MAKALELER / BORAKS - DETERJAN ANSİKLOPEDİSİ
BORAKS
Bor'un en önemli bileşiğidir. Tetraborik asitin sodyum tuzuna Na2B4O7 . 10 H2O BORAKS denir (2). Boraks, mineral halinde Tinkal (Na2B4O7 . 10 H2O), Tinkalkonit (Na2B4O7 . 5 H2O) olarak doğada bulunduğu gibi bazı boratlardan elde edilebilir (4). Saf halde renksiz saydam kristaller halindedir. 400°C'de suynu kaybeder. (4). Renksiz olan bu cismin sudaki çözeltisi hafif kalevi bir reaksiyon gösterir. Bundan dolayı boraks bazı çamaşır tozlarına ilave olunur (2).
Na+ O- O- Na+
- -
O = B - O - B - O - B - O - B = O
Boraks, sodyum tetraborat
Beyaz suda çözünür. E.N:741°C (susuz olarak)
Bir sodyum hidroksit çözeltisi ile muamele edilen borik asit, sodyum tetraborat (Na2B4O7) çözeltisini meydana getirir (1).
4 H3BO3 + 2 NaOH › Na2B4O7 + 7 H2O
Boraks üretimi için kullanılan yöntemlerden biri, borik asitin Na2CO3 ile reaksiyonuna dayanır. (Yani borik asit bir baz ile reaksiyona sokulur.)
4 H3BO3 + Na2CO3 › Na2B4O7 + CO2 + 6 H2O
Boraks çözeltilerinin kristallendirilmelerinde, sıcak çözeltide 60°C'nin üstündeki sıcaklıklarda pentahidrat ( 5 H2O'lu) ve altındaki sıcaklıklarda dekahidrat ( 10 H2O'lu) boraks kristallenir. Boraks dekahidrat kolayca su kaybedebilr; boraks pentahidrat ise daha iyi muhafaza edilebilir.(3).
BOR MINERALLERI VE RAFINE BORUN KULLANIM ALANLARI
Üretim için kullanılan diğer bir yöntem de şudur. A.B.D. Kaliforniya'da bazı tuzlu su çözeltilerinde % 1,5 kadar boraks bulunur. Borakslı göllerden itibaren sadece bir kristallendirme işlemiyle elde edilen üründe, sodalı su ile yapılan tekrar kristallendirmeler yardımıyla saf hale getirilir. (Borik asitin zayıf bir asit olması nedeniyle boraks, su etkisiyle kısmen hidrolize uğrar; olayısıyla meydana gelen boraks kristallerinin bir kısmının hidrolizini önlemek için, boraksın sodyum karbonat eşliğinde kristallendirilmesi gerekir.) (3-5).
Türkiye'de büyük çapta boraks üretimi, 1968'de Bandırma'da Etibank Boraks ve asitborik fabrikalarında önce kolemanitten başlayarak yapılmıştır. Öğütülmüş kalsine kolemanit, Na2CO3 ve NaHCO3 ile reaksiyona sokulur, reaksiyon sonucu oluşan CaCO3 çamurunun süzülmesiyle geriye kalan ana çözelti kristallendirilir, ayrılan kristaller kurutulur ve torbalanır. (3).
2( 2CaO.3B2O3 ) + 4NaHCO3 + Na2CO3 + 28H2O › 3Na2B4O7.10H2O + 4CaCO3 + CO
III. TINKAL'DEN BORAKS ÜRETIMI
Bandırma'daki fabrikada 1971'de Tinkal (ham boraks dekahidrat) cevheriyle yapılan üretim denemeleri olumlu sonuç vermiştir. Cevherin ham boraks halinde olması ve sadece beraberinde bulunan kil'in ayrılabilmesi için yüzbinde birkaç oranında çöktürücü (Flocculant) kullanılması hususları, kolemanitle olana nazaran, tinkal'den boraks üretiminin maliyetini büyük ölçüde düşürmüştür. Bu yüzden 1971 yılından itibaren tesislerde boraks üretimi için başlangıç maddesi olarak Tinkal (mineral Na2B4O7.10H2O) kullanılmaya başlanmıştır.
