Mermer Tozu Atiği Ve Si̇li̇koferrokrom Baca Tozundan Senteti̇k Wollastoni̇t Üreti̇mi̇

1

NDEKLER

BLM BR GENEL BLGLER ..................................................................... 3

1.2 Mermer Tozu At ........................................................................................... 4

1.3 Silikoferrokrom ................................................................................................ 5

1.3.1 Silikoferrokrom zellikleri ........................................................................ 6

1.3.2 Silikoferrokrom retimi ........................................................................... 8

1.4 Wollastonit ....................................................................................................... 8

1.4.1 Wollastonitin zellikleri .......................................................................... 12

1.4.2 Wollastonitin Kullanm Alanlar .............................................................. 13

1.4.2.1 Seramik Sanayii ................................................................................. 13

1.4.2.2 Boya Sanayii ...................................................................................... 14

1.4.2.3 Plastik Sanayii ................................................................................... 14

1.4.2.4 Andrc Olarak ............................................................................... 14

1.4.2.5 Mineral Yn Eldesinde .................................................................... 14

1.4.2.6 Kaplama ve Tarm lerinde .............................................................. 15

1.4.2.7 Cam Sanayi ........................................................................................ 15

1.4.2.8 Dier Kullanm Alanlar .................................................................... 15

BLM K DENEYSEL ALIMALAR ..................................................... 17

2.1 Deney Program .............................................................................................. 17

2.2 Kullanlan Hammaddeler ............................................................................... 18

2.2.1 Reis Mermer Tozu At .......................................................................... 18

2.2.2 Antalya Ferrokrom Baca Tozu ............................................................... 19

2.3. Kullanlan Malzemeler .................................................................................. 19

2.4 Deney Numunelerinin Hazrlanmas .............................................................. 20

2

2.4.1 Reete Hazrlama ..................................................................................... 20

2.4.2 ekillendirme ........................................................................................... 20

2.4.3 Isl lem ................................................................................................... 21

2.5. Karakterizasyon ............................................................................................. 21

2.5.1 Nokta Eme Testi ............................................................................... 21

2.5.2 Gzenek Miktar Tayini ........................................................................... 21

2.5.3 XRD Analizi ............................................................................................ 21

2.5.4 Optik Mikroskop ile Yzey Grnts .................................................... 22

BLM DENEYSEL SONULAR .......................................................... 23

3.1 Optik Mikroskop nceleme Sonular ............................................................ 23

3.2 Su Emme Testi Sonular ............................................................................... 25

3.2.1 Grnr Porozite ...................................................................................... 25

3.2.3 Bulk Younluu ....................................................................................... 27

3.2.4 Su Emme Testi Sonular ......................................................................... 27

3.3 Nokta Eme Testi Sonular ..................................................................... 28

3.4 XRD Analizi Sonular................................................................................... 30

BLM DRT - SONULAR ............................................................................ 34

KAYNAKLAR ....................................................................................................... 35

3

BLM BR

GENEL BLGLER

1.1 Giri

nsanln ok uzun gemii ve son dnemlerdeki hzl teknolojik gelimeler

iinde yaadmz gezegenin kaynaklarnn tkenme tehlikesini gn yzne

karmtr. Ayn zamanda atklarn artmas birok sorunu beraberinde

getirmektedir. Atklarn kontrol ve muhafaza edilmesi byk zorluklar

getirmektedir. Her ne kadar eitli yntemler kullanlsa da atklar biyolojik dengeyi

olumsuz etkilemektedir. zellikle endstriyel atklar ve yan rnler; canl

mikroorganizmalar, insanlar, hayvanlar ve bitkileri byk lde tehdit

etmektedir. Bu sepeler ve doal kaynaklarn snrl olmas, dnya nfusunun hzla

artmas; atklarn ve yan rnlerin kullanmnda alternatif yollarn aranmasn

tetiklemitir.

