Atık çinko karbon pillerdeki metalik çinkonun hidrometalurjik yöntemle kazanılması

Bu çalışmada, atık çinko-karbon pillerdeki metalik çinkonun nitrik asit çözeltilerindeki çözünürlüğü, çözünme kinetiği ve optimum çözünme koşulları belirlenmiştir. Metalik çinkonun nitrik asit çözeltilerindeki çözünürlüğü üzerine deney parametrelerinin etkileri incelenmiş ve çözünme kinetiğini temsil etmek üzere bir matematiksel model önerilmiştir. Çözünme prosesi üzerine nitrik asit derişimi, metalik çinko miktarı (katı/sıvı oranı), reaksiyon sıcaklığı ve karıştırma hızının etkileri araştırılmıştır. Nitrik asit derişimi, karıştırma hızı ve reaksiyon sıcaklığının artması, katı/sıvı oranının ise azalmasıyla çinkonun çözünme hızının arttığı gözlenmiştir. Çözünme deneylerinden elde edilen veriler kullanılarak kinetik analiz yapılmış ve çözünme hızının yalancı birinci mertebe kinetiğe uyduğu bulunmuştur. Çözünme işlemi için aktivasyon enerjisi 12.89 kJ/mol olarak bulunmuş ve çözünme işleminin difüzyon kontrollü olduğu belirlenmiştir. Metalik çinkonun çözünmesinden sonra elde edilen çözeltideki çinko iyonları çöktürme metodu ile kazanılmıştır. Bu amaç için sodyum bikarbonat çözeltisi kullanılmış ve çöktürme işlemi neticesinde çinko iyonlarının çinko hidroksi karbonat bileşiği olarak çöktürüldüğü belirlenmiştir. Çöktürme işleminde pH, çinko/sodyum bikarbonat mol oranı, reaksiyon süresi ve reaksiyon sıcaklığı sırasıyla 8, 1/2.5, 240 dakika ve 60 °C olarak alınmıştır. Bu koşullarda çözeltideki çinko iyonlarının tamamının geri kazanıldığı belirlenmiştir. Elde edilen hidroksi karbonat bileşiği 300 °C sıcaklıkta 4 saat süreyle kalsinasyon işlemine tabi tutularak çinko oksit üretilmiştir. Optimum çözünme koşullarını belirlenmek için yapılan deneylerde, bağımsız değişkenler olarak nitrik asit derişimi, reaksiyon süresi ve çinko miktarı seçilmiştir. Metalik çinkonun çözünürlüğüne etki eden parametre değerlerini optimize etmek için yanıt yüzey yöntemi (YYY) kullanılmıştır. Proses parametrelerinin etkilerini görebilmek için deneysel bulgulara çoklu regresyon analizi yapılmış ve model denklemi türetilmiştir. Deneyler sonucunda nitrik asit derişimi ve reaksiyon süresinde bir artma ve çinko miktarında ise bir azalma olmasıyla çözünme veriminin arttığı bulunmuştur.