Tinkalden başlatılan üretim, kesintili olarak yapılmaktadır. Bir evvelki işlemde santrifüj'da boraks kristallerinden ayrılan boraks ana çözeltisi, subuharıyla indirekt ısıtılan ve çift karıştırıcılı olan 2 tane reaktöre alınır. (Şekil 1). Yaklaşık 10 mm büyüklükteki konsantre tinkal, paletli besleyici ve elevatörle reaktöre yüklenir. Karıştırmak ve sıcaklığı 95 - 100°C'ye çıkarmak suretiyle çözünme sağlanır. Tinkal beraberindeki kil, çözeltide kollodial haldedir; kili çöktürmek için çözeltiye, iyonik olmayan bir çöktürücü çözeltisinden (ana çözelti içinde onbinde birkaç oranında çöktürücü içeren ayrı bir çözelti) belirli bir miktar katılır. Kil, birkaç dakika içinde çöker. Dipteki killi çözelti kısmı (şlam), reaktörün altından alınır ve kısmen berrak olan çözelti, filtrepres'ten geçirilir ve sonra kristalizöre verilir. Burada 40 °C'ye kadar soğutularak kristallendirilir. Kristallendiriciden alınan magma santrifüj'a verilir; burada kristallerden ayrılan ana çözelti subuharı ile ısıtılan depolara gönderilir. Santrfüj'dan alınan % 5 nemli boraks dekahidrat (Na2B4O7.10H2O) kristalleri bir ara depoya ve oradan da elevatör yardımıyla kurutuculara verilerek 60°C'yi aşmayan sıcaklıklarda kurutulur, depolanır, toplanır.
Kristal boraks dekahidrat (BDH), % 99,5 saflıkt aolup Avrupa ve A.B.D'de üretilenler kalitesindedir. Bandırmadaki Etibank Boraks Fabrikası'nın 20000 ton/yıl olan kapasitesi, yapılan genişletme sonunda 55000 ton/yıl'a çıkarılmıştır.
Boraks dekahidrat kolemanitten, tinkalden başka kernitten, uleksitten, pandermitten veya boraks içeren göl sularından elde edilir.
IV. BORAKS PENTAHIDRAT (Na2B4O7. 5H2O)
Boraks üretiminin kristallendirme aşamasında ortamın şartları değiştirilerek elde edilebilir. Doymuş boraks çözeltisi 60 - 65 °C'nin üstünde tutularak karıştırılırsa sodyum tetraborat pentahidrat kristalleri elde edilir. Ham boraks pentahidrat (B2O3 % 40), Batı Avrupa'da en çok kullanılan bor bileşiğidir. Türkiyede Kırka Bor Türevleri Tesisinde Tinkal konsantresinin suda çözündürüldükten sonra kontrollü kristalizasyonu ile elde edilir.
V. SUSUZ BORAKS (Na2B4O7)
Rafine susuz boraksın (B2O3 % 69,2) üretimi, rafine boraks dekahidratın kalsinasyonu ve sonra da eritilmesi suretiyle yapılır.
Ham susuz boraks (B2O3 % 63) , gün geçtikçe rafine susuz boraksın yerini almaktadır. Üretimi, ham boraks dekahidratın kalsinasyonu ve sonra da eritme fırınında eritilmesi ile yapılır. Türkiyede'ki üretimi ise, Kırka Tinkal konsantresinden elde edilen ham boraks pentahidratın ve rafine boraks dekahidratın elek altı ve üstü kısımlarının kalsinasyonu ve sonra da eritme fırınında eritilmesi suretiyle yapılır.
Boraks dekahidrat, boraks pentahidrat, susuz boraks'ın (Bandırmadaki 55.000 ton/yıl kapasiteli boraks fabrikasının dışında) üretimlerine Etibank Kırka Bor Türevleri tesislerinde Eylül 1984'de başlanmıştır.
VI. KIRKA BOR TÜREVLERI TESISI
Tesisler 160000 ton/yıl boraks pentahidrat, 60000 ton/yıl susuz boraks ve 17000 ton/yıl rafine boraks dekahidrat kapasitesinde olup kullanılan hammaddeler, 405000 ton/yıl tinkal konsantresidir.
Uygulanan proseste üetim dört bölümden oluşur. (Şekil 2).
VI.1 ÇÖZÜNME BÖLÜMÜ:
Tinkal konsantresi (% 35 B2O3 ) subuharıyla ısıtılan ve içinde karıştırıcı bulunan çözme tankına verilir. Burada boraks dekahidrat kristalizöründen çözme tankına devrettirilen seyreltik çözelti ve katılan su ile karıştırılarak çözündürülür. Çözme tankı, subuharıyla indirekt ısıtılarak 98°C'de tutulur. Doymuş tinkal çözeltisi, çözünmeyen maddelerin ayrılması için basınçlı filtrelerden süzülür ve temiz çözelti şeklinde, su buharıyla ısıtılan dolum tankına gönderilir. Buradan da pompalarla kristallendirme bölümüne verilir.