Dnya nfusunun art konut ihtiyacna neden olmaktadr. Bundan dolay inaat

sektr ve bu alandaki endstriler hzla gelime gstermitir ve gstermeye devam

etmektedir. Ayrca yaam standartlarnn ykselmesi bu sektrlerdeki ihtiyalar da

arttrmaktadr.

Tm bu anlatlanlarn etkisiyle geri dnm rnleri ve bunlarn ihtiya

duyulduu sektrlere gre retimi gerekmektedir.

Bu almada, atk rnlerin hammadde olarak kullanlmasyla farkl

scaklklarda wollastonit retimi denendi. ekillendirme yntemi olarak presleme

ilemi uyguland. retim teknii geleneksel piirim ilemidir. 900-950-1000oCde

sl ilem uyguland. Elde edilen rnler havadaki nem ile etkileime girdikten

sonra kabard ve dalmaya urad. Bunun sonucu olarak scakln yetersiz geldii

ve CaOin serbest bir halde kald (periklas olarak), reaksiyona girmedii ve

bunun sonucu olarak H2O ile reaksiyona girerek Ca(OH)2ye dnt saptand.

Sonraki aamada 1200-1250-1300oCde sl ilem uyguland. XRD analizi

sonucunda wollastonit oluumu saptand. Analiz sonular deneysel almalarn

sonu ksmnda grlmektedir.

4

1.2 Mermer Tozu At

retimi ve ilenmesi esnasnda meydana gelen atk miktar % 60'lara ulaan

mermer sektrnde yeniden kullanm iin nemli miktarlarda hammadde aa

karmaktadr. Meydana gelen atklar toz ve para atklar olmak zere ikiye

ayrlmakta ve bunlar eitli ekillerde deerlendirilmektedir. Bu atklardan inaat

sektrndeki deiik alanlarda yararlanma yntemleriyle ilgili literatrde eitli

almalar yaplmakta, sanayideki baz uygulamalar gnlk hayata yansmaktadr,

[1].

Mermer tozu, en kk boyutlu mermer atklar olup mermer ileme

tesislerinde bloklarn ve plakalarn kesilmesi esnasnda aa kan ve byk

ounluu l mm'nin altnda olan mermer tanecikleridir. Kesme ileminin suyla

yaplmas nedeniyle bu atklar direkt olarak suya karr ve lam halinde ktrme

havuzlarndan veya kek olarak artma tesislerinde depolanr. Atklar, deiik

zelliklere sahip mermer tozlarndan ve iine karan yabanc maddelerden

olumaktadr, [2].

Afyon Blgesindeki iletmelerde mermer blok ve plakalarnn kesilmesi ve

parlatlmas srasnda ortaya kan mermer tozu miktar kabaca bir tahminle ylda

minimum 125.000 ton / yl ila 150 000 ton civarndadr. Bu miktarn ou atk

olarak kalmakta ve evre kirliliine neden olmaktadr. Bu atklarn kullanm evre

kirliliinin azalmasna katkda bulunacaktr, [3].

Mermer atklarnn genel kullanm alanlar aada verildii gibidir, [3]:

Para mermer atklar;

Beton agregas,

Deme pla agregas,

Sktrlm yol zemini,

Baraj ve naatlarda dolgu malzemesi,

Demir yolu zemin malzemesi,

Paledyen-yer deme malzemesi,

Dierleri.

Toz mermer atklar;

5

Zirai kireta-Zirai toprak ve zemin ayarlayc,

Yem ve mineralli besinler,

Sva katk malzemesi,

imento retimi,

Kire retimi,

Kalsine dolomit retimi,

Cruf yapc malzeme,

Refrakter malzeme,

Asit ntrletirmede,

Cam retiminde,

Kat retiminde,

eker rafinasyonunda,

Baca gazndan kkrdn gideriminde,

Dierleri.

Tablo 1.1 Mermer ve ta ocaklarnda grsel etkinin potansiyel kaynaklar, [4]

1.Ocak Yaps

Toprak ve dekapaj yn (dkm sahas),

Kullanlamayan boyuttaki mermer artklar,

Stok alanlar,

Ocak ii nakliyat yollar ve rampalar,

Ocak basamak evleri,

Ocak ii su havuzu ve gleti,

Kullanlmayan ayna yzeyleri,

2.Hareketli Alanlar Ocak balant yollar ve ana yollar.

