Dissolution Kinetics of Colemanite in Formic Acid Solutions

Abstract

Türkiye, dünyanın en zengin bor cevherlerine sahip olan bir ülkedir. Bor bileşikleri ve bor mineralleri günümüzde pek çok alanda kullanılmaktadır. Kolemanit, dünya bor kaynaklarının yaklaşık olarak % 70' ine sahip olan Türkiye'nin en önemli yer altı zenginlik kaynaklarından biridir. 2CaO.3B2O3.5H2O formülüne sahip olan kolemanit cevheri, Türkiye'de Kütahya-Emet, Balıkesir-Bigadiç ve Bursa-Kestelek yöresindeki ocaklardan doğal olarak çıkarılmaktadır. Kolemanitin formik asit çözeltisinde çözünme kinetiği bu güne kadar incelenmemiştir.Bu çalışmada kolemanitin formik asit çözeltisinde çözünme kinetiği incelendi. Çalışmada tane boyutu, katı/sıvı oranın küçülmesi, asit konsantrasyonu ve reaksiyon sıcaklığının artmasıyla çözünme hızının arttığı, karıştırma hızının ise çözünme hızını fazla değiştirmediği tespit edildi. Formik asit çözeltisinde kolemanitin tamamen çözündüğü deneysel olarak bulundu. Çözünme reaksiyonu ise aşağıdaki gibi gösterebileceği tespit edildi.2CaO.3B2O3.5H2O(k) + 4HCOOH(aq) + 2H2O(s) 4HCOO-(aq) + 2Ca+2(aq) + 6H3BO3(aq)Ayrıca, parametrelerin değerlendirilmesiyle çözünme olayının birinci dereceden yalancı homojen reaksiyon modeline uyduğu ve reaksiyon hızının,-ln(l-XB) = k.tşeklindeki bir model ile gösterilebileceği ortaya konmuştur. Burada t reaksiyon süresini, XB dönüşüm kesrini ve k da reaksiyon hız sabitini göstermektedir.

Turkey is a country which possesses the richest boron ores of the world. Boron compounds and boron minerals have been used in many fields, by now.Colamanite is one of the most inportant uderground riches of Turkey, having approximately 70% of the world boron deposits, and it has a large portion deposits. Colamanite ore having a 2CaO.3B2O3.5H2O formula is obtained naturally from boron mines located in Kütahya-Emet, Balıkesir-Bigadiç, and Bursa-Kestelek in Turkey. The kinetics of dissolution of Colemanite ore in formic acid solutions have not been investigated so far.In this study, the kinetics of dissolution of colemanite in formic acit solutions were investigated. In concluons of experiments, it was observed that the dissolution rate is increased the particle size, solid-to-liquid ratio are decreased and as acid concentration, and reaction temperature is increased. It was also observed that stirring rate was not important effect on the dissolution rate. It was determined that colemanite is dissolved completely in formic acid solutions. Dissolution reaction can be written as2CaO.3B2O3.5H2O(s) + 4HCOOH(aq) + 2H2O(l) 4HCOO-(aq) + 2Ca+2(aq) + 6H3BO3(aq)In addition, the investigation of parameters showed that the dissolition phenomenon is controlled by homogen reaction model in order one and reaction rate can be given as below,-ln(l-XB)=ktwhere t reaction time, XB conversion fraction and k is the rate constant.