TR2021013642A2 - Asi̇t geri̇ kazanim tesi̇si̇ yan ürünü hemati̇tten kirmizi demi̇r oksi̇t pi̇gment üreti̇mi̇ - Google Patents
Asi̇t geri̇ kazanim tesi̇si̇ yan ürünü hemati̇tten kirmizi demi̇r oksi̇t pi̇gment üreti̇mi̇Info
- Publication number
- TR2021013642A2 TR2021013642A2 TR2021/013642A TR2021013642A TR2021013642A2 TR 2021013642 A2 TR2021013642 A2 TR 2021013642A2 TR 2021/013642 A TR2021/013642 A TR 2021/013642A TR 2021013642 A TR2021013642 A TR 2021013642A TR 2021013642 A2 TR2021013642 A2 TR 2021013642A2
- Authority
- TR
- Turkey
- Prior art keywords
- hematite
- color
- kdop
- pigment
- feature
- Prior art date
Links
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 53
- 239000011019 hematite Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 15
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 239000001034 iron oxide pigment Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 title claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- RTNBXJBOAIDPME-SHUUEZRQSA-N 8-phospho-3-deoxy-D-manno-oct-2-ulosonic acid Chemical compound OP(=O)(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CC(=O)C(O)=O RTNBXJBOAIDPME-SHUUEZRQSA-N 0.000 claims abstract description 24
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 30
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 2
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000976 ink Substances 0.000 abstract description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 235000019646 color tone Nutrition 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 2
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- BMUDPLZKKRQECS-UHFFFAOYSA-K 3-[18-(2-carboxyethyl)-8,13-bis(ethenyl)-3,7,12,17-tetramethylporphyrin-21,24-diid-2-yl]propanoic acid iron(3+) hydroxide Chemical compound [OH-].[Fe+3].[N-]1C2=C(C)C(CCC(O)=O)=C1C=C([N-]1)C(CCC(O)=O)=C(C)C1=CC(C(C)=C1C=C)=NC1=CC(C(C)=C1C=C)=NC1=C2 BMUDPLZKKRQECS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- -1 applied temperature Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N copper(II) phthalocyanine Chemical compound [Cu+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229940109738 hematin Drugs 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910000306 iron group oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical group [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- MOUPNEIJQCETIW-UHFFFAOYSA-N lead chromate Chemical compound [Pb+2].[O-][Cr]([O-])(=O)=O MOUPNEIJQCETIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
Kırmızı demir oksit pigment (kısaca KDOP), boya başta olmak üzere, seramik, plastik, mürekkep, yer karoları, kiremit, tuğla vb imalatı gibi bir çok alanda renklendirici olarak kullanılmaktadır. Dünyada konvansiyonel olarak KDOP, yıllardır doğal kaynaklardan ya da kimyasal sentezleme olmak üzere iki yolla üretilmektedir. Bu buluş, demir ve çelik fabrikalarındaki asit geri kazanım tesislerinde (Acid Regeneration Plant, kısaca ARP), hidroklorik asit (HCl) geri kazanımı sırasında ortaya çıkan hematitin bir dizi işlemden geçirilerek Kırmızı Demir Oksit Pigment üretimi yöntemidir. Buluşa konu olan bu yöntem ile elde edilen KDOP, konvansiyonel yollarla üretilenler kadar yüksek kalitede elde edilebilmekle birlikte daha düşük yatırım ve işletme maliyetleri gerektirmektedir.
Description
TARIFNAME
ASIT GERI KAZANIM TESISI YAN ÜRÜNÜ HEMATITTEN KIRMIZI DEMIR
OKSIT PIGMENT ÜRETIMI
Bulusun ilgili oldugu teknik saha
Bu bulus, asit geri kazanim tesislerinde (Acid Regeneration Plant, kisaca ARP) üretilen
hematitin bir dizi fiziksel ve kimyasal islem süreçleri kullanilarak kirmizi demir oksit
pigmente (Kisaca, KDOP olarak anilacaktir) düsürülmesi ile ilgilidir.