3.eitli Kaynaklar

Hava kirlilii (toz ve gaz emisyonlar),

Toz birikintileri,

Yollardaki amurlar,

4.Dier Kaynaklar Topografyadaki uzun srede gerekleen deiimler.

1.3 Silikoferrokrom

Silis duman, silisyum veya demir silisyum alamlarnn ergime yntemi ile

retimi srasnda elde edilen, ana bileeni 1 mden kk, kresel, amorf, cams

silis (SiO2) partikllerinden oluan, yksek dzeyde puzolanik aktiviteye sahip bir

yan rndr.

Silikon metalinin veya silikonlu metal alamlarn retimi esnasnda ortaya kan

gazn hzl soutularak younlatrlmas sonucunda elde edilen ve %85 - %98

6

kadar silis ieren amorf yapya sahip ok ince kat paracklardan oluan

malzemeye younlatrlm silis duman veya ksaca silis duman ad

verilmektedir. Bu malzeme, mikrosilis, veya silis tozu, veya silika fme gibi

isimlerle de anlmaktadr. Silis duman, amorf yapda ve ok ince taneli malzeme

olmasndan dolay ve yuksek miktarda SiO2 iermesi sebebiyle, mkemmel bir

puzolanik malzemedir.

ekil 1.1 Elektrik-ark frnnda silis duman oluumu

1.3.1 Silikoferrokrom zellikleri

Silis dumannn rengi ak griden koyu griye deien renkte olabilir. Koyuluk,

ieriindeki karbonun artmasyla artmaktadr. Silis duman su ile kartrldnda

rengi koyulamakta hatta siyaha dnmektedir.

Silis duman ok ince tlm paralar iermektedir. Paralarn byk

ounluunun boyu 0.1-0.2 m arasndadr. Bu boyut, bir Portland imentosunun

taneciklerinin ortalama boyutundan 100 kat daha kktr. Genelde 45 m eleinin

zerinde kalan malzeme boyut ustu (kaln) olarak kabul edilmektedir.

7

Kaln malzemenin silis duman iindeki yeri genellikle %6nn altndadr. Silis

dumannn zgl alan Blaine aleti ile llememektedir. Nitrojen emme yntemi

ile llen zgl yzeyi ounlukla 130.000-280.000 cm2/gr arasnda

deimektedir. Betonda kullanlan silis duman zgl yzeyi 200.000 cm2/gr

civarndadr.

Silis dumannn incelii dier malzemelerle karlatrldnda daha iyi

grlmektedir:

Silis: ~ 200.000 cm2/gr

Ttn kl: ~ 100.000 cm2/gr Uucu Kl: 4.000~7.000 cm2/gr Normal Portland imentosu: 3.000 cm2/gr

Beton iin uygun olan silis dumanlarnn zgl arlklar 2.2-2.3 arasndadr.

Silis dumannn esas bileeni kristalize olmayan amorf haldeki silistir. kinci esas

bileeni ise yanmam karbon kalntlardr. Fe2O3 icerii ise %1 ile %2

civarndadr. Al2O3, SO3, MgO, Na2O ve K2O gibi oksitler ise genelde %1den az

miktarda bulunur. Silis dumannn kimyasal zellii, retilen metalin ya da alamn

tipine gre deiebilir. Demir silikon retiminden elde edilen silis dumannn,

demir ve magnezyum ierii dier silikon metal retilen frnlardan elde edilen silis

dumannn demir ve magnezyum ieriinden daha fazladr. Tablo 2de baz tipik

silis dumanlarnn kimyasal kompozisyonu verilmitir, [5].

