Demir-Çelik Endüstrisi Cürufundan Demirin Asidik Liç ve Torefiye Biyokütle ile Geri Kazanımı
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Ecem PORTAKAL
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Emine Sayılgan
Eş Danışman: Melda Başbuğ Çancı
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, ülkemizde faaliyette bulunan bir demir-çelik endüstrisinden temin edilen atık cüruftan demir elementinin, farklı atık biyokütleler kullanılarak geri kazanılması amaçlanmıştır. Bu amaç ile demir-çelik endüstrisi kaynaklı atık cüruftan demirin nitrik asit ile liç edilerek, torefiye edilmiş atık biyokütle (çam iğnesi, yeşil ceviz kabuğu, nar çekirdeği) ile adsorpsiyon yöntemiyle geri kazanılması hedeflenmiştir. Demir-çelik atığı olan elektrik ark ocağı cürufu, 109730 mg/kg kalsiyum, 131300 mg/kg demir, 93900 mg/kg silisyum ve 37390 mg/kg mangan içermektedir. SEM-EDS sonuçları da cürufun % 30,98 Ca, % 5,45 Si, % 10,73 Fe, % 3,89 Mn, % 1,88 Mg, % 4,74 Al içerdiğini desteklemektedir. Tez çalışmasında kullanılan çam iğnesi, yeşil ceviz kabuğu, nar çekirdeği ve nar kabuğu biyokütlelerin tümü, orman ve tarım atıklarından oluşan odunsu biyokütlelerdir. Tez çalışmasında kullanılan biyokütleler 250 °C, 260 °C, 270 °C, 280 °C ve 290 °C'de torefiye edilmiş ve yaklaşık analizleri yapılmıştır. Çalışılan torefikasyon sıcaklıklarında çam iğnesi biyokütlesinin nem içeriği % 1,12-% 2,38 aralığında, UM içeriği % 72,18-% 75,74 aralığında, kül içeriği % 13,64-% 18,54, sabit karbon içeriği % 7,32-% 9,58 aralığında bulunmuştur. Yeşil ceviz kabuğu biyokütlesinin nem içeriği % 0,61-% 2,80 aralığında, UM içeriği % 55,34-% 62,08 aralığında, kül içeriği % 30,09-% 37,66, sabit karbon içeriği % 4,12-% 8,76 aralığında bulunmuştur. Nar çekirdeği biyokütlesinin nem içeriği % 0,24-% 1,31 aralığında, UM içeriği % 73,74-% 80,41 aralığında, kül içeriği % 14,39-% 20,05 aralığında, sabit karbon içeriği % 4,55-% 5,41 aralığındadır. Nar kabuğu biyokütlesinin nem içeriği % 1,15-% 2,18 aralığında, UM içeriği % 55,99-% 71,71 aralığında, kül içeriği % 17,43-% 31,22, sabit karbon içeriği % 5,30-% 9,71 aralığında bulunmuştur. Ham biyokütlelerin torefikasyon sonucunda nem içeriği azalmış karbon içerikleri artmıştır. 23 tam faktöriyel dizayn esas alınarak oluşturulan deneylerde Fe liç veriminin % 38,5-% 140 aralığında olduğu tespit edilmiştir. Fe elementinin cüruf numunesinden asidik liç ile solüsyona alınması amacıyla yapılan tam faktöriyel dizayn deneylerinde ana etkiler ve bağımsız faktörler arasındaki etkileşimler varyans analizi (ANOVA) ile belirlenmiş ve % 95 güven aralığındaki sonuçlar dikkate alınarak (P <0,05) regresyon eşitlikleri hesaplanarak Fe liç verimi sonuçları ile ilgili R2 değeri 0,9994 olarak bulunmuştur. 270 °C 60 dakika bekleme süresinde torefiye edilen çam iğnesi, yeşil ceviz kabuğu ve nar çekirdeği biyokütleleri adsorbent olarak kullanılarak gerçek ve sentetik liç solüsyonları ile geri kazanım çalışmaları yapılmıştır. Sentetik liç solüsyonu pH'ı 2,51 ve 250 mg/L Fe konsantrasyonu ile 2 g/L torefiye biyokütle konsantrasyonu, 20 °C, 5-120 dakika deney süresi seçilerek TÇA (çam iğnesi), TCE (yeşil ceviz kabuğu) ve TNÇ (nar çekirdeği) biyokütleleri ile geri kazanım verimleri maksimum % 20 civarında çıkmıştır. Gerçek liç solüsyonunun pH'ı 0,60 ve Fe konsatrasyonu 3682 mg/L olarak ölçülmüş ve temas süresi ve biyokütle dozu etkisine bakılmıştır. 2 g/L torefiye biyokütle dozu, 20 °C, 150 rpm, 120 dk temas süresi sonunda TÇA, TCE, TNÇ biyokütleleri ile sırasıyla % 87,94, % 89,22, % 87,09 Fe geri kazanımı elde edilmiştir. En yüksek Fe geri kazanımı TCE biyokütlesi ile elde edilmiştir. TÇA, TCE ve TNÇ biyokütlelerinin Fe geri kazanımına biyokütle dozunun 0,5-5 g/L aralığında etkisi araştırılmıştır. Tüm torefiye biyokütlelerle yapılan geri kazanım deneylerinde biyokütle dozunun belirgin bir etkisi olmadığı belirlenmiştir. Yapılan çalışamalar sonucunda demir elementi gerçek liç solüsyonundan torefiye biyokütleler ile etkilli bir şekilde geri kazanılmıştır.