Cilt/Volume : 24
125. Sayı
 

SÖLESTİN VE BARİT KONSANTRELERİNİN DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ VE KULLANIM OLANAKLARI
EVALUATION METHODS AND USAGE POSSIBILITIES OF CELESTITE AND BARYT CONCENTRATES

İsmail DEMİRKAYA, Ercan AÇMA
İstanbul Teknik Üniversitesi Metalurji Mühendisliği Bölümü

ÖZET

2,5 milyon tonluk sölestin ve 20 milyon tonluk barit rezervine sahip olan ülkemizde, bu cevherler konsantre haline getirildikten sonra direkt yurt dışına satılmaktadır. Elektroseramik, piroteknik, cam ve kimya sektöründe kullanılan SrCO3 ve BaCO3’ın ana hammaddesi olan bu konsantrelerin, pirometalurjik ve hidrometalurjik değerlendirme yöntemleri vardır.

Bu çalışmada, sölestin ve barit cevherleri, Sr-Ba bileşikleri ve kullanım alanları hakkında bilgi verilmiştir.

ABSTRACT

These ores which our country has 2,5 million tons of celestite and 20 million tons of baryt reserves are directly exported after concertration. There are pyrometallurgical and hydrometallurgical evalution methods of these concentrations that are rawmaterials of, SrCO3 and BaCO3 are used in electroceramic, pyrotechnic, glass and chemistry sectors.

In this study, it is given information about celestite and baryt ores, Sr-Ba compounds and their usage.

Giriş ve Amaç

Periyodik cetvelin II A grubu elementlerinden olan stronsiyum ve bileşikleri sölestin cevherinden, baryum ve bileşikleri ise barit cevhirinden yola çıkılarak üretilmektedir [1].

Dünya barit baz rezervleri (ekonomik rezerv+gelecekte ekonomik olabilecek rezerv) 500 milyon ton civarındadır. Türkiye’deki barit baz rezervleri ise 20 ton civarındadır. Dünya sölestin baz rezervleri 13 milyon ton, Türkiye sölestin baz rezervleri 2.5 milyon ton civarındadır [2].

Stronsiyum ve baryum bileşiklerinin elde edilmesindeki en önemli aşama sülfat (SO4) formundaki bu cevherlerin karbonat (CO3) formuna dönüşümlerinin sağlanmasıdır.

Stronsiyum karbonat (SrCO3) ve baryum karbonat (BaCO3) kullanım alanları oldukça yaygın olan bileşiklerdir. Stronsiyum ve baryumun atom çaplarının geniş olmasından dolayı televizyon tüplerinde, X-ışınlarının nötralize etmek amacıyla, SrCO3 ve BaCO3 halinde kullanılırlar. SrCO3 elektroseramik saniyinde, çinko rafinasyonunda kurşunu çöktürmek amacıyla, piroteknikte, seramik ve cam sanayinde, sert ferritlerin üretiminde başlangıç hammaddesi olarak ve havai fişek yapımında kullanılır. BaCO3 ise sulu çözeltilerdeki sülfat iyonlarının uzaklaştırılmasında, sert ferrit üretiminde başlangıç hammaddesi olarak, seramik endüstrisinde, optik camların üretiminde, sağlık sektöründe ve havai fişeklerde kullanılır [2,3].

Stronsiyumu en çok kullanılan bileşiği stronsiyum karbonat olup aşağıdaki iki yöntemle üretilmektedir.

1. Soda (Doğrudan Çevrim): İnce öğütülmüş sölestin sodyum karbonat çözeltisinde optimum şartlarda yerdeğiştirme reaksiyonu gereği stronsiyum karbonat üretilir.

2. İndirgeme Yöntemi: İnce öğütülmüş kömür sölestinle birlikte kavrularak stronsiyum sülfür elde edilir. Daha sonra karbonkdioksit veya arzu edilen tuzun asidi ile reaksiyona sokularak karbonat veya diğer tuzlar elde edilir [1,3].

Baryumun en çok kullanılan bileşiği baryum karbonat ise stronsiyum karbonatın üretimine benzer yöntemlerle üretilir [4].