Tablo1.2 Silis dumannn kimyasal kompozisyonu (% olarak)

Bileen USA NORVE KANADA TRKYE

SiO2 90-93 90-96 89-95 93-95

C 1,3-2,6 0,5-1,4 2,1-4,2 0,8-1

Fe2O3 0,4-0,7 0,2-0,8 0,1-3,1 0,4-1

Al2O3 0,5-1,6 0,5-3 0,1-0,7 0,4-1,4

MgO 0,3-0,5 0,5-1,5 0,3-1 1-1,5

CaO 0,5-0,8 1-0,5 0,1-1 0,6-1

Na2O3 0,1-0,3 0,2-0,7 0,1-0,2 0,1-0,3

K2O 1-1,2 0,4-1 0,5-1,4 0,5-1

S 0,1-0,2 0,1-0,4 0,1-0,2 0,1-0,3

Ate Zayiat 1,4-2,8 0,7-2,5 2,3-4,4 0,5-1

8

1.3.2 Silikoferrokrom retimi

Teknikte ferrokrom ihtiva ettii karbon miktarna gre genel olarak 3 grupta

toplanr:

1. % 0,02 - 0,50 C dk karbonlu ferrokrom 2. % 0,50 - 4 C orta karbonlu ferrokrom

3. % 4 - 8 C yksek karbonlu ferrokrom

Dnya ferrokrom retiminin en byk ksmn Gney Afrika Cumhuriyeti

gerekletirmektedir. Gney Afrika Cumhuriyetini srayla Japonya, Hindistan,

Bamsz Devletler Topluluu, sve ve Brezilya takip etmektedir. Trkiye

ferrokrom retim kapasitesi; 10.000 tonu dk karbonlu ferrokrom olmak zere

toplam 160.000 ton olarak programlanmtr. Ancak fiili retim 90-110 bin ton

civarndadr, [6].

1.4 Wollastonit

Wollastonitin endstriyel bir mineral olarak tanmlanmas yakn zamanlarda

olmutur. Hatta II.Dnya savann sonuna kadar ekonomik anlamda mineralin

iletilmesi ile ilgili bir alma mevcut deildir. Endstriyel bir mineral olan

wollastonit, doal kalsiyum metasilikat olarak tanmlanr (CaSiO3).

Aratrmalarda kaydedilen hzl ilerleme, mineral iin pek ok endstriyel

kullanm alan dourmu ve geleneksel minerallerin yerine kullanldnda,

wollastonitin pek ok avantaja sahip olduunu kantlamtr. malat esnasnda

karm iindeki wollastonitin birletirici rol, Amerikan seramik endstrisinde

geni uygulama alanlar yaratmtr.

Wollastonit kullanm ile gelien pek ok zellikten bazlar rn mukavemetinin

artmas ve tek piirim karolarda pime sresinin nemli oranda azalmasna imkan

vermesidir.

Wollastonitin teorik bileimi % 48,3 CaO ve % 51,7 SiO2'den oluur. Ticari

anlamda deerlendirilebilen wollastonitin belli yrelerden alnan numuneleri

zerinde yaplan kimyasal analizleri Tablo 2'de gsterilmitir. Saf halde beyaz lifsi

9

grnmde olan mineral, imprteler (eitli safszlklar) nedeni ile gri ya da

kahverengi renk kazanabilir.

Jeolojik olarak; skarn zonlarnda kontak metomorfizma rn olarak, genellikle

kireta, granit kontaktlarnda oluur.

Skarnlar, magmadan kiretalarna silikat, alminyum, demir ve manganez

transferi ile olumutur. Meydana gelen reaksiyon skarn zonlarndan, silikat ya da

magmadan, silikat ve kiretandan kalsitin gelii ile gerekleir. Ksaca aada

verilen denklem ile oluum tanmlanr.

SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2

Kuvars ve kalsit, dk scaklkta (450-600oC) wollastoniti oluturur.