Bulusta girdi hammadde olan hematit, demirin 3+ degerlikli oksidi olup ARP tesislerinden
çikan (Çevre mevzuati içerisinde atik olarak da degerlendirildigi alanlar vardir) bir yan
üründür. ARP tesisleri daha çok demir çelik fabrikalarinda yer alan ve asitleme isleminin
çelik malzeme yüzeyindeki demir oksit tabakasini çözmesi ile demirce zenginlesen
Hidroklorik Asitin (HCl) satlastirilarak yeniden kullanilmasini saglayan tesistir. Bu yönü ile
bulus demir çelik sanayisi, kimya ve metalurji alanlari ile ilgilidir. Bulusun uygulanmasi ile
elde edilen ürün olan KDOP ise basta boya sanayisi olmak üzere, yapi kimyasallari, tugla,
seramik, plastik, kagit, mürekkep gibi bir çok imalat sektöründe renklendirici hammadde
olarak kullanilir.
Teknigin bilinen durumu
Kirmizi demir oksit pigment (KDOP), pigment ailesi içerisinde inorganik pigmentler
içerisinde siniflandirilir. Inorganik pigmentler titanyum, çinko, kursun, krom, stronsiyum gibi
degisik metal ve metal komplekslerinin oksit ve hidroksitleridir. KDOP demir gurubu oksit
pigmentlerin 3+ degerlikli olan alfa formudur.
Dünyada cevher ve sentezleme olmak üzere iki ana kaynaktan üretim bilinmektedir. Antik
çaglardan beri bilinen geleneksel yöntem olan demir (III) oksitçe zengin minerallerin
satlastirilmasi ile elde edilen KDOP üretim yöntemi 2. Dünya savasi sonrasi yerini neredeyse
tamamiyle sentetik üretime terketmistir. Sentetik KDOP cevherden elde edilene göre daha
yüksek renk siddeti ve stabilitesine sahiptir.
Sentetik KDOP üretiminde ise asagida belirtilmis olan 3 farkli metot kullanilir.
Penniman Prosesi.' Bu yöntem ile daha çok sari demir oksit üretilmekle bereber kirmizi demir
oksit de üretilir. Yöntem demir II sülfatin yüksek sicaklik altina ve metalik demirin varliginda
oksidasyon ve hidrolizidir. Yöntem hava ile oksitlenerek çekirdeklendirme ve günlerce süren
bir çekirdek büyümesi sürecini içerir. Çekirdek büyüklügü en iyi pigment özelliklerini
verecek parça boyutuna kadar takip edilir. Proseste kullanilan demir, hurdanin asit içerisinde
çözündürülmesi sirasinda hidrolizi ile elde edilir. Proses ile elde edilen demir oksit çamuru
yikanir ve 120-140 °C”da kurutulur.
Kalsinasyon (Calcinarion) Prosesz': Bu yöntemde hurda demirin asitte çözünmesi sonucunda
olusan demir tuzlarinin yüksek sicaklik ve oksijen ortaminda oksitlenmesi saglanarak kirmizi
demir oksit üretilir.
Çöktürme (Precipitation) Prosesi: Bu yöntem ile pigment eldesi, sentezleme, karistirma,
çökelegin yikanmasi, santrifüjlenerek kurutulmasi gibi basamaklarla yapilir. Demir oksit
pigment elde etmek için baslangiç maddesi Demir Nitrattir. Karistirma süresi, hizi ve
ortaminin pH degeri pigment kalite ve rengi üzerinde kritik öneme haizdir.
Bulusun çözümünü amacladigi teknik problemler
Asit geri dönüsüm tesislerinde (ARP) ortaya çikan hematit ferrit üretimi basta olmak üzere
biyogaz tesislerinde sülfür giderme (desültürizasyon) ajani ve tugla imalati gibi bir takim
düsük katma degerli alanlarda kullanilmaktadir. Bu bulus hematitten kirmizi demir oksit
pigment üreterek, malzemeyi su ve solvent bazli boyalar, yapi kimyasallari, seramik, plastik,
kagit, mürekkep gibi bir çok imalati gibi alanlarda renklendirici hammadde olarak daha
yüksek katma degerli (yaklasik 10 kat) bir ürün elde etmektir.
