Asidik ortamda alunitten alumina ekstraksiyonuna mekanik aktivasyonun etkisi

Abstract

Alunit jarosit grubu minerallerden biridir. Genellikle rombohedral ve hegzagonalkristal yapısında oluşan bir potasyum-alumdur. Kimyasal formülü KAl3(SO4)2(OH)6dır. Türkiye'de alunit rezervleri Şebinkarahisar-Giresun (15-20 milyon ton),Şaphane-Kütahya (7 milyon ton) ve Foça- zmir (5 milyon ton) bölgelerindebulunmaktadır. Alunitin yapısı aluminyum sülfat ve potasyum sülfat içermekte, buher iki madde de suda çözünmektedir. Bununla beraber kalsine edilmedikleri sürecealunit suda, asidik ve bazik ortamda çözünmez. 500ºC nin üzerindeki sıcaklıklardakalsine edilen alunit, yapının bozunması nedeniyle çözünür.Minerallerin mekanik aktivasyonu, dekompozisyon sıcaklıklarına etki etmekte ve birmiktar yapısal düzensizliğe neden olmaktadır. nce tanelerin oluşumu, spesifik yüzeyalanındaki artış ve kusurlu yapıların oluşması, metalurjik proseslerdeki reaksiyonlarıhızlandıran ana faktörler arasında yer almaktadır.Bu çalışmada alunit cevheri bir atritörde 15 dakika mekanik aktive edilmiş veamorflaşma gibi alunit yapısındaki değişimler SEM ve X-isini difraksiyon analizi ileincelenmiştir. Ayrıca alunitin termal dekompozisyonu üzerine mekanik aktivasyonunetkisi de sunulmuştur.Hem aktive edilmemiş hem de aktive edilmiş alunit, optimum kalsinasyon sıcaklığınıelde etmek için farklı kalsinasyon sıcaklıklarında (300, 400, 500, 550, 600, 650, 700,750 ve 800ºC) 60 dakika süreyle, yine optimum kalsinasyon süresini elde etmek içinoptimum kalsinasyon sıcaklığında farklı kalsinasyon sürelerinde (15, 30, 45, 60 ve90 dak) kalsine edilmişlerdir. Deneysel çalışmaların bu bölümünde liç koşullan sabittutulmuştur: liç süresi 60 dak, katı-sıvı oranı 1/50, asit konsantrasyonu 1M HCl.Optimum kalsinasyon sıcaklığı ve süresinin sırasıyla 550ºC ve 30 dakika olduğugözlenmiştir. Bu koşullarda mekanik aktive edilmiş alunit için %85 lik aluminaekstraksiyonu sağlanmıştır. Bu değer aktive edilmemiş alunit için %52 dir. Asitkonsantrasyonu ve liç süresi gibi optimum liç koşullarını tespit etmek için optimumkalsinasyon sıcaklığı ve süresinde kalsine edilmiş numuneler farklı asitkonsantrasyonlarında (0.25, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00 ve 3.00 M HCl) 60 dakika ve 1MHCl çözeltisinde farklı liç sürelerinde (10, 20, 30, 40, 50 ve 60 dak) liç edilmişlerdir.Sonuç olarak mekanik aktive edilmiş alunit için %78 lik (aktive edilmemiş alunit içinyaklaşık %48) alumina ekstraksiyonu, (kalsinasyon sıcaklığı 550ºC, kalsinasyonsüresi 30 dak, asit konsantrasyonu 1M HCl, liç süresi 30 dakika) koşullarında tespitedilmiştir.

Alunite is one of the minerals of the jarosite group. It is a potassium-alum occuringgenerally in rhombohedral and hexagonal crystals. Its chemical formula isKAl3(SO4)2(OH)6. In Turkey, alunite reserves are located in §ebinkarahisar-Giresun(15-20 million tons), §aphane-Kutahya (7 million tons) and Foça-Izmir (5 milliontons) regions. The structure of alunite contains aluminium sulphate and potassiumsulphate, both of them dissolve in water. However, alunite does not dissolve inwater, acids and bases unless calcined. Alunite calcined at temperatures over 500ºCdissolves due to the decomposition of the structure.The mechanical activation of minerals makes it possible to reduce theirdecomposition temperature or causes such a degree of disordering. Creation of fineparticles increase in specific surface area and formation of defective structures areamong the main factors which accelerate reactions in metallurgical processes. In thisstudy, alunite ore was activated mechanically in an attritor for 15 min and the changesin alunite structure, such as amorphization, were examined with SEM and X-raydiffraction analysis. In addition the effect of mechanical activation on the thermaldecomposition of alunite was also presented.Both non-activated and activated alunite were calcined at different calcinationtemperatures (300, 400, 500, 550, 600, 650, 700, 750 and 800ºC) to obtain theoptimum calcination temperature for 60 min and calcined for different calcinationtimes (15, 30, 45, 60 and 90 min) at optimum calcination temperature to obtain theoptimum calcination time. In this part of experimental studies, leaching conditionswere kept constant; leach time: 60 min, solid to liquid ratio: 1/50, acid concentration:1M HCl. It was observed that the optimum calcination temperature and time was550ºC and 30 min, respectively. Alumina extraction of 85% was achieved in thisconditions for mechanically activated alunite. This value was 52% for non-activatedalunite. To determine the optimum leach conditions, which are acid concentrationand leach time, the samples calcined at optimum calcination temperature and timewere leached at different acid concentration (0.25, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00 and 3.00 MHCl) for 60 min, and leached at different leach times (10, 20, 30, 40, 50 and 60 min)in 1 M HCl solution. In conclusion, alumina extraction of 78% for mechanicallyactivated alunite (about 48% for non-activated alunite) was obtained in followingconditions; calcination temperature: 550ºC, calcination time: 30 min, acidconcentration: 1M HCl, leach time: 30 min.