Wollastonit formasyonu ile CO2 yaylmndan dolay basn ykselir, bylece

reaksiyonun devam edebilmesi iin yksek scaklk ihtiyac daha da artar. Bu

srada, CO2 gaznn doal krk ve atlak zonlarna kama eiliminden dolay basn

azalr. Bu basn d ile reaksiyon dk scaklklarda devam eder. Fakat basn

ykseldiinde reaksiyon scakl birdenbire artmaz. Tersine reaksiyon ve kalsit

oluumu gerekleir.

liikli olduu dier mineraller; diyopsit (CaMgSiO2), tremolit (Ca2(MgFe)

5Si8O2 2(OH)2), grossular tipinde granat (Ca3Al2(SiO4)3) ve andradit tipi granat

(Ca3Fe(SiO4)3)'tr.

Wollastonitin oluum itibari ile kristal sistemleri farkllk gsteren iki adet

polimorfundan da bahsedilmelidir. zellikle ABD'de imento sanayii ve seramik

sanayiindeki uygulamalarda bu durum gz nne alnarak deerlendirme

yaplmaktadr.

Kalsiyum metasilikatn mevcut iki polimorfu; dk scaklk oluumlu

wollastonit ve yksek scaklk oluumlu pseudo wollastonit (bourgeoisite)'dir.

Kabullenilen minerolojik esaslara gre, dk scaklk oluumlu wollastonit x-

wollastonit, yksek scaklk oluumlu olan ise Bwollastonit olarak adlandrlr.

10

imento endstrisinde ise tam tersine bir adlandrma yaplr; buna gre yksek

scaklk oluumlu olana x-CaSiO3, dk scaklk oluumlu wollastonite ise B-

CaSiO3 ad verilir. Bylece x- ve B simgelerinin kullanm bir belirsizlie ya da

karmaaya yol at iin bundan kanlmasnda fayda vardr. Dk scaklk

polimorf oluumlarnn birbiriyle yakndan ilgili iki tipi vardr. Bunlar mineralojik

olarak, triklinik kristal sistemli olup monoklinik kristal sistemli olan da

parawollastonit olarak bilinmektedir.

11

Tablo 1.3 eitli wollastonit cevherlerinin kimyasal analizleri

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

SiO2 50.90 50.90 47.12 50.72 50.58 50.49 51.55 52.06 43.50 44.92

CaO 46.82 46.90 41.72 47.64 44.70 43.01 47.13 40.49 47.67 47.06

MgO 0.85 0.10 2.72 0.16 0.78 4.59 0.10 0.60 1.00 0.52

Fe2O3 0.64 0.55 1.60 1.08 3.32 1.28 0.63 0.05 0.16 1.18

Al2O3 0.78 0.25 Nd 0.08 0.51 0.50 0.84

MnO 0.20 0.10 Nd Nd Nd Nd 0.02 Nd Nd Nd

TiO2 0.08 0.05 Nd Nd Nd Nd 0.02 0.01 Nd Nd

CuO 0.05 - Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd

Na2O 0.08 - Trace* Nd Nd Nd 0.16 0.05 Nd Nd

K2O Nd Nd Trace* Nd Nd Nd 0.05 0.05 Nd Nd

Li2O Nd Nd Trace* Nd Nd Nd 0.04 0.01 Nd Nd

Ate

Zayiat

Nd 0.80 Nd 0.48 0.97 0.97 0.42 6.16 6.60 6.01

Toplam 100.40 99.75 93.16 100.08 100.35 99.97 100.20 99.97 99.43 99.43

nd = Belirlenmemi trace = eser * R2O3 kaydedilmitir.

1,2. Essex County, N.Y. Ticari wollastonit

3. Kern County, California, Ticari wollastonit

4,5,6. Dirbat Well, Sudan, Saf wollastonit kayac

7. Lappeenranta, S.E. Finlandiya, Saf wollastonit kayac

8. Lappeenranta, S.E. Finlandiya, Ticari wollastonit

9,10. Lappeenranta, S.E. Finlandiya, Ticari wollastonit

Monoklinik sistemde oluan parawollastonitin wollastonite dnm

mmkndr. Wollastonit oluumlar, ounlukla triklinik sistemlidir. Wonte

Somma, Vesuvius, Crestmore, California ve Csiklova-Romanya'da parawollastonit

oluumlar tanmlanmtr. ki wollastonit tipi de bazen benzer koullar altnda

kristalleerek bir arada oluum gsterirler.

ri yaprakl ktleler halinde oluan wollastonit ara sra iyi bir kristal yap

gsterir. Genellikle ine ulu gibi sivri grnml ya da kk paracklar iinde

lifli bir yapda gzlenir, [7].

