g/ml) 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 C Basınç (bar) 5 7.5 10 12.5 15 D Zaman (dk) 20 25 30 35 40 E Karıştırma Hızı (dev/dk) 400 500 550 600 700 F Tane Boyutu (mesh) -45-60 -80-100 -120 Deney No Tablo 3. L 25 (5 5 ) Ortagonal Deney Tasarımına Göre Çözme İşlemlerinde Kullanılan Parametreler için Standart Deney Planı ve B2O3 için Çözünme Kesirleri Sonuçları Sıcaklık Katı/Sıvı Basınç, Zaman Kar. Hızı, Tane 1.seri C g/ml bar dk dev/dk Boyutu deneyler A B C D E mesh B 2 O 3 2.seri deneyler B 2 O 3 F 1 1 1 1 1 1 1 44.47 48.86 2 1 2 2 2 2 2 52.11 52.50 3 1 3 3 3 3 3 47.17 46.39 4 1 4 4 4 4 4 30.74 30.61 5 1 5 5 5 5 5 40.95 41.46 6 2 1 2 3 4 5 72.58 69.76 7 2 2 3 4 5 1 55.11 56.70 8 2 3 4 5 1 2 55.88 56.73 9 2 4 5 1 2 3 50.77 50.63 10 2 5 1 2 3 4 29.23 29.31 11 3 1 3 5 2 4 67.82 70.57 12 3 2 4 1 3 5 54.32 54.22 13 3 3 5 2 4 1 64.83 63.54 14 3 4 1 3 5 2 36.79 36.02 15 3 5 2 4 1 3 34.19 34.28 16 4 1 4 2 5 3 80.46 80.17 17 4 2 5 3 1 4 67.34 67.11 18 4 3 1 4 2 5 40.57 41.78 19 4 4 2 5 3 1 49.73 47.43 20 4 5 3 1 4 2 42.26 43.02 21 5 1 5 4 3 2 100 99.66 22 5 2 1 5 4 3 60.52 60.71 23 5 3 2 1 5 4 56.09 55.91 24 5 4 3 2 1 5 48.13 49.11 25 5 5 4 3 2 1 32.42 32.99 Sonuçlar ve Tartışma Kolemanitle CO 2 arasındaki reaksiyon aşağıdaki gibi ifade edilebilir: 2CaO.3B 2 O 3.5H 2 O (k) + 2CO 2(g) + 4H 2 O 2CaCO 3(k) + 6H 3 BO 3(aq) (1)

Yapılan bu çalışmada; reaksiyon sıcaklığının, reaksiyon ortam basıncının, katı/sıvı oranının çözünme süreci üzerinde önemli etkileri olduğu görülmüştür. Şekil 2 den görüldüğü gibi reaksiyon sıcaklığı ve basıncının artmasıyla çözünmenin arttığı fakat katı/sıvı oranının artması ile azaldığı görülmüştür. Kolemanit cevherinin çözünmesini maksimum yapan parametre seviyelerinin tespit edilmesinde daha büyük daha iyi (SN L ) performans kriteri kullanılmıştır. Kolemanitin sulu CO 2 çözeltileri içinde çözünmesini maksimum yapan parametre seviyelerini tespit etmek için çözünme kesirleri kullanılarak (1) nolu eşitlikten SN L değerleri bulunmuştur. Parametrelerin performans kriteri üzerine etkileri Şekil 2 de grafik olarak gösterilmiştir. Şekil 2 de SN değerini maksimum yapan parametre seviyeleri optimum şartları göstermektedir. Şekil 2.ye göre optimum şartlar; A 5, B 1, C 5, D 5, E 5 ve F 2 şeklinde olduğu görülmektedir. Bu değerlere karşılık gelen parametre seviyeleri, sıcaklık(110 C), basınç(15 bar), tane boyutu(150 μm), katı sıvı oranı(0,2 g/ml), karıştırma hızı(550 rpm) ve süre(35 dk)dır. Bu şartlarda B 2 O 3 ün tamamı çözeltiye alınmıştır ve çözeltideki kalsiyumun ppm mertebesinde olduğu tespit edilmiştir. Buna göre kolemanitin kalsiyum içeriği CaCO 3 şekline dönüşürken B 2 O 3 de borik aside dönüşmüştür. (1) numaralı denkliğin stokiyometrik hesaplanması sonucunda kg kolemanit cevheri başına 0.17 kg CO 2 stabilize edilmiştir. 38 37 SN = -10*log10(1/N*Sum(1/y²)) 36 35 34 33 32 31 30 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A B C D E F Şekil 2. Parametre seviyelerine göre SN L değerleri Parametrelerin etkinliklerini belirlemek amacıyla çözünme kesirlerine göre varyans analizleri yapılarak F etkinlik tablosu oluşturulmuştur. Hesaplamalar sonunda parametrelerin etkin olup olmadığını bulmak için bu F etkinlik değer tabloları kullanılmış olup hesaplanan F etkinlik değerleri ile tablodaki kritik F değeri karşılaştırılarak hangi parametrelerin çözünme üzerine etkin olduğu tespit edilmiştir. Deney sonuçlarının istatistiksel analizi bir PC kullanılarak hesaplanmıştır. Yapılan varyans analizi sonucu Tablo 4. te verilmiştir.