1. Soda - Otoklav Yöntemi: Otoklav belirli basınç altında, optimum şartlarda baryum sülfatın baryum karbonata dönüşümü sağlanır.

2. İndirgeme Yöntemi: İnce öğütülmüş kömür baryum sülfatla (Barit) birlikte kavrularak baryum sülfür elde edilir. Baryum sülfür karbondioksit veya sodyum karbonat çözeltisi ile tepkimeye sokularak baryum karbonat üretillir [4].

Bu çalışmada yerli sölestin ve barit cevherlerinin; teknik kullanımı olan Sr ve Ba bileşiklerinin üretimi ve öneminin metalurji ve kimya sektörüne tanıtılmaları amaçlanmıştır.

Sölestin ve Baritin Tanımı

Sölestin iri kiristalli, lifli, yassı, çok ince veya toprağımsı yapıda olabilir. Rengi çok değişkendir. Mavimsi veya grimsi beyaz rengindedir. Teorik kimyasal kompozisyanu %56.4 SrO ve %43.6 SO3 içerir. Sölestin asitlerde çözünmez ortorombik sistemde kristalleşir ve özgül ağırlığı 3.95-3.97 g/cm3 arasındadır [3].

Yerkabuğunda oldukça bol miktarda bulunan baritin ise saf olarak özgül ağırlığı 4.5 g/cm3 tür. Teorik kimyasal kompozisyonu %65.7 BaO ve %34.3 SO3’tir. Barit kiristalleri ender olarak renksiz su gibi saydam olabilir. Fakat genellikle bünyesinde yabancı maddelerin bulunması barite beyaz ya da gri renk verir [5].

Barit ve sölestin genellikle yeraltı ve açık işletme yöntemi ile üretilir. Öğütülmüş barit, yoğunluk artırıcı madde olarak derin sondaj kuyularında kullanılmaktadır. Bunun dışında beyaz lastik ve cam sanayisinde dolgu maddesi olarakta barit kullanılmaktadır [6].

Sölestin Barit Bileşikleri ve Kullanım Alanları

Metalik Stronsiyum:

Stronsiyum metali, stronsiyum oksidin metalik alüminyum ile metalotermik redüksiyonu sonucu üretilir [7].

3 SrO + 2 Al --> 3 Sr + Al2O3 (1)

reaksiyonu elektrik ark fırınlarında vakum altında gerçekleştirilir. Bu işlemde Sr %0.6 ya kadar oksitlenir ve vakum altında sublimasyon sayesinde uzaklaştırılır (%99.9) Bu safiyetteki Sr metali Ca ile aynı özellikleri gösterir. Sr ayrıca stronsiyum klorür ve KCI ergiyinden elektroliz yoluyla kazanılabilir. Sr metali ve Sr alaşımların kullanım sahası sınırlıdır. Ergimiş bakırda deoksidan madde olarak %10 Sr-%20-40 Zn alaşımı kullanılmaktadır. Al-Si alaşımlarında ise aşılayıcı madde olarak kullanılan Sr, silisyum kristallerinin şekil ve boyutlarını değiştirip çok ince dağılımı sağlamaktadır. Stronsiyumun atomik çapı büyük olduğundan X ışınlarının nötralize edilmesinde kullanılır [1,2,4,7].

Stronsiyum Sülfür:

Sölestin cevherinin karbonla reaksiyonu sonucu oluşan stronsiyum sülfid (SrS) havai fişek ve fosforesan madde olarak boyalarla kullanılır.

SrSO4 + 2C --> SrS + 2CO2 (2)

Stronsiyum Nitrat:

Sr(NO3)2 stronsiyum karbonatın %60’lık asitte çözünmesi sonucu oluşur. İlaç sanayinde ve aleve verdiği koyu kırmızı renk doyalasıyla havai fişeklerde kullanılır.

Stronsiyum Oksit:

SrO, SrCO3’nın 1400-1500 °C civarında vakum atında kömürle reaksiyonu sonucu oluşur [8]. İlaç sanayinde, havai fişeklerde ve Sr-Ferrit üretiminde ara ürün olarak kullanılır.

Stronsiyum-Niobyum-Kromseskioksit:

Niobyumoksit ve kromseskioksitle reaksiyonu sonucu oluşan Sr-Ni-Kromseskioksit elektrik sanayinde kullanılır.