12

Wollastonit seramik endstrisinde hzl piirimi salamak amacyla

kullanlmaktadr. Seramik malzemelerin retiminde enerji gereksinimini azalmakta

ve tasarruf salamaktadr. Pime sresini ksaltabilmektedir, [10]

1.4.1 Wollastonitin zellikleri

Wollastonit su ile zlebilmektedir ve eriyebilirlii 0,0095 gr/100mldir [7].

Ayn zamanda, slfirik asit, fosforik asit, sitrik asit, laktik asit ve formik asit

tarafndan zlebilmektedir, [11].

Tablo 1.4 Saf wollastonitin baz fiziksel zellikleri, [7]

Sertlik 4,5 5 Mohs

zgl Arlk 2,8 - 3,09 gr/cm3

Molekl Arl 116

Erime noktas 1540oC

Issal genleme kat says 6.5 x 106 mm /

oC

Nem ierii Max % 4

Krlma indeksi

= 1.616 1.640

= 1.628 1.650

= 1.631 1.653

Kristal sistemi Monoklinik ya da triklinik

Olaan Bulunu ekli ne ya da bak ekilli kristal agregolarndan

oluan kitleler

Polimorflar

Wollastonit (triklinik) - Dk scaklk oluumlu

Parawollastonit (monoklinik) - Dk scaklk

oluumlu

Pseudowollastonit (triklinik) - Yksek scaklk

oluumlu

Pseudo-ortorombik ya da pseudo-hekzagonal -

Yksek scaklk oluumlu

Parlaklk Cams, effaf, yar-effaf

Renk Genellikle beyaz, bazen krem ve gri

13

1.4.2 Wollastonitin Kullanm Alanlar

1.4.2.1 Seramik Sanayii

Wollastonitin ana kullanm alan seramik sanayiidir. Seramik malzemeler

retimde feldspat, kalsit, kuvars, dolomit, talk gibi hammaddeler yerine veya

seramik mamuln belirli zelliklerinin dzenlenebilmesinde Volastonit

kullanlmaktadr.

Bu sanayide volastonit shhi tesisat ve inilerde atlamay, skstrmay,

krlmay ve mamuller zerindeki isi genlesmesini nlemesi bakmndan aranan bir

katk maddesidir, [7].

Seramik amur ve srlarnda kullanla bilen volastonit, amurda eritici zellik

gstererek, onun pime scakln drr. Karbonat ieren minerallere karn

wollastonit, piirilme srasnda gaz kartmadndan, tek piirim amurlarnda

dk scaklklarda baar ile kullanlr. Ayn zamanda wollastonit amurlar

scaklk deiikliklerine kars direnlidirler, [8].

Wollastonit baka madenlerin yerini alc olarak dier malzemelere oranla daha

byk bir potansiyele sahiptir. Wollastonit kullanldnda seramik rnn gerek

plastik halde, gerekse kurutulmu halde iken dayanm ok yksektir. Wollastonit

ayrca kurumay hzlandrr, nemlilik genilemelerini asgariye indirir. Hamurdaki

miktar arttka frnlama srecinde ksalma sz konusu olduundan yaktta da

tasarruf salar, [7].

14

1.4.2.2 Boya Sanayii

Wollastonit, boya endstrisinde katk maddesi olarak kullanlr. Amerika'da

seramik sanayiden sonra en ok bu alanda tketilmektedir. Bu endstri dalnda

genellikle binalarn kaplama boyasnda; astar, emisyon boyalar ile yal ve sulu

boyalarda da kullanlmaktadr. Bu sanayide kullanlmas rengi, ubuksu zellii ve

dk ya absorpsiyonu gibi zelliklerindendir. ok parlak beyazl dolaysyla

beyaz ve renkli boyalarn elde edilmesinde kullanlr. Wollastonit boyalar, asidik

ortamlar iin uygun deildir. Wollastonit katkl boyalar dzgn bir yzey salar ve

kflenmeye kars dayankldr.