Asit geri dönüsüm tesislerinden (ARP) elde edilen hematit, içerdigi klorür (Cl) miktarinin
yüksekligi, her partide üretilen hematitin renk tonunun (primer partikül büyüklügünün
homojen olmamasi nedeniyle) istenilen bir aralikta olmamasi, partikül büyüklügünün yüksek
ve istenen dagilim araliginda olmamasi gibi nedenlerle boya, yapi kimyasallari, seramik,
plastik, kagit ve mürekkep imalatlari gibi imalat alanlarinda dogrudan pigment olarak
kullanilamaz.
kondisyonlari ve sartlari nedeniyle elde edilen hematit içerisindeki Cl" %0,3 - 2,0
araligindadir ve bahsedilen sektörlerin tümünde bu orandaki Cl' üretim araçlarinin
korozyonuna sebep olabilecegi gibi ürün (boya, yapi kimyasallari, seramik, plastik, kagit ve
mürekkep) içerisindeki diger bilesiklerle reaksiyona girebilir, onlarin bozunmasina sebep
olabilir. Bu nedenlerle pigment olarak kullanilacak malzemedeki Cl' miktarinin %0,l'in
altinda olmasi gerekir.
ARP tesisleri dogrudan bir ürün üretmek için tasarlanmamis fakat özellikle metal
sanayisindeki ortaya çikan kirli asidin rejenerasyonu amaciyla tasarlanmis tesislerdir.
Dolayisiyla bu tür tesisler çalisma sartlari ve amaci geregince sik durup kalkan tesisler
oldugundan sentez reaktörü kondisyonlari yeterince stabil olmaz ve HCl satlastirilirken ortaya
çikan yan ürünün (hematitin) primer partikül boyutu belirli bir aralikta salinir. Primer partikül
boyutundaki bu salinim, hematitin kirmizi renginin sari ile mavi tonlar arasinda belirli bir
aralikta degisimine neden olur. Bu degisimin miktari boya basta olmak üzere yukarida
belirtilen ürün imalatlari açisindan sorun olusturur. Malzeme rengindeki bu salinim Pigment
olarak kullanim için gereken renk araliginin disina çikar.
Parrikül Boyutu.' Pigmentlerde parça boyutu ve boyut dagilimi belirli araliklarda olmalidir.
Parça boyutunun yüksek olmasi, pigment partiküllerinin renk siddetinde düsüslere neden
olmasi yaninda boya filminden kalin partiküller film bütünlügünü bozucu etkiler yapar,
pigment yüsey alanini düsürür ve boya filmine tutunumunu azaltir. Parçacik boyutunun
düsüklügü ise gerekenden fazla yüzey alani olusturur ve yag absorbsiyonunu yükselterek
boya filmi görünümüne bozucu etkiler yapar.
Parça boyutunun uygun olmasinin yaninda parça boyut dagiliminin da uygun araliklarda
olmasi pigmentin boya filminin örtücülügü açisindan kritik öneme sahiptir.
Kirmizi demir oksit pigment olarak kullanilacak olan malzemenin parça boyutu kullanim
alanina bagli bir miktar degisim göstermekle birlikte 0,3 um ila 15 mm araliginda olmalidir.
Hematit için ise bu aralik 0,7 um ila 3000 um arasinda degisir.
Kirmizi demir oksit pigment için ideal (solvent bazli boyalar için) parça boyutu dagilimi
D50 1,2 - 2,2 pm
D90 2,5 - 4,0 mm
D97 4,0 - 5,5 um
(Bu gösterimde Dio gibi ifadeler, yigin içerisindeki malzemenin %10”unun belirtilen [0,4 -
0,8 um] araligindaki degerlerin altinda olmasi gerektigini ifade eder.)
Hematitin parça boyutu dagilimi ise asagida belirtilen sekildedir:
D 10 70 - 100 mm
D50 200 - 300 um
D90 600 - 800 pm
D9-,i 900 - 3000 um
Bu bulus, yukarida belirtilen teknik problemleri ortadan kaldiracak bir dizi islem ile
hematitten kirmizi demir oksit pigment üretim metodunu ortaya koymaktadir.
Bulusun Detayli Teknik Açiklamasi
Asit geri dönüsüm tesislerinden (ARP) elde edilen hematitten kirmizi demir oksit pigment
(KDOP) üretmek için, Sekil 1`de gösterilmis olan, renk harmanlama (1), isil islem (2),
sogutma (3), ögütme (4), hassas renk ayari (5) ve paketleme (6) olmak üzere 6 temel islem
adimi uygulanir. Temel islem adimlarinin yani sira, isil islem sonrasi (7) parça boyutu
büyüklügü ve dagiliminin kontrolü için ögütme sonrasi (8) ve rengin kontrolü için de hassas
renk ayari öncesi (9) ve sonrasinda (10) laboratuvar testleri için numunelendirme islemleri
yapilarak temel süreçlere veri saglayan yan test süreçleri vardir. Ayrica bir baska yan islem
ise isil islem sürecinde ortaya çikan hidroklorik asit buharinin tutuldugu yas filitreleme (l 1)
sürecidir.
