ESPEY KOLEMANİT ATIKLARININ MİKRODALGA YÖNTEMİYLE ZENGİNLEŞTİRİLMESİNDE CEVAP YÜZEY YÖNTEMİNİN (RSM) UYGULANMASI
Abstract
Bu makalede, Türkiye'deki Espey konsantratör tesisinde atık barajlarına gönderilen ince (-3 mm), %15.22 B2O3 içeren atıkların kimyasal, termal, mineralojik, tane boyutu özellikleri belirlenmiş ve atıklardaki borun zenginleştirilmesi, mikrodalga yöntemi uygulanarak araştırılmıştır. Çalışmada B2O3’ün zenginleştirilmesini, etkileyen bağımsız değişkenler olarak, mikrodalga cihazında kalma süresi ve mikrodalga gücü seçilmiştir. (+0.045) mm tane boyutu için kolemanit konsantre B2O3 tenörü (Y1), konsantre ürün verim (Y2), atık tenörü (Y3) ve atık verimi (Y4) bağımlı değişkenlerdir. (-0.045) mm tane boyutu için ise konsantre B2O3 tenörü (Y5), ürün verimi (Y6), atık tenörü (Y7) ve atık verimi (Y8) olarak tanımlanmıştır. Deneylerin istatiksel tasarımı ve cevap yüzey yöntemi ile bu değişkenler, ikinci dereceden modellere uymuştur. Modelin yeterliliğini doğrulamak için design expert 12 paket programıyla varyans analizi ANOVA testi ve optimizasyonu yapılmıştır. (+0.045) mm ve (-0.045) mm tane boyutlarındaki Y1 – Y8’e kadar olan 8 modelin optimizasyonu sonucunda 490 watt mikrodalga gücü ve 35 dakika cihazda kalma süresi optimum değer olarak bulunmuştur. ANOVA varyans analizine göre modellerin geçerliliği Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8 verimi için belirlenen regresyon katsayıları R2 değeri sırasıyla 0.9601, 0.8810, 0.9332, 0.8245, 0.8381, 0.8074, 0.7259 ve 0.8825 olarak bulunmuştur. Bu, deneysel değerlerin %95’inin modelden tahmin edilenlerle eşleştiğini göstermiştir. Çalışmanın sonucunda konsantre tenörü %33.33 B2O3’e yükselmiştir.
References
- Atikler, U., Demir, H., Tokatlı, F., Tıhmınlıoğlu, F., Balköse, D., Ülkü, S., (2006). Optimisation of the effect of colemanite as a new synergistic agent in an intumescent system. Polymer Degredation and Stability . 91, 1563-1570.
- Adelodun, B., Ajibade, F.O., Ogunshina, M.S., Choi, K., (2019). Dosage and settling time course optimization of Moringa oleifera in municipal wastewater treatment using response surface methodology. Desalin. Water Treat. 167, 45–56.
- Büyükyıldız, E. (2007). Emet Borik Asit Fabrikası Atıklarından Bor’un Kazanılması. Yüksek lisans tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 52s, Kütahya.
- Bütüner, R., Aydın, A., (2016). Enrichment of Low Grade Eti Mine-Espey Colemanite Stocks Using Microwave Methods, Journal of Environmental Science and Engineering A5 327-332.
- B. Al-dhawi, S. Kutty, N. Almahbashi, A. Alawag, N. Almahbashi, F. Al-Towayti, A. Algamili, N. Aminu, A. Al-Mekhlafi, A. Birniwa, A. Jagaba, (2023) Optimal parameters for boron recovery in a batch adssorption study: Synthesis, characterization, regeneration, kinetics, and isotherm studies, Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 8, 100508.
- Çiftçi, H., Atik, S., (2015). Kolemanit Artığının Mekanik Aşındırma ve Isı ile Dağıtma Yöntemleri ile Zenginleştirilmesi. 19(1), 57-62.