Stronsiyum Hidroksit:

SrCl2’ün soda liçiyle kristalleşen Sr(OH)2 şeker fabrikalarında melasten şekeri kurtarmak için kullanılmıştır.

Stronsiyum Hekzaferrit:

Elektromotor gücün en ucuz kaynağı olan sabit mıknatıslarda en çok aranan malzeme stronsiyum hekzaferrittir (SrO.6Fe2O3).

Stronsiyum Silikat:

Stronsiyum silikat ise yüksek kaliteli demir üretiminde Britsh Cast Iron Research Association tarafından geliştirilen bir yöntemle kullanılmaktadır.

Stronsiyum Kromat:

Stronsiyum kromat kromaj kaplamacılığında düzenleyici olarak kullanılır. Sr ve Sr bileşiklerinin tümünü ve kullanım alanlarını Şekil 1’de gösterilmiştir [1,2,9].

Metalik Baryum:

Baryum saf olarak teknolojide çok az olarak kullanılır [5]. Vakum tesislerinde deoksidan madde olarak uygulaması vardır.

Baryum Sülfür:

Baryum sülfatın kömürle reaksiyonu sonucu üretilen baryum sülfür 4.3 gr/cm3 yoğunluğundadır.

BaSO4+2C --> BaS+2CO3 (3)

Baryum sülfürün sudaki çözünürlüğü Tablo 1.’de verilmiştir.

Baryım sülfür birçok baryum tuzlarının ve sentetik baritin ana maddesidir. Suda hidrolize baryum sülfür, baryum hidroksiti Ba(OH)2 ve baryum hidrojensülfürü Ba(HS)2 oluşturur. Çözeltinin soğutulması durumunda Ba(OH)2 • Ba(HS)2 • 10H2 O tuzu oluşur. Baryum hidroksit bazik tip elektrik pillerinde elektrolitik olarak, gres yağı üretiminde, dizel yakıtlarında dumanı azaltmak için kullanılan katkı maddelerinde, ve PVC ürünlerinde ısı ve ışığa karşı dayanıklılığı artırmada kullanılır.

Baryum Klorür :

BaS’ün hidroklorikasit ile reaksiyonu sonucu oluşan BaCl2, çeliklerin ısıl işlem banyosunda kullanılır. Ayrıca deri ve tekstil sanayiinde renklerin kalıcı olması için kullanılır[10]. Baryum klorürün sudaki çözünürlüğü Tablo 2. de verilmiştir.

BaS’ün ZnSO4 ve ZnCl2 ile oluşan karışımı litopon adı ile beyaz boya maddesi olarak tanınır. Baryum klorür çözeltisine konsantre olarak sodyum klorat ilave edilip soğutulunca baryum klorat kristalize olur. Baryum klorat havai fişeklere yeşil rengi vermek için kullanılır. Baryum bileşiklerinin oluşumunu gösteren şema, Şekil 2’de verilmiştir [5, 10].

Sölestin ve Baritten SrCO3 ve BaCO3 Üretim Yöntemleri

İndirgeme Yöntemi ile SrCO3 ve BaCO3 Üretimi

Sölestin Cevherinden Stronsiyum Karbonat Üretimi

Sölestin cevherinden stronsiyum karbonat üretimi iki yolla gerçekleştirilir: indirgeme yöntemi ve soda yöntemi. Stronsiyum karbonat üretimi için gerekli olan sölestinin özellikleri Tablo 3’de verilmiştir.

İçerik Özellikler

İndirgeme Yöntemi ile SrCO3 Üretimi

Sölestin kömürle fırında (Reverberatory tip) suda çözünebilen sülfide indirgenir. Suya alınan sülfid CO2 veya alkali karbonatlarla çöktürülür. Burada indirgeme %60-80 ve indirgenen sülfidin karbonata dönüşümü ise %90 civarındadır. Yapılan işlemler şöyle sıralandırabilir [4].

- Sölestin cevherinin tenörünü yükseltip öğüterek öğütülmüş kısım NaCl, kömür ve nişasta ile karıştırılarak pasta yapılır [4].

