Asit rejenerasyon tesisi yan ürünü hematitin kırmızı demir oksit pigmente dönüştürülmesi

Demir ve çelik endüstrisinde asitleme hatlarından çıkan kirli asit rejenere edilerek elde edilen HCl yeniden kullanılır. Sprey Roaster tipi asit rejenerasyon tesislerinde (ARP) bu işlem sırasında kırmızı toz hematit yan ürün olarak çıkar. Türkiye'deki yıllık üretimi yaklaşık 15000 ton civarında olan hematit genellikle demir çelik firmaları tarafından düşük bir katma değer ile ferrit üretimi için satılarak uzaklaştırılır. Bu çalışmanın amacı, hematiti, ferrit için satmaktan oluşana nazaran 20 ila 30 kat daha yüksek bir katma değer oluşturacak şekilde kırmızı demir oksit pigmente (kdop) dönüştürecek, endüstriyel olarak da uygulanabilirliği olan metodu ortaya koymaktır. Çalışmada, piyasada yoğun olarak kullanılan Bayferrox 180 M marka kdop'i hedef pigment olarak belirlenmiş ve hematit ile paralel olarak morfolojik, fiziksel ve kimyasal karakterizasyonları yapılmıştır. Hematitin geliştirilmesi gereken, parça boyutu dağılımı, yığın yoğunluğu, suda çözünebilir madde miktarı, klorür miktarı ve pH değeri gibi parametreler tespit edilmiş ve her biri için bobin boyalarında kullanıma uygun beklentileri karşılayacak değerlere ulaşılan işlem adımları uygulanmıştır. Hematitin boya imalatına uygun pigmente dönüştürülmesine kadar olan iş paketlerinde, SEM, XRD, ICP-OES, optik mikroskop, Lazer difraksiyon ile parça boyutu dağılım ölçüm cihazı, renk spektrofotometresi ve benzeri ekipmanlarında yer aldığı kapsamlı bir laboratuvar altyapısı kullanılmıştır. Optimum öğütme sistem ve parametrelerinin tespiti kapsamında 4 farklı laboratuvar tipi öğütücü ile denemeler yapılmıştır. Diğer öğütücülerde kekleşme ve yapışma sorunu gözlenmekle birlikte, D97 değeri 4,9 μm olacak şekilde pigment kalitesinde parça boyutu dağılımına, jet mill ile 0,8, 3,0 ve 7 bar öğütme basınçlarında uygun sınıflandırıcı hızları ile ulaşılmıştır. En yüksek öğütme verimi 23,5 kg/saat ile, 7 bar öğütme havası basıncı ve 3000 dev/dakika sınıflandırıcı hızı ile elde edilmiştir. Klorürün giderilmesi için iki farklı metot önerilmiş ve çalışmada bunlardan biri olan ısıl işlem ile klorür giderme metodu kullanılmıştır. Klorürü giderme prosesine uygun fırın yine çalışma kapsamında 10 kg/saat kapasiteli olarak tasarlanmış, imal edilmiş ve tüm çalışmadaki süreçlerde kullanılmıştır. Bu metot ile %0,5 civarındaki klorür miktarını %0,04 değerine kadar azaltmak mümkün olmuş ve pigment spesifikasyonundaki diğer tüm parametreler de yakalanmıştır. Hematitten üretilen kırmızı demir oksit pigment (hükdop) ve hedef pigment kullanılarak poliester esaslı pigment pastası, pastadan ise full tone, beyaz tint ve RAL 3009 renkli yarı mat bobin boyası laboratuvar ölçekli olarak üretilmiştir. Hem hükdop hem de hedef pigment ile üretilen bu boyalar ve boyaların laboratuvar ölçekli panellere uygulanması ile elde edilen panellerde gerekli tüm performans testleri Kansai Altan Ar-Ge merkezi altyapısı kullanılarak uygulanarak hükdop'un boya ve kuru boya filmindeki davranışları incelenmiştir. Tüm sonuçlar gerekli beklentileri karşılamakla beraber, yaş boyalı panele uygulanan ovalama testinde (Rub Out Test) hükdop'un dispersiyonunda hedef pigmente göre bir miktar düşük performans gözlenmiştir. Hızlandırılmış yaşlandırma testlerinde hükdop tatminkâr sonuçlar vermiştir. Son safhada, laboratuvar ölçeğinde başarılı olan hükdop kullanılarak AkzoNobel Kemipol üretim tesislerinde 360 kg endüstriyel ölçekli RAL 3009 renkli poliester esaslı yarı mat bobin boyası üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu boya ile MMK Metalurji boyama hattında 40 ton galvanizli bobin ticari amaca uygun olarak boyanmıştır. RAL 3009 boyalı saclara, boyalı bobin normu olan DIN EN 10169'a göre uygulanan tüm testlerde gerekli beklentilerin sağladığı tespit edilmiştir. Ayrıca bu boyalı saclar, Hatay, Türkiye'de, denize 642 m mesafede 32 m rakımda, hafif endüstriyel çevresel şartlarda doğal yaşlandırmaya maruz bırakılarak, renk ve parlaklıklarındaki değişimler 15 ay boyunca 3'er aylık arayla izlenmiştir. 15 ay sonunda, renk değeri dE 0,73 kadar değişirken, boyalı sac parlaklığının %97,1'ini korumayı başarmıştır.