TEMEL SÜREÇLER:
1. Renk Harmanlama: ARP tesisleri çogunlukla sürekli çalismadiklari için hematit
üretiminin degisik partilerinin primer parçacik boyutu farki nedeniyle hematitin
kirmizi renginde sari ile mavi tonlar arasinda küçük farkliliklar olur. Bu etkiyi en aza
inidrmek için degisik zamanlarda üretilmis hematit partilerinin harrnanlanarak
ortalama ton olusturulmalidir. Bu islem bulusun ilk temel adimi olan renk harmanlama
süreci ile saglanir.
Renk harrnanlama için yeterli büyüklükte ve sayida silo kullanilir. Bir çok ARP tesisi
için Sekil 2”de gösterilen 4 adet karistiricili silodan olusan sistem yeterlidir. Her bir
siloya farkli zamanda üretilen hematit partileri aktarililir ve karistirilir. Silolardaki
farkli üretim partili hematit, bir sonraki isil islem sürecine, her silodan esit miktarda
olacak sekilde ortak bir hat ile harrnanlanarak gönderilir. Böylece az da olsa degisik
renk tonlarina sahip hematit partileri harrnanlanarak ortak bir renk tonu üretilmis olur.
Daha etkin bir harrnanlama gerekiyorsa (hematit partileri arasindaki renk tonunun
fazla olmasi durumunda) silo sayisi arttirilmalidir.
2. Isil Islem.' ARFde üretilen hematit %2”ye varan oranlarda suda çözünebilir klorür
iyonu içerir. Klorür iyonlari büyük oranda hidroklorik asit (HCl) formunda hematite
zayif baglarla baglanmis olarak bulunur. Bu miktardaki klorür malzemenin pigment
olarak kullanilmasinin önünde önemli bir engeldir ve %0,1`in altina düsürülmelidir.
Bulusun isil islem adimi temel olarak bu amaci yerine getirmek için tasarlanmistir.
Harmanlanarak renk stabilitesi büyük oranda saglanmis olan hematit bir kalsinasyon
firinina (Sekil 3) aktarilir. Hematit, kalsinasyon firininda 200-700 °C sicakliklarda
karistirma altinda yeterince tutularak klorür miktarinin istenen sinirlarin altina
düsürülmesi saglanir. Bu maruziyet süresi, hematit içerisindeki HCl'nin miktari,
uygulanan sicaklik, hematitin parça boyutu ve sekli, erisilmek istenen klorür miktari
gibi bir dizi etkene bagli olarak degismek ile birlikte genellikle 30 ila 60 dakika
arasindadir. lsil islemin sonlandirilacagi süre, firindan alinacak numunede (7) suda
çözünebilir klorür tayin edilerek daha hassas olarak belirlenebilir.
Kalsinasyon firini Sekil 3'te gösterilen gibi bir kalsinasyon firini olabilecegi gibi,
degisik tasarima sahip asagidaki özellikleri saglayabilen bir silindirik, dolap tipi,
konveyör, tünel, püskürtmeli ya da akiskan yatakli firin da olabilir.
buharlarina karsi dayanikli olmasi, karistirma yapabilmesi, sicaklik ölçümü
yapilabilmesi, sicakligin ayarlanabilmesi, hematit için rahat besleme ve tahliye
saglanabilmesi, HCl buharlarinin atilabildigi bir baca sistemine sahip olmasi,
sizdirmaz olmasidir. Firin enerjisi elektrikli rezistans ya da dogalgaz brülörü ile
saglanabilir.
Firin bacasindan çikan HCl miktari çok düsük olmakla birlikte çevresel etkilerinin
elimine edilmesi için baca gazi akis yönüne ters yönde seyreltik Sodyum Karbonat
çözeltisinin püskürtülmesi ile baca gazi içerisindeki HCl sodyum tuzlari halinde sulu
filtreleme (l 1) yapilarak tutulur ve atmosfere salinimi engellenir.