- 1100-1200 derecedeki fırında pişirilerek indirgeme işlemi tamamlanır [7].

- İndirgenmiş cevher öğütülür.

- 100 °C deki sıcak su ile liç edilir..

- Çözelti süzülerek suda çözünmeyen kısım alınır.

- Berrak çözelti Na2CO3 veya CO2 karbonatlanarak çöktürülür.

Bu yöntemle üretimin fazla yatırıma ve daha çeşitli işlemlere gereksinimi olduğu görülmüş ve cevher indirgenmenden Na2CO3 çözeltisi ile muamele edilerek üretim yapılmaya başlanmıştır [4].

İndirgeme Yöntemi İle BaCO3 Üretim

Baryum bileşiklerinin üretimitinde kullanılan ticari süreç “black-ash” süreci olarak tanınır. Barit karbon ile 1200°C de döner fırında 3’deki reaksiyon sonucu indirgenir [5].

Elde edilen ürün baryum sülfür (BaS) dür. BaS’ün suda çözünürlüğü çok fazladır (Tablo 1) [5]. Berrak çözelti CO2 veya Na2CO3’la tepkimesi sonucu H2S veya Na2S oluştururlar. Bu ürünler ayrıca değerlendirilirler.

Döner Fırında İndirgeme [4]

Cevher, kırıcıdan ve öğütücülerden geçirilerek istenilen tane iriliğine getirilerek hazırlanır. Düşük tenörlü cevherler flatasyon ile zengenleştirilir. %85-95 BaSO4 indirgeme işlemi için uygundur. Hemen hemen tüm barit cevherleri çeşitli miktarlarda silika, demir oksit, alümina silikat, kalsit, kalsiyum ve dolamit içerir. Ca ve Mg iyonlarının indirgeme sırasında zararlı bir etkisi yoktur. Fakat silika, demir ve alüminyum, baryum ile tepkimeye girerek suda çözünmeyen bileşikler yapar. Silika baryum ile BaSiO3 veya BaSiO4 meydana getirir. BaSiO4 suda hidrolize olur.

Ba2SiO4+H2O --> BaSiO3+Ba(OH)2 (4)

Silikanın etkisi, fırın koşullarına ve cevherin zenginliğine bağlı olarak değişir.

İndirgeme tepkimesi şöyledir:

BaSO4+4CO --> BaS+4CO2 (5)

Karbon monoksit atmosferi sağlamak için karbon ilave edilir. Genellikle kok kullanılır, fakat kömür, petrol, gaz ve diğer yakacaklarda önerilebilir. Tepkime hızı yayınıma bağlı olduğundan hızlı bir tepkime için cevher 20 meş altına öğütülmelidir. Fırındaki toz kaçakları peletlenmeden veya peletlenerek gönderilir. Cevherin olduğu kadar kokunda tane iriliği ve reaktivitesi önemlidir. Kokun tane iriliği yeterince büyük olup, ürünün oksitlenmemesi için tepkime bölgesi boyunca yanmalıdır. Karbondioksit gazıda ortamda kalmamalı aksi halde baryum sülfür ile yavaş yavaş tepkimeye girerek baryum karbonatı oluşturur. Cevherin kömüre oranı 2 veya 4 arasında olmalıdır.

Tepkime sıcaklığı 1100-1200 °C arasındadır. Yüksek sıcaklık, baryum silikatın oluşumunu kolaylaştırır ve baryum sülfat, silika ile doğrudan doğruya birleşir. Düşük sıcaklıkta ise tepkime hızı yavaşlar ve süresi uzar. Artan zaman süresinde de baryum silikatın oluşumu artar. Bu nedenle tepkime süresinin kısa olması ve istenilen sıcaklığa çabuk çıkılması gerekmektedir. Tüm bunlar gözönünde bulundurularak döner fırınını boyunun uzun olmaması ve dönme hızının yüksek olması sağlanmalıdır. Baryum silikat oluşumu sırasında çıkan SO2 ve koktan gelen SO2 gazları toplam baca gazında %1 civarındadır. Daha sonraki oksitlenmelerle bu SO3’e ve H2SO4 buharına dönüşebilir. Bu nedenle, hava kirliliğini önlemek için baca gazlarının SO2 tutucusundan geçirilmesine gerek vardır.