- Duman, N. (2010). AISI 1040 ve AISI 4140 Çeliklerinin Dinamik Sürtünme Katsayısının Cevap Yüzey Metodu ile İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 40s, Sivas. Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü, (2021 Yılı bor sektör raporu, (Mayıs 2022)
- Köfter, B. (2021). Yün Yıkama Atık Suyunun Koagülasyon Flokülasyon Prosesiyle Arıtımının Cevap Yüzey Metodolojisiyle Optimizasyonu ve Arıtma Tesisi Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 48-49, Ankara.
- Kara, C., Kütük, S., Kütük Sert, T., (2023). Improvement of the durability of concrete by substitution of raw ground colemanite. Case Studies in Construction Materials. 19, e02393
- Lakens, D., (2013). Calculating and reporting effect sizes to facilitate cumulative science: a practical primer for t-tests and ANOVAs. Front. Psychol. 4, 863. https:// doi.org/10.3389/fpsyg.2013.00863.
- Myers, R.H., Montgomery, D.C. and Anderson - Cook, C.M. (2016). Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments. Jonh Wiley and Sons.
- Sevim, U.K., Öztürk, M., Ontürk, S., Balçıkanlı Bankır, M., (2019). Utilization of boron waste borogypsum in mortar. Journal of Building Engineering. 22, 496-503.
- TS 13665, (2017). Sanayide kullanılan borik asit ve bor trioksit-Bor trioksit tayini -Titrimetrik yöntem. Türk Standartları Enstitüsü. Ankara.
- Wu, M.C., Lee, S., Cai, T., Li, Y., Boehnke, M., Lin, X., (2011). Rare-variant association testing for sequencing data with the sequence kernel association test. Am. J. Hum. Genet. 89, 82–93. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2011.05.029.
- Yi, S, Su, Y, Qi, B, Su, Z, Wan, Y, (2010). Application of response surface methodology and central composite rotatable design in optimizing the preparation conditions of vinyltriethoxysilane modified silicalite/polydimethylsiloxane hybrid pervaporation membranes. Separation and Purification Technology 71(2), 252- 262.
APPLICATION OF THE RESPONSE SURFACE METHODOLOGY (RSM) TO THE ENRICHMENT OF ESPEY COLEMANITE WASTES BY MICROWAVE
Abstract
In this article, the chemical, thermal, mineralogical and grain size properties of fine (-3 mm), 15.22 % B2O3 containing wastes sent to tailings dams at the Espey concentrator facility in Turkey were determined and the enrichment of boron in the wastes was investigated by applying the microwave method. In the study, residence time in the microwave device and microwave power were selected as independent variables affecting the enrichment of B2O3. For (+0.045) mm grain size, colemanite concentrated B2O3 grade (Y1), concentrated product yield (Y2), waste grade (Y3) and waste yield (Y4) are dependent variables. It was defined as concentrated B2O3 grade (Y5), concentrated product yield (Y6), waste grade (Y7) and waste yield (Y8) for (-0.045) mm grain size. By the statistical design of the experiments and the response surface method, these variables fit quadratic models. To verify the adequacy of the model, variance analysis, ANOVA test and optimization were performed with the design expert 12 package program. As a result of the optimization of 8 models from Y1 to Y8 with grain sizes of (+0.045) mm and (-0.045) mm, 490 watts of microwave power and 35 minutes of residence time in the device were found to be the optimum value.. According to ANOVA analysis of variance, the R2 value of the regression coefficients determined for the validity of the models Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8 efficiency were found to be 0.9601, 0.8810, 0.9332, 0.8245, 0.8381, 0.8074, 0.7259 and 0.8825, respectively. This showed that 95% of the experimental values matched those predicted from the model. As a result of the study, the concentrate grade increased to 33.33% of B2O3.