. Sogutma.' Isil islem sonrasinda hematit sicakligi ögütücü donanimi için yüksek
olacagindan, hematit sicakliginin 70 °C°1n altina indirilmesi gerekmektedir. Bu islem
için Sekil 4”te verilen sogutucu sistemi kullanilabilecegi gibi degisik diger sistemler
de kullanilabilir. Sogutma haznesinin cidarindan hazne içerisindeki isiyi
absorblayacak soguk su ya da hava dolastirilabilecegi gibi ortam sicakligi ile de
sogutma saglananabilir. Sogutma haznesi içerisinde hematite temas edecek sekilde
konumlandirilmis bir sicaklik ölçüm ekipmani bulundurulur ve istenen sicakliga (70
°C°nin altina) kadar karistirma ile hematitin sogumasi saglanarak ögütücü haznesine
gönderilir.
Ögütme.' Hematitin 0,7 um ila 3000 um arasinda arasinda degisen parça boyutuna
sahip bir tozdur. KDOP için ise bu aralik pigmentin kullanim yerine göre degismekle
birlikte yaklasik 0,3 mm ila 15 um araligindadir. Ayrica parça boyutunun dagilimi da
pigment için önemlidir. Bu amaçla hematit ögütülür.
Öte yandan hematitin pigment kalitesinde ve boyut araliginda ögütülmesi, dik ve yatay
bilyali degirmenler, halkali degirmenler, gezegen eksenli degirmenler gibi
konvansiyonel ögütücülerle mümkün degildir. Bu ekipmanlarda ögütme islemi
ögütücü çeperi ya da bilyalarin dis yüzeyine yapisir ve keklesme hadisesi olusarak
ögütme verimini düsürür, istenen tanecik boyutlarina kadar ögütme mümkün olmaz.
Bu tür degirmenlerde ögütme bilya-bilya, bilya-ögütücü hazne çeperi, halka-halka
çarpismasi ile gerçeklestiginden, olusan sürtünme ve darbelerle bir miktar bilya, halka
ve ögütücü haznesi malzemesi de ögünerek safsizlik pigment safsizligini arttirir.
Bu nedenlerle, bulusun ögütme adimindaki süreçler için “akiskan yatakli jet mill”
kullanilir. Jet mill teknolojisinde ögütülecek parçaciklar basinçlandirilmis hava ile
hizlandirilarak birbiriyle çarpistirilir ve ögütme islemi gerçeklesir. Böylece hematit
ögütme isleminde, istenilen parçacik boyut ve dagilimina, malzemenin hazne çeperine
yapismasinin önüne geçilerek ve malzeme safsizliklarla kontamine edilmeden
erisilmis olur.
Akiskan yatakli jet mill teknolojisi degisik alt tip ve modeller içerirler. Sekil 5°te
görülen jet mill bulusun ögütme adimi çalismalarinin yürütüldügü laboratuvar tipi 3
nozzle (hava püskürtme memesi) içeren laboratuvar tipi siniflandiricili (classifier) bir
modelidir. Hematitin pigment kalitesinde diger 4, 5, 6.... nozzle içeren, sicak hava
kullanan, conjet tipi, tek çikisli ya da çok çikisli tüm jet mill modelleri de
kullanilabilir. Akiskan yatakli Jet mill ögütücü seçiminde önemli olan unsurlar devir
hizi ayarlanabilir siniflandiriciya sahip olmasi, nozzle (hava püskürtme memesi)
gözenek çapinin degistirilebiliyor böylece hizlandirici hava basincinin
degistirilebiliyor olmasi, ögütücü hazne iç çeperinin ve nozzle,larin seramik ya da
polimer gibi asinmaya dirençli malzemelerle kaplanmis olmasidir.
Akiskan yatakli jet mill ile hematitin pigment kalitesinde ögütülmesinde istenilen
parça boyutu dagilimina ulasmak için nozzle çapi, ögütme havasi basinci ve
siniflandirici devir ayarlari kullanilir. Ögütme süresince jet milliden alinacak
numuneler (8) üzerinde lazer parça boyutu dagilimi ölçüm ekipmani ile yapilacak
laboratuvar testleri ile optimum ögütme parametreleri tespit edilir.