Baryum Sülfür’ün Liçi [4]

Döner fırından çıkan BaS’ün tane iriliği 10-200 meş arasındadır, özütlemeden önce öğütülmesinde yarar vardır. Öğütme yaş veya kuru değirmende yapılır. Fırından çıkan malzeme 800-1000 °C sıcaklıktadır, yaş öğütmede bu ısı verimli bir şekilde kullanılabilir, ayrıca BaS’ün oksitlenmesi de önlenmiş olur. Ne kadar ince öğütülürse liç verimi o kadar artar.

Liç bir veya daha fazla tanklarda yüksek karıştırma hızı ile yapılır. Çözünmeyen parçalar çöker.

2BaS+2H2O --> Ba(SH)2+Ba(OH)2 (6)

Liç için, 90 °C oldukça uygun bir çalışma ortamıdır. %100 liç verimi tepkime süresine, derişimine ve karıştırma hızına bağlıdır. En kısa süre 1 - 2 saattir. Çözünmeyen kısım ise kok, BaSO4, silika, baryum silikat, demir, kalsiyum, magnezyum ve alüminyum bileşikleridir.

Genellikle liçten sonra % 50 kadar baryum çözeltide, baryum silikat, ferrit, aluminat, thiosüfat, sülfit ve sülfat şeklinde çözünmeyen artıklardır. Bunlardan asitte çözünebilenlerinden baryumu kazanmak için HCl ile muamele edildikten sonra, NaOH ilavesi ile Fe ve Al çöktürülür. Diğer bir yömtemde çökelti CaCl2 ve katı yakacaklarla ve 700 °C’in üzerinde tekrar kavrulur.

BaCl2’e dönüşen baryum su ile alınır. Cevherin değerliliğine göre baryumu kazanma olanağı vardır. Fakat fırını kontrol etmek ve istenmeyen ürünlerin oluşumunu önlemek veya azaltmak en ekonomik yoldur.

Baryum Karbonat Çöktürme [4]

Liç sonucu çözünmeyen kısımdan ayrılan ve berraklaştırılan BaS çözeltisi Na2CO3 veya CO2gazı ile çöktürülür. Çöktürme tepkimeleri şöyledir:

BaS + Na2CO3 --> BaCO3 + Na2S (7)

2BaS + CO2 + H2O --> BaCO3 + Ba (HS)2 (8)

Ba(HS)2 + Na2CO3 --> BaCO3 + 2NaHS (9)

Ba(HS)2 + CO2 + H2O --> BaCO3 + 2H2S (10)

Karbondioksit veya sodyum karbonat kullanarak çöktürme, istenen yan ürüne bağlı olabilir. Kesikli veya sürekli çöktürme işlemi yapılabilir. Sürekli çalışmada tane iriliğini kontrol etmek daha kolaydır.

Sodyumkarbonat ile çöktürülen baryum karbonatın pigment olarak kullanılması, özellikleri açısından pek uygun değildir. Çünkü sodyum karbonatın safsızlıkları, çözünmeyen sülfürleri oluşturarak, ürünün rengini bozabilirler. Bu nedenle sodyum karbonat sodyum sülfür içinde çözülür, meydana gelen çökeltiler süzülerek uzaklaştırılır ve temizlenen Na2CO3+Na2S çözeltisi BaCO3’ün çöktürülmesinde kullanılır.

BaS’ün CO2 ile sulu ortamda BaCO3’a dönüşmesindeki sakınca ise BaCO3’da sülfürün kalmasıdır. Bunu önlemek için üretim sırasında CO2 ve BaS’ün tepkime kabına ilaveleri sürekli ters akım kuralına uygun olarak yapılır.

CO2 ile çöktürmede %0.3-0.4 sülfür bileşiği kalabileceğinden bunu önlemenin diğer bir yolu da CO2 önce suda çözülüp üzerine BaS çözeltisi, pH 7’yi geçmeyecek şekilde CO2’li suya ilave edilerek daha saf BaCO3 elde etme olanağı vardır.