Filtre edilen çözelti içindeki çözünmeyen parçacıklar bir tankla toplanarak pompa ile artık göletine atılır.
Boraksın soğuduğunda kolayca kristallenme özelliği nedeni ile çözelti sıcaklığının hiçbir hat üzerinde 95°C'nin altına düşmemesine dikkat edilir.
VI.2 KRISTALLENDIRME BÖLÜMÜ:
VI.2.1 Boraks Pentahidrat (BPH) Kristalizörü.
Boraks pentahidrat kristalizörü karbon çeliğinden olup, ASME VIII standartlarına uygun, 100°C ısıya dayanıklı olarak yapılmıştır. Kristalizör vakum sistemi ile çalışmakta olup vakum, barometrik kondenserler ve buhar enjektörleri ile sağlanmaktadır. BPH kristalizöründe basınç 0.23 atm'de sabit tutulmaktadır.
Dolum tankından alınan 98°C'deki çözelti, pompa ile kristalizör devrettirme pompasının emme hattına verilir. Çözelti, vakum altında 66°C'ye soğutularak boraks pentahidrat (Na2B4O7.5 H2O ) elde edilir.
Kristalizörden alınan ürün pompa ile hidroksiklonlara verilir. Bir kısmı da tekrar kristalizöre gönderilir. Hidroksiklonların alt akışı bir tankta toplanır. Buradan pompa ile BPH santrifüjüne gönderilir. Santrifüjden elde edilen boraks pentahidrat (BPH) yaş keki ise BPH kurutucusuna gönderilir.
BPH kristalizöründen alınan ana çözelti, hidroksiklonların üst çıkışı ve santrifüjün üst çıkışları, boraks dekahidrat (BDH) kristalizörüne göderilmek üzere bir tankta toplanır.
VI.2.2 Boraks Dekahidrat (BDH) Kristalizörü.
Boraks dekahidrat kristalizörü de BPH kristalizörü ile aynı yapıda ve aynı sistemle çalışmakta olup, iki buhar enjektörü ve bir ara kondenser (yoğunlaştırıcı) ile donatılmıştır. Basınç 0.087 atm'de tutulmaktadır.
Tanktan alınan 66 °C'deki doymuş boraks çözeltisi, pompa ile BPH kristalizörü devrettirme pompasının emme hattına verilir. Çözelti 46°C'ye soğutularak Na2B4O7.10H2O (BDH)'ın kristalizasyonu sağlanır. Kristalizörden alınan ürün pompa ile hidrosiklonlara verilir. Bir kısmı da tekrar kristalizöre gönderilir.
VI.3 KURUTMA BÖLÜMÜ:
BPH ve BDH kristalizörlerinden gelen kristaller bu bölümde kurutularak BPH ve BDH ürünleri elde edilir. BDH'ın bir kısmı Na2B4O7. 2.5 H2O elde etmek üzere kalsine edilir.
VI.3.1 BPH Kurutucu.
BPH santrifüjünden alınan % 95 Na2B4O7.5 H2O içeren yaş kristaller kurutucuya verilir, nemi giderilerek elde edilen kuru boraks pentahidrat ürünü kovalı elevatör ile eleğe verilir. Elek üç basamaklı olup, elek üstü ve elek altı, susuz boraks fırınına gönderilmek üzere bunkerde toplanır. Elek ortası ile BPH sonürünü olarak depolanır.
Kurutucu, emme çekişli ve ters akışlı olarak çalışmaktadır. Kurutuc, fuel-oil ile ısıtılmakta olup kurutucuya giren gazların sıcaklığı 350 °C, santrifüjden alınan yaş kristallerin sıcaklığı 66 °C, çıkan ürünün sıcaklığı ise 95°C'dir.
VI.3.2 Rafine Boraks dekahidrat Kurutucusu.
Dekahidrat santrifüjünden alınan nemli kristaller iki kısma ayrılarak bir kısmı Rafine BDH kurutucusuna, diğer kısmı da Ham BDH kurutucusuna gönderilir.
Rafine dekahidrat kurutucusundan alınan kuru ürün 3 basamaklı bir eleğe gönderilir. Elek üstü ve elek altı bir bunkerde toplanarak Dekahidrat kalsinatörüne (kavurucusuna) gönderilir. Elek ortası ile BDH son ürünü olarak siloda toplanır. Rafine dekahidrat kurutucuda ters akışlı olarak çalışmaktadır.
VI.3.3 Boraks Dekahidrat Kurutucusu.
Boraks dekahidrat santrifüjünden alınan nemli kristallerin diğer bir kısmı bu kurutucuya gönderilir. Bu kurutucudan alınan kuru üründe boraks dekahidrat kalsinatörüne verilir.
