Sol-jel yöntemiyle üretilen alüminanın fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Yer kabuğunun yaklaşık %25’ini oluşturan alümina (Al2O3) doğada serbest halde bulunamadığından, genellikle boksit cevherinin Bayer prosesi ile işlenmesi sonucunda elde edilir. Üstün fiziksel ve teknolojik özelliklerinden dolayı da pek çok endüstride geniş kullanım alanı bulmaktadır. Ancak Bayer prosesi kullanılarak üretilen alüminanın yapısında gerek cevherden gelen SiO2 ve Fe2O3 gerekse üretim aşamasında yapıya dahil olan Na2O gibi safsızlıklar bulunabilmektedir. Bununla birlikte yüksek üretim miktarlarına bağlı olarak boksit rezervlerinin hızla azalması sonucu alümina üretim maliyetlerinde de ciddi artışlar yaşanmaktadır. Bu nedenle son yıllarda yapılan çalışmalar boksit dışı kaynaklardan alümina üretimi konusuna odaklanmaktadır. Bu çalışmada sol-jel yöntemiyle sentezlenen alümina kriyojelin 600-1300 °C sıcaklık aralığında kalsine edilerek, seramik endüstrisi başta olmak üzere pek çok endüstride kullanım alanı bulan alümina formuna dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda sentezlenen aerojellerin fizikokimyasal özelikleri üzerine farklı yaşlandırma ve kurutma koşullarının etkisi de incelenmiş olup, hazırlanan numunelerin karakterizasyonu BET, SEM, FT-IR, XRD, TGA/DTA ve DSC analizleri kullanılarak yapılmıştır. Sonuç olarak hammadde kaynağı olarak aerojellerin kullanımı ile endüstriyel uygulamalar açısından oldukça önem taşıyan alümina üretiminde kalsinasyon sıcaklığının son ürünün fizikokimyasal ve yapısal özellikleri üzerine etkisi belirlenmiş ve alüminanın faz geçişleri incelenmiştir.

Since alumina (Al2O3), which constitutes about 25% of the earth's crust, is not found in nature as a pure mineral, it is generally obtained as a result of processing bauxite ore with Bayer process. Due to its superior physical and technological characteristics, it finds wide application in many industries. However, impurities such as SiO2 and Fe2O3 from the ore or Na2O included in the structure during synthesis can be found in the structure of the alumina produced by the Bayer process. Nonetheless, bauxite reserves are rapidly decreasing due to high production quantities, resulting in serious increases in alumina production costs. For this reason, recent studies have focused on alumina production from non-bauxite sources. In this study, it was aimed to transform the alumina cryogel synthesized by sol-gel method, which was calcined at 600-1300 °C temperature range, into alumina form, which finds many industrial applications, especially in ceramic industry. In this context, the effects of different aging and drying conditions on the physicochemical properties of the synthesized aerogels were also investigated and characterization of the prepared samples were carried out by using BET, SEM, FT-IR, XRD, TGA / DTA and DSC analyzes. As a result, the effect of calcination temperature on the physicochemical and structural properties of the final product was determined and alumina phase transition was investigated in alumina production which is very important for industrial applications with the use of aerogels as raw material source.