CO2 ile çöktürme işleminde nüveleme yöntemi kullanılarak daha reaktif, ince taneli, serbest akabilen ve yüzey alanı fazla olan tuğla üretiminde uygun BaCO3 çöktürülebilir.

BaS (%4-20 ağırlıkça) çözeltisinden 40°C altında bir sıcaklıkta CO2 gazı geçirilerek çözünen baryumun %50 kadarı BaCO3’a dönüştürülerek kristal nüveleri elde edilir.

Ba (HS)2 ve BaCO3 miktarları yaklaşık olarak aynıdır. Çöktürmede CO2 yerine Na2CO3 kullanıldığında, elde edilen ürün daha iri taneli, daha az reaktif ve daha az akışkandır.

CO2’in BaS çözeltisinde absorblanması çözeltinin pH değerine bağlıdır. BaS’ün pH’ı 12 civarındadır. CO2 ilave edilince hemen absorblanır ve %50 dönüşüm olur. Bu durumda pH 7 civarına inerek tepkimenin hızı azalır. Ba (HS)2 ve BaCO3 nüveli seyreltik sulu çözelti, ağırlıkça %15-24 BaS bulunduran diğer bir çözeltiye ilave edilir ve 70-80 °C da CO2 gazı geçirilerek çöktürme işi tamamlanır. Sıcaklık düşük olunca daha ince taneli ürün elde etmek mümkündür. Bu iki çöktürme işlemi Na2CO3 ile de yapılabilir ve bu durumda BaCO3’ın özelliği bozulmaz.

Baryum Karbonat’ın Süzülmesi [4]

BaCO3’ın Na2S ve NaHS’den ayrılması döner tamburlu vakum filtrede ve santrifüjde yapılır. Çözünen sülfid ve hidro sülfidleri ayırmak için iki kademeli süzme ve yıkama gerekir. Eğer %18-22 BaS çöktürülmüş ise süzme hızı 95-195 kg/h-m2 olabilir. Ana süzüntü buharlaştırılarak Na2S veya NaHS elde edilir.

Baryum Karbonat’ı Kurutma [4]

BaCO3’ın kullanılacağı yere göre kurutma sıcaklığı kontrol edilir. Kurutma işlemi için döner kurutucu, püskürtmeli kurutucu veya yıldırım (flash) kurutucu kullanılır. Cam endüstrisinde kullanılacak ürün 600-800°C de kurutularak sert sinterlenmiş ürün elde edilir. Küçük taneli ürün elde etmek için 400°C ‘in altında kurutma işlemini gerçekleştirmek uygundur.

Öğütme ve Eleme [4]

Cam endüstrisinde kullanılan baryum karbonatın tane iriliği 10-15 mesh arasanda olacak şekilde öğütülüp elenmelidir. Düşük sıcaklıkta kurutulduğunda akışkanlığı kötü olduğundan ambalajlama ve öğütme işlemlerinde dikkate alınmalıdır.

Ticari baryum karbonatın içinde bulunan çözünmeyen ve maksimum %0.25 olan sodyum bileşiklerini uzaklaştırmak için baryum karbonat 500-800°C da ısıtılarak sodyum bileşikleri suda çözünebilir duruma dönüştürüldükten sonra su ile yıkanarak ortamdan uzaklaştırılırlar.

Soda (Doğrudan karbonatlama) Yöntemi ile Stronsiyum Karbonat Üretimi

Sodyum karbonatla liç edilen stronsiyum sülfatın dönüşüm fizibiletisinde, karbonat iyonları içeren çözeltideki katı bir fazın (SrCO3) oluşması için gerekli koşulların anlaşılması için çeşitli araştırmalar yapılmıştır. M. IWAİ ve J.M. TOGORİ 1987-1988 yıllarında yaptıkları araştırmalarda termodinamik verilerden yola çıkarak Şekil 3. deki grafiği çıkarmışlardır. Bu grafikte SrSO4 ve SrCO3 çözünürlüğünün Na2CO3 ve PH cinsinde ifadesi yer almaktadır [11].