Tablo 4. Varyans Analizi Sonuçları SS df MS F A 715.142 4 178.786 6.60124 B 4157.183 4 1039.296 38.37361 C 1216.331 4 304.083 11.22756 *D 108.334 4 Pooled E 143.618 4 35.905 1.32570 F 214.340 4 53.585 1.97850 Hata 108.334 4 27.084 * pool edilmiştir SS; Kareler toplamı, df; serbestlik derecesi, MS; kareler ortalaması F; etkinlik değeri Varyans analizinin etkisi görülmediğinden dolayı, yüzde katkısı en düşük olan parametrenin kareler toplamı ve kareler ortalaması hatanın ortalamalarına eklenir. Deneyde yüzde katkısı en az olan zaman (D) olarak belirlenmiştir. Zaman pool edildikten sonra elde edilen varyans analiz tablosu Tablo 4. De verilmiştir.. Kolemanitin çözünmesi üzerine parametrelerin etkinlik sırası; katı sıvı oranı, basınç, sıcaklık, tane boyutu, karıştırma hızı ve zaman olduğu Tablo 4 ve Şekil 2.den görülmektedir. Eşitlik 3. kullanılarak elde edilen değer bir nokta tahmindir. Çalışmanın güven aralığını ve elde edilen modelin yeterli olup olmadığını belirlemek için doğrulama deneyi yapılmıştır. Yapılan bu doğrulama deneyinde elde edilen veriler Tablo 5. de verilmiştir. Tablo 5: Yapılan doğrulama deneyinden elde edilen veriler Parametreler seviye değer A Reaksiyon Sıcaklığı ( C) 5 110 B Katı/Sıvı Oranı (g/ml) 1 0,2 C Basınç (bar) 5 15 D Zaman (dak) 5 40 E Karıştırma Hızı (dev/dk) 3 550 F Tane Boyutu (mesh) 2-60 Tahmin edilen %B 2 O 3 98,04 Elde edilen %B 2 O 3 94,43 Güven Aralığı 90.68-100 Elde edilen sonuçlara göre tahmin edilen değer ile deneysel değerler arasında bir uyum içerisinde olduğu görülmektedir. Buradan elde edilen model yeterli miktarda çözünme sürecini bağımlılığını tanımlayan bir ölçektir ve kullanılabilir.

Sonuçlar Yapılan bu çalışmada elde edilen sonuçlar; 1. Kolemanitin CO 2 ile reaksiyonu için sıcaklık, basınç ve katı/sıvı oranının en etkin parametreler olduğu gözlemlendi. Sıcaklık ve basınç parametre seviyeleri arttıkça çözünmenin arttığı fakat katı/sıvı azalmasıyla arttığı görülmüştür. Karıştırma hızı ve tane boyutunun ciddi bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. 2. Optimum şartlar; sıcaklık(110 C),basınç(15 bar), tane boyutu(150 μm), katı sıvı oranı(0,2 g/ml), karıştırma hızı(550 rpm) ve süre(35 dk) olarak bulunmuştur. Bu şartlarda B 2 O 3 ün tamamı çözeltiye alınmıştır ve çözeltideki kalsiyumun ppm mertebesinde olduğu tespit edilmiştir. Çözeltide SO 4 kirliliğinin olmaması elde edilecek borik asidin kalitesi üzerine önemli bir avantajdır. 3. Bu çalışma sonucunda elde edilen bulguların kolemanit cevherinden CO 2 kullanılarak borik asit elde edilmesinin yanı sıra küresel ısınmaya sebep olan CO 2 salınımının azaltılmasına katkı yapabilecği umulmaktadır. Kaynaklar: [1] Yenigün.,M. Bor Cevherinin Kullanım Alanlarının Araştırılması, Yıl İçi Projesi, Ege Ün. İzmir,(1998) [2] Kalafatoğlu, İ.E. ve Örs, S. N., 21. Yüzyılda Bor Teknolojileri ve Uygulamalar, BAÜ Fen Bil. Enst. Derg. 5.1, (2003) [3] Özay,C., Yumrukaya, A., Kyoto Protokolü nün Kabulü Durumunda Türkiye Sanayinde Meydana Gelecek Değişiklikler, Uluslararası Kıbrıs Üniversitesi (2008) [4] Karakaya.E., Özçağ.M., Türkiye Açısından Kyoto Protokolü nün Değerlendirilmesi Ve Ayrıştırma (Decomposıtıon) Yöntemi İle Co 2 Emisyonu Belirleyicilerinin Analizi, 6-9 Eylül 2003,VII. ODTÜ Ekonomi Konferansı [5] Tekin,G.,Kalsine Üleksit in Amonyum Klorür Çözeltileri İçinde Çözünürleştirilmesi Kinetiği, BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi (2004).6.1, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü 10100 Balıkesir/Türkiye [6] Abalı,Y. Arga, A., Kolemanitin Asetik Asit Çözeltilerinde Çözünmesinin Optimizasyonu, C.B.Ü. Fen Bil. Dergisi (2006) 89-97/2006 [7] Küçük Ö., Kocakerim M. M., Çopur M. ve Yartaşı A., Uleksitin (NH 4 ) 2 SO 4 Çözeltilerinde Çözündürülmesinin Optimizasyonu, BAÜ Fen Bil. Enst. Derg. (2003). 5.1, [8] Çopur.M., An Optimization Study of Dissolution of Zn and Cu in ZnS Concentrate with HNO3 Solutions, Chem. Biochem. Eng. Q. 16 (4) 191 197 (2002), [9] Küçük.Ö.,Kocakerim.M.M.,Yartaşı.A.,Çopur.M., Dissolution of Kestelek s Colemanite Containing Clay Minerals in Water Saturated with Sulfur Dioxide, Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41, 2853-2857