Asit liç yöntemi ile pirofillit cevherinden alümina üretiminde aktifleştirme koşullarının araştırılması

Bu doktora tezinde, alümina (Al2O3) üretimi için değerlendirilecek pirofillit (Al2Si4O10(OH)2) cevherinin hidroklorik asit (HCl) liçinde daha yüksek alüminyum kazanımı elde etmek üzere bir ön-işlem olarak uygulanan aktifleştirme koşulları araştırılmıştır. Üretilen alüminanın ileri teknoloji seramiklerin üretiminde kullanılması olanakları da ayrıca incelenmiştir. Pütürge (Malatya) pirofillit yataklarından sağlanan ve ortalama %23,60 Al2O3 tenörüne sahip bir cevher kullanılmıştır. Başlıca pirofillit, kaolinit ve muskovit gibi alüminyum silikat kil mineralleri yanında kuvars da içeren bu cevherden alüminyumun HCl liçi ile çözeltiye alınması için deneysel yöntemler tasarlanmıştır. Kullanılan cevher, ürünler ve artıkların tamamı XRF ve ICP yöntemleri ile kimyasal olarak, XRD, TG-DSC, SEM yöntemleri ve tane boyu, özgül yüzey alanı ölçümleri ile fiziksel olarak tanımlanmıştır. HCl liçiyle çözeltide alüminyum kazanımının düşük olduğu tüvenan cevher için hem termal aktifleştirme amacıyla kalsinasyonun hem de mekanik aktifleştirme amacıyla aşırı öğütmenin etkinliği incelenmiştir. Deneysel çalışmaların sonuçlarına göre, tüvenan cevher, kalsine edilerek termal aktifleştirilmiş cevher ve aşırı öğütülerek mekanik aktifleştirilmiş cevher için çözeltide alüminyum kazanımı sırasıyla %10,57, %33,63 ve %86,53 olduğu bulunmuştur. Kalsinasyon sıcaklığının oda sıcaklığından yaklaşık 600 °C'ye kadar artmasıyla birlikte artmaya başlayan çözeltide alüminyum kazanımının, kalsinasyonun 900 °C'den yüksek olduğu sıcaklıklarda gerçekleştirilmesi durumunda, minerallerde çözünmeye dirençli yeni mineralojik yapıların ortaya çıkmasına bağlı olarak aniden düştüğü ortaya çıkarılmıştır. Bunun yanında, 20 dakika kadar kısa bir süre aşırı öğütmeyle pirofillit, kaolinit ve muskovitin neredeyse tamamıyla ve kuvarsın oldukça düşük oranda amorflaşması sonucu mekanik aktifleşmenin sağlandığı bulunmuştur. Aşırı öğütülmüş pirofillit cevherinin HCl liçiyle elde edilen yüklü çözeltiden evaporasyon işlemiyle çöktürülen alüminyum klorür tuzunun 1150 °C'de kavrulması sonucu %97,40 Al2O3 saflığına sahip bir alümina tozu üretilmiştir. Pirofillit cevherinden üretilen alüminanın, katma değeri yüksek olan ileri teknoloji seramik malzemelerin üretiminde kullanılabilirliğini göstermek üzere, bu tezdeki deneysel çalışmalarla üretilmiş olan Al2O3 ve ticari olarak sağlanmış TiO2 karışımına 1370 °C'de ısıl işlem uygulanarak alüminyum titanat (Al2TiO5) üretilmiştir. Sonuç olarak, cevherdeki pirofillit, kaolinit ve muskovit gibi kil minerallerinin kalsinasyona göre aşırı öğütme yoluyla daha etkin bir şekilde aktifleştiği, mekanik olarak aktifleştirilmiş cevherden alüminyumun daha yüksek verimle çözeltiye alınabildiği ortaya çıkarılmış, hidrometalurjik süreçlerle kazanılan alüminanın alüminyum titanat üretiminde kullanılabileceği gösterilmiştir.