. Hassas Renk Ayari: Bu islem adimi klorür miktari azaltilarak ögütülmüs hematitin
renginin hassas ayari için ya da KDOP°un farkli tonlarinin elde edilmesi için
uygulanir. Degisik hematit partilerinin ögütülmesi ile elde edilen renk degerlerinin
ortalamasi ilgili ARP tesisi için referans deger olarak alindiginda çogu zaman ögütme
sonrasi hassas renk ayarina ihtiyaç duyulmadan dogrudan paketleme satliasina
geçilebilir. Yani bu islem adimi ihtiyaç durumunda kullanilmak üzere tasarlanmistir.
Istenilen parça boyutlarina Ögütülen malzeme karistiricili bir toplama silosuna
transfer edilir. Bu transfer sirasinda malzemeden numune (9) alinarak renk
spektrofotometresi yardimi ile hematitin renk degerleri ölçülür. CIE Lab renk
uzayinda tayin edilen renk degerlerinin referans renk degerine uzakligi dE cinsinden
hesaplanarak rengin istenen konumda olusup olusmadigi tespit edilir. CIE Lab, +L5nin
beyazligi, -L7nin koyulugu (siyahlik), +a°nin kirrniziligi, -a”nin yesilligi, +b”nin
maviligi ve -b'nin ise sariligi temsil ettigi üç boyutlu bir uzayda rengi tanimlayan bir
gösterim seklidir. Renk hassasiyeti KDOP'un kullanilacagi sektörlere göre degisiklik
arz etmekle birlikte, önceki islem adimlari dogru bir sekilde uygulanmis ise çogu
zaman uygun renk konumu olusacaktir.
Ögütülmüs hematitin kirmizi rengi primer parçacik boyutuna bagli olarak +b (mavilik)
ya da -b (sarilik) yönünde sapabilir. Hassas renk ayari islem adiminda, ögütülmüs
hematit numunesinin kirmizi renginin tonunun +b yönlü sapmasi durumda, siloya
alinmis malzemeye renk tonunu -b yönüne kaydiracak pigment türlerinden (demir
oksit sari, kursun kromat sari ya da kullanim yerine göre seçilecek diger -b yönlü
pigmentler) yeterince ilave edilir. Rengin -b yönünde sapmasi durumunda ise +b
yönlü pigmentler (ftalosiyanin mavi vb) ilave edilir. Ilaveler, siloda bulunan toplam
malzeme miktari ve ilave edilen pigmentin türü ve renk siddeti göz önüne alinarak
hesaplanarak yapilir. Hassas renk ayari silosuna her ilave sonrasinda homojen karisim
elde edilene dek (yarim saat kadar) karistirilir ve yeniden numune alinarak rengin
tonunun istenilen degere ulasip ulasmadigi kontrol edilerek bu islem adimindaki
anlatilan süreçler uygun renge ulasilana dek tekrarlanir.
Boya basta olmak üzere plastik, kagit, yapi kimyasallari, mürekkep vb imalat
sektörlerinde, KDOP°un sari ila mavi arasinda 5 kadar farkli tonu bulunmaktadir. ARP
tesisinden elde edilen KDOP bu 5 tonun orta tonundadir. Dolayisiyla hassas renk ayari
safhasindaki islemler, renk sapmasinin giderilmesi amacinin yani sira piyasada
kullanilan diger tonlarin eldesi için de kullanilabilir.
. Paketleme.' Hematitten üretilen KDOP”un depolama ve tasinmasi sirasinda rutubet ve
islanmalara karsi korunmasi gerekir. Bu amaçla pigment paketleme standartlarina
uygun olarak bir katmani rutubet sizdirmazligi olan polimerik malzemeden mamul
diger katmani kraft kagittan mamul iki katmanli bir paketleme malzemesi ile istenilen
Sekillerin açiklanmasi
Sekil 1: Islem Süreçleri
Sekil 2: Renk Harmanlama Silolari
Sekil 3: Isil Islem Firini
Sekil 4: Sogutucu
Sekil 5: Akiskan Yatakli Jet Mill
Sekillerdeki referanslarin açiklanmasi
Sekillerdeki parçalar numaralandirilmis olup, açiklamalari asagida verilmektedir:
l : Renk Harmanlama
OOHGUI-PUJN
9 : Hassas Renk Ayari Öncesi Renk Kontrolü Numune Noktasi
: Hassas Renk Ayari Sonrasi Renk Kontrolü Numune Noktasi
11 : HCl Tutucu Filitreleme Sistemi
12 : Hematit Besleme Noktasi
13 : Isil Islem Haznesi
: Döner Tambur Motoru
16 : Hematit Tahliye Kanali
17 : Firin Sabitleme Betonu (ya da konstrüksiyonu)
18: Sicak Hematit Besleme Noktasi
19: Sogutma Haznesi
: Döner Tambur Motoru
21: 2. Sogutulmus Hematit Tahliye Kanali
22: Sogutucu Sabitleme Betonu (ya da konstrüksiyonu)
23: Malzeme Besleme Haznesi
24; Ögütücü Hazne
: Malzeme Besleme Hazne Ayar Yatagi
26: Ögütücü Hazne Yerlestirme Düzenegi
27: Jet Mil] Ayagi
28: Vakum Pompasi
29: Basinç Kontrol Valfi
: Siniflandirici Motoru
31: Kontrol Paneli
32: Valf Seti
Bulusun sanayiye uvgulanma biçimi
Bu bulus elde edilecek yüksek katma degere nazaran düsük kurulum ve isletme
maliyetlerine sahip olmasi hasebiyle sanayiye uygulanmasinda finansal zorluk çekilmez.