References
- Atikler, U., Demir, H., Tokatlı, F., Tıhmınlıoğlu, F., Balköse, D., Ülkü, S., (2006). Optimisation of the effect of colemanite as a new synergistic agent in an intumescent system. Polymer Degredation and Stability . 91, 1563-1570.
- Adelodun, B., Ajibade, F.O., Ogunshina, M.S., Choi, K., (2019). Dosage and settling time course optimization of Moringa oleifera in municipal wastewater treatment using response surface methodology. Desalin. Water Treat. 167, 45–56.
- Büyükyıldız, E. (2007). Emet Borik Asit Fabrikası Atıklarından Bor’un Kazanılması. Yüksek lisans tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 52s, Kütahya.
- Bütüner, R., Aydın, A., (2016). Enrichment of Low Grade Eti Mine-Espey Colemanite Stocks Using Microwave Methods, Journal of Environmental Science and Engineering A5 327-332.
- B. Al-dhawi, S. Kutty, N. Almahbashi, A. Alawag, N. Almahbashi, F. Al-Towayti, A. Algamili, N. Aminu, A. Al-Mekhlafi, A. Birniwa, A. Jagaba, (2023) Optimal parameters for boron recovery in a batch adssorption study: Synthesis, characterization, regeneration, kinetics, and isotherm studies, Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 8, 100508.
- Çiftçi, H., Atik, S., (2015). Kolemanit Artığının Mekanik Aşındırma ve Isı ile Dağıtma Yöntemleri ile Zenginleştirilmesi. 19(1), 57-62.
- Duman, N. (2010). AISI 1040 ve AISI 4140 Çeliklerinin Dinamik Sürtünme Katsayısının Cevap Yüzey Metodu ile İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 40s, Sivas. Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü, (2021 Yılı bor sektör raporu, (Mayıs 2022)
- Köfter, B. (2021). Yün Yıkama Atık Suyunun Koagülasyon Flokülasyon Prosesiyle Arıtımının Cevap Yüzey Metodolojisiyle Optimizasyonu ve Arıtma Tesisi Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 48-49, Ankara.
- Kara, C., Kütük, S., Kütük Sert, T., (2023). Improvement of the durability of concrete by substitution of raw ground colemanite. Case Studies in Construction Materials. 19, e02393
- Lakens, D., (2013). Calculating and reporting effect sizes to facilitate cumulative science: a practical primer for t-tests and ANOVAs. Front. Psychol. 4, 863. https:// doi.org/10.3389/fpsyg.2013.00863.
- Myers, R.H., Montgomery, D.C. and Anderson - Cook, C.M. (2016). Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments. Jonh Wiley and Sons.
- Sevim, U.K., Öztürk, M., Ontürk, S., Balçıkanlı Bankır, M., (2019). Utilization of boron waste borogypsum in mortar. Journal of Building Engineering. 22, 496-503.
- TS 13665, (2017). Sanayide kullanılan borik asit ve bor trioksit-Bor trioksit tayini -Titrimetrik yöntem. Türk Standartları Enstitüsü. Ankara.
- Wu, M.C., Lee, S., Cai, T., Li, Y., Boehnke, M., Lin, X., (2011). Rare-variant association testing for sequencing data with the sequence kernel association test. Am. J. Hum. Genet. 89, 82–93. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2011.05.029.
- Yi, S, Su, Y, Qi, B, Su, Z, Wan, Y, (2010). Application of response surface methodology and central composite rotatable design in optimizing the preparation conditions of vinyltriethoxysilane modified silicalite/polydimethylsiloxane hybrid pervaporation membranes. Separation and Purification Technology 71(2), 252- 262.
Details
| Primary Language | Turkish |
|---|---|
| Subjects | Environmental and Sustainable Processes |
| Journal Section | Environmental Engineering |
| Authors | |
| Publication Date | December 3, 2024 |
| Submission Date | April 13, 2024 |
| Acceptance Date | May 22, 2024 |
| Published in Issue | Year 2024 |