1.4.2.3 Plastik Sanayii

Wollastonit, plastik ve kauuk sanayinde yar mukavim katk maddesidir.

Sentetik wollastonit bu alanda daha ok kullanlr. Fakat doal wollastonit

genellikle sakz, lastik, suni ksele (poliretan) ve ayrca siyah olmayan deiik

lastiklerin (kauuklarn) elde edilmesinde kullanlr. Wollastonit katkl plastikler

daha az absorpsiyonu, daha dk dielektrik katsays ve daha dk viskozite

gsterir. Wollastonit isi ile sertleen, nemsiz emici, astara ve yine isi ile yumuayan

kalba ekil vermeyi iddetlendirici zellii nedeniyle plastikte kullanlmaktadr.

1.4.2.4 Andrc Olarak

Wollastonit, andrc zellii olan seramikler ve disk seklindeki bileme

taslarnn imalinde, abuk anp tkenmeyi engellemek iin kullanlr. Byle bir

karmda dayanm artar, fakat younluk deimez. En yksek dayanm byle bir

karmn 1200oC scakla tabi tutulup soutulmas ile elde edilir.

1.4.2.5 Mineral Yn Eldesinde

Wollastonit mineral yn eldesin de kullanlr. Bu kullanm iin hammadde

tlr, sonra macun haline gelene kadar suda kartrlarak 15000C'deki frnlara

gnderilir. Bu frnlarda viskoz ktleler yerine gayet ince fiberler elde edilir. Bu

fiberler bir baka blmde tabakalanr, sarlr, ambalajlanr ve ses ve isi

15

izolasyonlarnda ok geni bir uygulama alan bulur. Bu lifli yaps ve asbestin

yaratt salk sorunlar nedeniyle, asbestli ve lifli talk ikame etmek zere

kullanlr. Fakat lif boyu ve esnek olmay yznden bu grevi tam bir asbest gibi

stlenemez. Ancak lifli yaps dolgu maddesi olarak ok uygundur. Bu

uygulamasyla da asbesti ve talk ikame eder. Ayrca wollastonit asbesti portland

imentosu iin avantaj salar.

1.4.2.6 Kaplama ve Tarm lerinde

Wollastonit ayrca kaplama ve kat endstrisinde katk maddesi olarak

kullanlr. Sentetik kalsiyum silikat, toprak dzenleyici ve verim arttrc olarak

kireta yerine tarmda kullanlmaktadr. Bu nedenle wollastonitin de ayn amala

tketilebilecei dnlebilir.

1.4.2.7 Cam Sanayi

Wollastonit mineral zellii nedeniyle cam sanayin de, parlakl ve salaml

ile naylon sanayiinde kalplama islerinde kullanlabilir. Kuzey Amerika'da cam

yapmnda kireta ve kum yerine wollastonit kullanma almalar yaplmaktadr.

1936'da zellikle krlmaz ve atee dayankl cam trevlerinin elde edilmesinde

kullanlmtr.

1.4.2.8 Dier Kullanm Alanlar

Wollastonit ayrca yer ve duvar karolarnda, elektrik izolatrleri ile abrasif disk

imalinde, atee dayankl (refrakter) mamul retiminde, yapkanlarda, sulayclarda

kullanlr, [8].