Bulus ile elde edilecek ürün kalitesi sanayide suanda kullanilmakta olan ve diger yöntemlerle
elde edilmis olan kirmizi demir oksit pigmentlerle esdeger ya da daha yüksek olmasinin yani
sira düsük maliyeti nedeniyle basta boya imalati olmak üzere yapi kimyasallari, tugla,
seramik, plastik, kagit, mürekkep gibi bir çok imalat sektöründe kullanim imkani bulacaktir.
Bulusun endüstriye uygulanmasinda teknik bir zorluk bulunmamaktadir. Bu bulus ile 5000
ton/yil üretim kapasitesine sahip bir Asit Geri Dönüsüm Tesisi (ARP) Yan Ürününden
Kirmizi Demir Oksit Üretim Tesisi 2500 m2 kapali bir alanda asit geri dönüsüm tesisine
entegre olarak ya da müstakil olarak kurulabilir.
Claims (7)
1) Bulus, asit geri kazanim tesislerinden (ARP) yan ürün olarak çikan hematitten kirmizi demir oksit pigment (KDOP) üretim yöntemi olup, özelligi; Renk harmanlama (l), isil islem (2), sogutma (3), ögütme (4), hassas renk ayari (5) ve paketleme (6) temel islem adimlari ile birlikte bu adimlari tamamlayan ve destekleyen, isil islem sonrasi klorür ölçümü (7), ögütme sonrasi parça boyu dagilimi kontrolü (8), hassas renk ayari öncesi renk kontrolü (9), hassas renk ayari sonrasi renk kontrolü (10) süreçler ve Isil islem sirasinda olusan hidroklorik asidi (HCl) tutan filitre sistemi (ll) içermesidir.
2) Istem l”e uygun bir KDOP üretim yöntemi olup, özelligi; birden çok hematit partisinin silolar içinde karistirilarak renk harinanlanmasiyla (Sekil 2) hematitin kirinizi renk tonunun, referans renk tonuna yaklastirilmasidir.
3) Istem 1 ve Z`den herhangi birine uygun bir KDOP üretim yöntemi olup, özelligi; isil islem adiminin (2) ve bu adimda amaca uygun tasarlanilmis isil islem firininin (Sekil 3), suda çözünebilen klorür miktari testi (7) ile tayin edilmis bir süre için kullanilarak, klorür miktarinin istenilen seviyeye düsürülebiliyor olmasidir.
4) Istem 1 ila 37ten herhangi birine uygun bir KDOP üretim yöntemi olup, özelligi; isil islem sonrasinda sicakligi artan hematiti ögütme (4) islem adimina göndermeden önce, ögütücü (Sekil 5) bilesenlerine zarar vermeyecek düsük bir sicakliga kadar sogutan bir sisteme (Sekil 4) sahip olmasidir.
5) Istem 1 ila 4°ten herhangi birine uygun bir KDOP üretim yöntemi olup, özelligi; ögütme (4) islem adiminin bir ya da birden fazla siniflandiriçi içeren, hizlandirilmis hematit parçaciklarinin birbirine çarptirarak ya da akiskan yatakli jet mill teknolojisi (Sekil 5) kullanilarak toz malzemenin parça boyutu dagiliminin pigment gerekliliklerine uygun olarak ve yüksek satlikta elde edilebiliyor olmasidir.