Termodinamik değerlendirmelerin sonucu srtonsiyum sülfatın sodyum karbonat çözeltisi kullanarak stronsiyum karbonata direk hidrometalurjik çevrimi mümkündür. Bu çevrim 8-15.9 pH aralığında olmalıdır. Sodyum karbonatın pH’sı 11-12 arasındadır [11]. Sölestinin sodyum karbonat ile sulu ortamda tepkimeye girerek stronsiyum karbonata dönüşmesi, cevherin tane iriliğine, karıştırma hızına, sodyum karbonat miktarına ve tepkime sıcaklığına bağlıdır.

Bu yöntemin üretim akım şeması Şekil 3’te görülmektedir. Cevherin ön hazırlık aşamasında Ca, Mg, Al ve Fe bileşiklerinin ortamdan tamamen uzaklaştırılmasını sağlamak için HCI ve H2SO4 kullanılmaktadır. Karbonatlama işlemi sonucu oluşan stronsiyum karbonatla birlikte bulunan bir miktar sodyum karbonat, sıcak su ile yıkanarak uzaklaştırılır.

SrSO4+NaCO3 --> SrCO3+Na2SO4 (11)

Soda-Otoklav Yöntemi İle Baryum Karbonat Üretimi

Baryum sülfatın sulu ortamda normal atmosferik koşullar altında ve sodyum karbonat ilavesiyle baryum karbonata dönüşmesi güçtür. Bu nedenle karbonatlama işlemi otoklavda yapılır [4]. Tepkime sıcaklığı, karıştırma hızı, sodyum karbonat miktarı ve cevherin tane boyutu baryum karbonat dönüşümüne etki eden parametrelerdir.

Cevherdeki kalsiyum, magnezyum, alüminyum ve demiri uzaklaştırmak için önce %10’luk seyreltik HCI ile sona %15’lik H2SO4 ile 70°C de işleme sokulur. Baryum sülfat süzülüp yıkandıktan sonra kurutulur ve otoklavda karbonatlama işlemi gerçekleşir.

BaSO4+Na2CO3 --> BaCO3+Na2SO4 (12)

Stronsiyum Karbonat ve Baryum Karbonat’ın Kullanım Alanları

Baryum karbonat düşük derecelerde erimiş camın akışkanlığı ile camın kırılma endeksini artırarak ekranın parlaklığını geliştirdiğinden ve röntgen ışınlarına karşı bir engel oluşturduğundan uzun zamandır siyah-beyaz TV tüplerinde kullanılmaktadır. 1960’ların sonunda renkli TV yapımı yüksek miktarlara ulaşmış ve kullanılan yüksek voltaj daha yüksek seviyede X-ışını yayılımına sebep olduğundan bunun nötralize edilmesi gerekmiştir. Ba ve Sr elementlerinin atom çapları geniş olduğundan yüksek oranda X ışını emicidirler. Belirli bir frekansta yayılan X-ışınları için stronsiyumun daha koruyucu olduğu düşünülmektedir. ABD ve Japonya’da üretilen renkli TV tüplerinde daha yüksek voltajlar kullanıldığından bu ülkelerde Sr kullanılmaktadır. Avrupa’da daha düşük voltajlı renkli TV’ler üretilmekte ve genelde Ba kullanılmaktadır [3].

Diğer bir kullanım alanı ise ferritlerdir. Ferritler seramik olarak otomotiv sanayinde, demir cevheri seperatörlerinde, fotokopi makinalarında ve özel alaşımlarda kullanılmaktadır. Ayrıca aleve verdiği kırmızı renk dolayısıyla havai fişekler ve sinyal maddeleri üretiminde, cam, boya, ilaç sanayinde, çinko elektrolizinde, kuru fırın ve uçak motoru gibi makinelerde kullanılan mil yataklarını yağlayıcı olarak kullanılmaktadır. Stronsiyum karbonatın son kullanım alanlarına göre tüketimi Tablo 4.dedir [2,3].

Baryum Karbonatın Kullanım Alanları

- Diğer baryum bileşiklerinin üretiminde hammadde olarak

- Sulu çözeltilerdeki sülfat iyonunun çöktürülerek ortamdan uzaklaştırılmasında

- Seramik endüstrisinde

- Renkli TV sanayiinde

- Optik camların imalinde

- Metal yüzeylerin temizlenmesinde karbon taşıyıcı olarak kullanılır [4].