Bu kurutucu da emme çekişli ve ters akışlı olarak çalışır.
VI.3.4 Boraks Dekahidrat Kavurucusu: (Kalsinatörü).
Boraks dekahidrat kurutucusundan alınan ürün ile birlikte bunkerde toplanan elek altı ve elek üstü rafine BDH ve kurutucu siklonlarında toplanan toz parçacıklar, kavurucuya gönderilir. Kavurucu dekahidrat kristallerini 2,5 mol su içeren boraks haline dönüştürür. Kavurucu çıkış akımı, susuz boraks fırınına gönderilir.
VI.4 ERITME BÖLÜMÜ:
VI.4.1 Boraks Eritme Fırını.
Boraks pentahidratın elek üstü ve elek altı ile kurutucuların toz tutma ünitelerinde tutulan boraks tozları ve boraks dekahidrat kalsinatöründen elde edilen ürün, hep birlikte eritme fırınına verilerek erimiş susuz boraks elde edilir.
Fırından çıkan 774°C'deki erimiş boraks, içten soğutmalı soğutma tamburuna gönderilir. Soğutma tamburundan 480°C'de levha halinde çıkan susuz boraks, levha kırıcıda 50 x 50 mm boyutunda kırılır. Levha kırıcıdan alınan susuz boraks, çekiçli değirmende öğütülür ve 3 basamaklı elekte elenir. Eleküstü tekrar değirmene verilir. Elek altı ise eritme fırınına gönderilir. Elek ortası, susuz boraks ürünü olarak siloda toplanır.
VI.4.2 Gaz Temizleme Kuleleri.
Susuz boraks eritme fırınından çıkan yaklaşık 705°C'deki boraks taşıyan sıcak gazlar, gaz temizleme kulesine gönderilir ve burada su verilerek sıcak gaz içindeki toz tanecikleri tutulur. Su ile birlikte tankta toplanır. Kulelerden çıkan tozlardan arındırılmış gaz ise atmosfere verilir.(3).
VII. BORAKS'IN KULLANILMA ALANLARI
Zayıf asidin bir konjuge bazı gibi kabul edilen tetraborik asitten dolayı, tetraborat iyonu hidrolize uğrar ve böylece boraks, orta dereceli bir alkali çözelti verir. Bu olayla brlikte kalsiyum ve mağnezyum boratlarının çözünürlüklerinin az olması dolayısıyla boraksı iyi bir su yumuşatıcısı olarak, deterjan, temizleme malzemeleri ve kozmetiklerin yapımında kullanılır. Bunun yanında Borosilikat camları, yalıtım (izolasyon) cam yünü, porselen emaye; Boraks'ın eridiği zaman sodyum meta fosfat gibi maden oksitlerini eritebilmesi için Lehimcilik, Kalaycılıkta; Fotoğrafçılıkta, çimento ve deri endüstrisinde; Ateşe dayanıklı malzeme yapımında; Yangın söndürücülerde; tekstil boyaları, böcek öldürücüler (karıncalar), yapıştırıcı yapımında; ağaç emprenyasyonunda ve diğer bazı alanlarda direkt olarak kullanıldığı gibi; Fotoğrafçılık, yapıştırıcı, deterjan ve tekstil endüstrisinde kullanılan sodyum metaboratın, deterjanlarda beyazlatıcı olan, tekstil boyalarında antiseptiklerde ve diş sularında kullanılan sodyum perboratın, gübrelerde ve yangın söndürücülerde kullanılan sodyum pentaboratın da, ana maddesini oluşturur. (1-3-6).
Boraks ve sodyum amonyum fosfat katyonları renkli olan tuzlarla kuru kuruya yüksek temparatüre ısıtıldığı taktirde renkli, saydam yuvarlakçıklar meydana gelir. Boraks veya fosfor incisi denilen bu cisimlerden analitik kimyada renkli iyonlar meydana getiren bazı elementlerin teşhisinde faydalanılır. (2).
ETİKETLER : BORAKS YAPIMI,BORAKS KULLANIMI,BORAKS,BORAKS NEDİR,BORAKSMSDS,BORAKSIN ÖZELLİKLERİ,BORAKS ÇEŞİTLERİ,BORAKS TÜRLERİ,BORAKS İMALATI,BORAKS VE KULLANIMI,BORAKS VE KULLANILDIĞI ALANLAR,BORAKSIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ,BORAKS FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ,BORAKS ÜRETİM PROSESİ,BORAKS FABRİKARI,BORAKS FİYATLARI.
HAMMADDELER ANSİKLOPEDİSİ