6) Istem 1 ila 5°ten herhangi birine uygun bir KDOP üretim yöntemi olup, özelligi; spektrofotometrik renk ölçümü (9) sonuçlarini kullanilarak baska bir toz pigment dozlamasi yapilip yapilmayacagina karar verilmesine, yapilacaksa, dozlama miktarinin ne olmasi gerektigi hesabina bagli olarak dozlama yapma imkanina sahip bir hassas renk ayari (5) sistemini içermesidir.
7) Istem 1 ila 67dan herhangi birine uygun bir KDOP üretim yöntemi olup, özelligi; üretilen pigmentin paketlemesi için rutubet ve su sizdirrnazligi saglayan katmanli paketleme malzemesi kullanilan bir sistem (6) içermesidir.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TR2021/013642A TR2021013642A2 (tr) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Asi̇t geri̇ kazanim tesi̇si̇ yan ürünü hemati̇tten kirmizi demi̇r oksi̇t pi̇gment üreti̇mi̇ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TR2021/013642A TR2021013642A2 (tr) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Asi̇t geri̇ kazanim tesi̇si̇ yan ürünü hemati̇tten kirmizi demi̇r oksi̇t pi̇gment üreti̇mi̇ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TR2021013642A2 true TR2021013642A2 (tr) | 2021-10-21 |
Family
ID=83999842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TR2021/013642A TR2021013642A2 (tr) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Asi̇t geri̇ kazanim tesi̇si̇ yan ürünü hemati̇tten kirmizi demi̇r oksi̇t pi̇gment üreti̇mi̇ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TR (1) | TR2021013642A2 (tr) |
-
2021
- 2021-08-31 TR TR2021/013642A patent/TR2021013642A2/tr unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105439533A (zh) | 用各种危险废物制造陶粒的方法和生产线 | |
US20070277703A1 (en) | Iron oxide pigments from mill scale | |
CN106715336B (zh) | 具有改进的色值的红色氧化铁颜料 | |
CN109054452A (zh) | 一种铜铬黑颜料及其制备方法 | |
Zou et al. | Highly dispersed (Cr, Sb)-co-doped rutile pigments of cool color with high near-infrared reflectance | |
TWI798204B (zh) | 黑色近紅外線反射顏料以及其製造方法 | |
CN104803711B (zh) | 一种可代替坯体黑的铁矿渣色料及其制备方法 | |
CN103602144B (zh) | 陶瓷喷墨打印用色釉混合型抗菌墨水及其制备方法 | |
Zhou et al. | Synthesis of high near infrared reflection wurtzite structure green pigments using Co-doped ZnO by combustion method | |
CN108047763A (zh) | 一种陶瓷色料及其制备方法 | |
JP2021517917A (ja) | 混ぜ入れ二酸化チタン顔料組成物 | |
CN110357131A (zh) | 一种纳米氢氧化镁浆料及其制备方法和应用 | |
CN103275523A (zh) | 用于食品包装塑料中的桔黄颜料及其制备方法 | |
US6616744B1 (en) | Method of forming inorganic pigments | |
US7931745B2 (en) | Black pigment/auxiliary combination having improved colour strength | |
TR2021013642A2 (tr) | Asi̇t geri̇ kazanim tesi̇si̇ yan ürünü hemati̇tten kirmizi demi̇r oksi̇t pi̇gment üreti̇mi̇ | |
US20100316560A1 (en) | Process for the production of mixed-metal-oxide inorganic pigments from industrial wastes | |
EA024060B1 (ru) | Способ получения огнеупорных зерен, содержащих оксид хрома(3) | |
CN102149640B (zh) | 具有减少的可溶性铬含量的刚玉晶体结构颜料 | |
JP4446133B2 (ja) | 微細な黄色複合含水酸化鉄顔料及びその製造法並びに該顔料を用いた塗料及び樹脂組成物 | |
Lyubenova et al. | Synthesis of Cr-doped CaTiSiO5 ceramic pigments by spray drying | |
CN108250800A (zh) | 一种耐高温黑色纳米色料及其应用 | |
CN107686346A (zh) | 一种陶瓷色料的制备方法及陶瓷色料 | |
Vilarinho et al. | Red mud valorization in stoneware pastes: Technical and environmental assessment | |
JP5102926B2 (ja) | チタン−鉄系複合酸化物顔料の製造方法 |