Tuğla üretiminde, CaSO4 veya MgSO4 içeren killer kullanıldığında, tuğla yüzeyinde pamuklaşma tabir edilen beyazlıklar oluşur. Bu olay çözünen tuzların yüzeye doğru yayınımı ve kuruma sırasında yüzeyde kristalleşmesi sonucudur. Eğer baryum karbonat ilave edilirse bu tuzlarla çözünmeyen baryum sülfat yapar ve böylece beyazlıklar önlenmiş olur [4].

Sondaj kuyularında barit kullanıldığında CaSO4 gibi çözünen tuzlar olduğu zaman süspansiyonun dengesini bozar, BaCO3’ın ilavesi ile CaSO4 çözünmez hale dönüştürülerek pıhtılaşma önlenebilir [4].

Baryum karbonat, sırlarda akıcılık sağlamak için, eğer soda varsa 400°C gibi düşük sıcaklıklarda olgunlaşan silikat cam fazını oluşturmada kullanılır [4].

Cam sanayiinde, katod tüplerinin imalinde kullanılarak camın refraktiv indeksinin artmasını sağlar.

Baryumun atom çapı geniş olduğundan X ışınlarını emebilme özelliğine sahiptir. Bu amaçla televizyon tüplerinde kullanılır [3].

Fotoğrafik kağıtların imalinde de reflektiviteyi sağlamak amacıyla kullanılır. Piezoelektrik seramik malzemelerden baryum titanat ve sert ferritlerden baryum ferrit üretiminde kullanılır. Baryum ferrit, Alnico Magnet’lerinden daha ucuz olduğu için buzdolabı ve diğer çeşit kapıların kapanmasında, hoperlörlerde ve küçük motorların yapımında manyetik malzeme olarak kullanılır [4].

KAYNAKLAR

[1] ULLMANS, Enclopadie, Band 22,4. Auflage S.287-291 (1982)

[2] DAŞ, R., “Stronsiyum Üretimi ve Alaşımlandırma Tekniği”, Kimya-Metalurji Fakültesi Metalurji Mühendisliği Bölümü Lisans Tezi (1986)

[3] T.C. BAŞBAKANLIK DEVLET PLANLAMA TEŞKİLATI MÜSTEŞARLIĞI, “Kimya Sanayii Hammaddeleri Çalışma Grubu Raporu, Yedinci 5 Yıllık Kalkınma Planı Özel İhtisas Raporu” Ankara (1995)

[4] ERKALFA, H., KALAFATOĞLU, E., TOZUN, R., ÖZKAN, O., “Ferrit Malzemelerinde Kullanılan BaCO3, SrCO3 ve MnCO3’ın Yerli Hammaddelerden Üretim Yöntemleri”, Marmara Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Enstitüsü (1981)

[5] ULLMANS, Encylopadie, Band 8,4., Auflage S. 301-311 (1974)

[6] AMPİAN, S. A., “Barite A Chapter From Mineral Facts and Problems”, United States Department of the Interıor Edition (1985)

[7] KIRK-OTHMER, Ecnyclopadia of Chemical Technology 2nd Edition Vol. 19 pp. 49-53 (1969)

[8] ULLMANS, Encyklopadie, Band 8, 3. Auflage S. 301-311 (1965)

[9] FERRELL, John. E., “Strontium A Chapter From Mineral Facts and Problems”, Unıted States Department of the Interıor Edition (1985)

[10] DESİYAB, “Barit Sektör Araştırması”, APG SA/1 (1984)

[11] IWAI, M., TOGURİ, J. M., “The Leaching Of Celestite in Sodium Carbonate Solution” Hydrometallurgy, 22 (1989)

 

Adres:
Hatay Sokak No: 10/9
Kızılay 06650 ANKARA

Tel:  

 (312) - 425 41 60
 (312) - 419 38 18

E-Posta:

 Genel Merkez
  İstanbul Şube

Faks:

 (312) - 418 93 43

TÜRKİYE ÜNİVERSİTELERİ
ÜNİVERSİTELERİN METALURJİ, SERAMİK VE MALZEME BÖLÜMLERİ
Web Tasarım