Pirit kullanılarak sulu çözeltilerde Cr (VI) indirgenmesi

11 ÖZET Alaşımları ve bileşikleri halinde çok yaygın olarak kullanılan krom aynı zamanda çevre için önemli kirleticilerden birisini teşkil eder. Kromun (6+) oksidasyon basamağındaki şekli diğer türlerine göre daha toksik olup sularda bulunmasına müsaade edilen miktarı 50 ug/L olarak sınırlandırılmıştır. Sulu ortamda Cr(VI)'ın uzaklaştırılabilmesi için önce Cr(III)'e indirgenmesi gerekir. Bu amaçla uygulamada indirgen olarak demir(II)sülfat, SO2 ve alkali sülfitler kullanılır. Bu çalışmada, ham pirit ve havasız ortamda yüksek sıcaklıklarda kavurma işlemine tabi tutulmuş pirit örnekleri kullanılarak kesikli deneylerle Cr(VI) indirgenmesi üzerine ortamın asit konsantrasyonu, pirit miktarı, başlangıç Cr(VI) konsantrasyonu, temas süresi, sıcaklık ve pirit partikül boyutu gibi parametrelerin etkileri sistematik olarak incelenmiştir. Ayrıca pirit örneklerinin indirgeme kapasitelerini belirlemek amacıyla örneklerin indirgeme etkileri kalmayıncaya kadar ardışık indirgeme işlemine tabi tutulmuş olup pirit örneklerinin indirgeme kapasiteleri belirlenmiştir. Ayrıca indirgeme kapasiteleri sona ermiş pirit örneklerinin değerlendirilmesi amacıyla bu örneklerden bakır ve kobaltın geri kazanımına gidilmiştir. Geri kazanım verimine öngörülen sıcaklıkta kavurma süresi ve ortamın kükürt konsantrasyonu gibi parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Çalışma sistematik olmakla beraber ham pirit ve havasız ortamda yüksek sıcaklıklarda kavurma işlemine tabi tutulmuş pirit örneklerinin indirgeme kabiliyetlerinin karşılaştırılması şeklinde geçmiş ve beklenildiği gibi havasız ortamda yüksek sıcaklıklarda kavurma işlemine tabi tutulmuş pirit örneğinin indirgeme kabiliyetinin çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Belirli miktarda Cr(VI) içeren çözelti için pirit miktarı, temas süresi ve ortam sıcaklığının artırılması ile Cr(VI) indirgeme etkinliğinin arttığı tespit edilirken, ortamın asit konsantrasyonunun artması, başlangıç Cr(VI) konsantrasyonunun artması ve pirit partikül boyutunun büyümesiyle Cr(VI) indirgeme etkinliğinin azaldığı tespit edilmiştir.m Stokiyometrik oranda asit içeren 14700 mg/L konsantrasyonundaki 50 mL Cr(VI) çözeltisine 2,5 g (-100 mesh) pirit örnekleri ilave ederek 25 °C'de 60 dk sürdürülen çalkalama işlemi sonunda havasız ortamda 700 °C'de kavurma işlemine tabi tutulmuş pirit örneğinin ortamdaki Cr(VI)'ın tamamını indirgediği tespit edilirken ham pirit örneğinin ortamdaki Cr(VI)'ın ancak % 75,40'ını indirgediği tespit edilmiştir. Yine stokiyometrik oranda asit içeren 147 mg/L konsantrasyonundaki 50 mL Cr(VI) çözeltisine 0,5 g (-100 mesh) pirit örnekleri ilave ederek 25 °C'de 60 dk sürdürülen çalkalama işlemi sonunda havasız ortamda 700 °C'de kavurma işlemine tabi tutulmuş pirit örneğinin ortamdaki Cr(VI)'ın tamamım indirgediği tespit edilirken ham pirit örneğinin ortamdaki kromun ancak % 81,30'unu indirgediği tespit edilmiştir. Aynı pirit örneğiyle arka arkaya uygulanan indirgeme deneylerinde havasız ortamda 700 °C'de kavurma işlemine tabi tutulmuş pirit örneğinin derişik ve seyreltik ortamdaki indirgeme kapasitesi sırasıyla % 37,43 ve % 14,55 bulunurken, ham pirit örneğinin derişik ve seyreltik ortamdaki indirgeme kapasitesi sırasıyla % 12,00 ve % 2,78 bulunmuştur. İndirgenmiş çözeltilerde pH 7,7'de uygulanan çöktürme işlemi sonucunda indirgenmiş kromun ve piritten çözeltiye geçen bazı ağır metal iyonlarının da çökerek uzaklaştığı tespit edilmiştir. İndirgeme kabiliyetleri sona ermiş pirit örneklerinden bakır ve kobaltın geri kazanımıyla ilgili yapılan deneylerde, pirit örnekleri önce 600 °C sıcaklıkta 2, 3, 4, 5 ve 6 saat süreyle kavurma işlemine tabi tutulmuştur. Havasız ortamda 700 °C'de kavurma işlemine tabi tutulmuş pirit örneğinden bakır ve kobalt geri kazanım veriminde en uygun kavurma süresinin 5 saat olduğu bulunmuş olup bu sürede yapılan kavurma işleminden sonra % 96,56 Cu ve % 97,00 Co geri kazanımı sağlanmıştır. Ham pirit örneğinden bakır ve kobalt geri kazanım veriminde en uygun kavurma süresinin 6 saat olduğu bulunmuş olup bu sürede yapılan kavurma işleminden sonra % 83,06 Cu ve % 68,08 Co geri kazanımı sağlanmıştır. Bakır ve kobalt geri kazanım verimi üzerine ortamın kükürt konsantrasyonunun etkisinin incelendiği deneylerde indirgeme kabiliyetleri sona ermiş pirit örneklerine değişik miktarlarda havasız ortamda 725 °C'de kavurma işlemine tabi tutulmuş pirit örneği ilaveIV edilerek 600 °C'de 5 saat süreyle kavurma işlemine tabi tutulmuştur. Sonuç olarak havasız ortamda 725 °C'de kavrulmuş pirit örneklerinin ortama ilave edilen miktarı arttıkça bakır ve kobalt geri kazanım veriminin azaldığı tespit edilmiştir.