Kırmızı Çamur Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Kırmızı Çamur Nedir?

Kırmızı çamur, Bayer prosesi ile boksitten alümina üretimi sırasında ortaya çıkan bir atık maddedir. Bayer prosesinde elde edilen sodyum alüminat çözeltisinde katı faz olarak kırmızı çamur ve sıvı faz olarak alüminat çözeltisi olmak üzere iki faz meydana gelir. Sıvı fazdan saf alümina ürün elde edilirken boksit cevherinin yaklaşık % 40’ı kırmızı çamur atığı olarak açığa çıkmaktadır. Yüksek demir içerdiğinde rengi kırmızıdır. Boksit kaynağının içeriğine göre kırmızı çamur kimyasal ve mineralojik bileşimi değişebilir. Kırmızı çamur, yaklaşık 80 µm ince tane boyut dağılımına sahiptir [1]. İçerdiği Fe2O3, Al2O3, Na2O, V2O5, TiO2 ve nadir elementler gibi değerli bileşenler bakımından ikinci bir hammadde olarak kabul edilebilir [2] ve Farklı boksit kalıntılarından dolayı % 20-60 Fe2O3, % 10-30 Al2O3, % 2-20 SiO2, % 2-10 Na2O, % 2-8 CaO, % 2-8 TiO2 oranlarında bileşenler içerir [1].

Bileşen Ağırlıkça yüzde
SiO2 6,87
Fe2O3 38,57
Al2O3 17,00
TiO2 5,08
CaO 2,22
Na2O 10,26
V2O5 0,06
P2O5 0,17
S 0,08
Diğerleri 1,87

Tablo 1. Seydişehir kırmızı çamurun kimyasal bileşimi [3]

Tablo 2. Kırmızı çamur içerisindeki kimyasal maddeler ve mineraller [1]

Bayer prosesi boksitteki sulu alüminyum oksitlerin kostik soda ve sıcaklık ile değişken olarak çözünmelerine dayanır. Bu prosesin meydana gelmesini sağlayan reaksiyon ise;

Al(OH)3 + NaOH ↔ NaAl(OH)4 (373 0K) şeklinde ifade edilir [4]. 1 ton alüminyum üretilmesi sonucunda yaklaşık 1-1,5 ton kırmızı çamur meydana gelmektedir. Üretilen bir ton alümina veya 0,5 ton alüminyum metaline karşılık yaklaşık olarak bir ton kırmızı çamur (kuru baza göre) meydana gelir [5].

Kırmızı çamurun çok ince tane boyut dağılımına sahip olmasından dolayı harç ve beton proseslerinde katkı malzemesi olarak da kullanılabilir. Kırmızı çamurun pH değeri 13,5 ve yoğunluğu 2,5-2,7 g/cm3 değerleri arasındadır. Spesifik yüzey alanı (BET) ise 10-21 m2/g değerinde ve yüksek kostik miktarı içerir [6]. Kırmızı çamurun görünümü tam kırmızı değildir. Kırmızı ve kahverengi karışımı bir görüntüye sahiptir.

Alüminyum üretimi arttıkça boksit kullanımı da artacak ve buna paralel olarak kırmızı çamur miktarında artmalar meydana gelir. Oluşan kırmızı çamur çevresel sorunlara yol açabilir. Sıcak havalarda kuruyan kırmızı çamur tozları rüzgârların da etkisiyle hava kirliliğine neden olur. Barajlarda ve deniz diplerinde depolanan kırmızı çamurlar doğa olaylarının etkisiyle geniş alanlara yayılarak çevreyi biyolojik ve ekolojik açıdan olumsuz etkileyebilir. Bunu engellemek için kırmızı çamur endüstri alanında kullanılarak değerlendirilir.

Kırmızı Çamurun Potansiyel Kullanım Alanları

Kırmızı çamurun kullanılabileceği alanlar şöyle özetlenebilir:

  • İnşaat sektöründe kullanılması;
    • Çimento üretimi
    • Tuğla ve seramik malzemesi yapımı
    • Hafif yapı malzemesi yapımı
    • Toprakların geliştirilmesi ve yol inşaatı
  • Kimya sektöründe kullanılması;
    • Renkli camlarda kullanımı
    • Pigment olarak kullanımı
    • Katalizör olarak kullanımı
    • Kauçuk ve plastik endüstrisinde dolgu malzemesi olarak kullanılması
    • Gazlarda ve sıvılarda SO2, H2S giderilmesinde absorban olarak kullanılması
  • Kırmızı çamurun içindeki sadece bir bileşenin geri kazanılması
    • Demirin geri kazanılması
    • Alkali kazanılması
    • TiO2 ve düşük miktarlardaki diğer bileşenlerin geri kazanılması
    • Nadir toprak elementlerinin geri kazanılması
  • Kırmızı çamurun içindeki birden fazla bileşenin geri kazanılması
    • Kırmızı çamurun ergitilmesi
    • Direkt indirgeyici ergitme
    • Kireç ile indirgeyici ergitme
    • Karbon, soda, kireç ile sinterleme
    • Direkt karbon, soda ve kireç ile sinterleme
    • İndirgeyici ergitme proseslerinden demirin ayrılmasından sonra cürufun kireç ve soda ile sinterleşmesi
    • Kupp – Ren yöntemi ve seri halinde birleşik Macar yöntemi
    • Kırmızı çamurun SO2, ve SO3 içeren gazlarla işlendiği prosesler
    • Kırmızı çamurun doğrudan doğruya asit veya alkaliyle özütlendiği prosesler
Renkli beton ürünleri (a) Bordür, (b) Parke taşı, (c) Şehir mobilyası [7]

Referanslar

[1] Kroschwitz J.I., Mark H.F., “Encyclopedia of Polymer Science and Technology”, 3rd Ed., Wiley Interscience, 2003.

[2] Patel, M., Padhi B,K., Vidyasagar P., Patnaik A.K., 1992. Extraction of Titanium Dioxide and Production of Building Bricks From Red Mud, Research and Industry, v.37, p.154-157

[3] Nihat Tınkılıç, Emin Erdem., “Kırmızı Çamurdan Demir (II) Sülfat (FeSO4.7H2O) Üretimi” Mühendislik Bilimleri Dergisi 1996 2 (2) 135-137

[4] Çengeloğlu, Yunus., Kırmızı Çamurun Değerlendirilmesi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya ABD, Doktora Tezi, Konya, 1991, ss.1-20.

[5] AKSU, S., “Kırmızı Çamur Bileşenlerinin Hidroklorik Asit Çözeltisindeki Çözünürlükleri”, Yüksek Lisans Tezi, SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Eylül 2001.

[6] EMRULLAHOĞLU, Ö.F., ATEŞOK, G., KARA, M., DEMİRALP, S., “Seydişehir Kırmızı Çamurunun Değerlendirilmesi Olanaklarının Araştırılması”, 7. Uluslar arası Metalürji ve Malzeme Kongresi, Cilt 1, Ankara, 1993.

[7] Yasemin Kılıç, Esin Günay, Müzeyyen Marşoğlu., “Investigastion of Environmental Compliance Performance of Coloured Concretes Produced From Waste Red Mud” Journal of Engineering and Natural Sciences, Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, Sigma 31, 409-419, 2013