16

Tablo 1.5 Kullanm zelliklerine Gre Volastonitin Mineralojik zellikleri, [7]

Kullanm Yeri stenilen zellik

Seramik kalitesi Minimum %90 wollastonit, maksimum %4 ate kayb, maksimum %0,3 Fe2O3

Seramik ve sr kalitesi Minimum %95 wollastonit, minimum %90

parlaklk

Boya yapm Minimum %90 wollastonit, %90n zerinde parlaklk

Plastik ve dolgu kalitesi Minimum %95 wollastonit, minimum %90

Parlaklk

Metalrjik kalite Minimum %80 wollastonit, %1 Al2O3

Mineral yn kalitesi Minimum 20:1 aspect oran

13

BLM K

DENEYSEL ALIMALAR

2.1 Deney Program

Hazrlama

Hammaddelerin hazrlanmas

Hammaddelerin reeteye gre kartrlmas

Eleme (400)

ekillendirme

Presleme ile ekillendirme (90 adet ubuk halinde numune; 30ardan 60, 75 ve 100 bar)

Isl ilem

900oCde 30 adet (10 adet 60 bar, 10 adet 75 bar, 10 adet 100 bar) 950oCde 30 adet (10 adet 60 bar, 10 adet 75 bar, 10 adet 100 bar) 1000oCde 30 adet (10 adet 60 bar, 10 adet 75 bar, 10 adet 100 bar)

Tekrar hazrlama

900-950-1000oCde sl ilem grm tm numunelerin ezilmesi

Eleme (1mm)

Tekrar ekillendirme

Elek altnda kalan tozlarn 100 barda presle ekillendirilmesi

Tekrar sl ilem

1200oCde 10 adet

1250oCde 10 adet

1300oCde 10 adet

18

2.2 Kullanlan Hammaddeler

Bu almada Reis Mermer At Tozu ve Antalya Ferrokrom Baca Tozu

istenilen bileiin kayna olarak kullanld. Presleme iin balayc olarak su

kullanld.

2.2.1 Reis Mermer Tozu At

Kalsiyum oksit kayna olarak kullanld (Reis Mermer Fabrikasndan temin

edilmitir). Kalsit ve dk miktarda dolomit iermektedir. 900oCde sl ilem

sonucunda CaO elde edilmektedir. Kalsine edilmi malzemenin su ile reaksiyonu

sonucu Ca(OH)2e dnm gereklemektedir. Hammaddenin bileimi Tablo 4de

verilmektedir.

Tablo 2.1 Mermer tozu atnn kimyasal bileimi

Kompozisyon Reis Mermer At (Arlka Yzde)

CaO 49,53

SiO2 0,24

MgO 2,21

Fe2O3 0,02

Ate Zayiat 48

19

2.2.2 Antalya Ferrokrom Baca Tozu

SiO2 kayna olarak kullanlmtr (Anltalya ET Elektrometalurji A..

Ferrokrom Fabrikasndan temin edildi). Amorf silika iermektedir. Malzemenin

yzey alan 22,9 m2/gdr. Hammaddenin bileimi Tablo 5de verilmektedir.

Tablo 2.2 Silika fmn kimyasal bileimi

Kompozisyon Antalya Ferrokrom Baca Tozu (Arlka yzde)

SiO2 84,9

Al2O3 2-5

Fe2O3 1-2,5

Cr2O3 1-4

CaO 1-2

MgO 4-8

C 1-1,5

S 0,5-1,3

Ate Zayiat 1,35

2.3. Kullanlan Malzemeler

Bu almada, A.K.. Mhendislik Fakltesinin atlyesinde mevcut olan elek,

terazi, pres makinesi, frn, su emme cihaz, mikroskop, XRD, nokta eme

cihaz, optik mikroskop kullanld.

20

2.4 Deney Numunelerinin Hazrlanmas

2.4.1 Reete Hazrlama

CaO + SiO2 CaSiO3 kimyasal reaksiyonu gz nne alnarak karm

hazrland. Kalsiyum oksitin (CaO) molekl arl 56 gr, silisyum dioksitin (SiO2)

molekl arl ise 60 grdr. 1:1 mol karm oran olaca iin MAlar zerinden

yaplan hesaplama ile yzde ka CaO, yzde ka SiO2 kayna gelecei belirlendi.

Kullanlacak hammadde miktar, ieriinden ziyade kullanlacak hammadde

zerinden hesapland.

900-950-1000oCde sl ilem grm numuneler ezildikten sonra 1 mm elekten

geirildi. Elek altnda kalan numuneler devam edecek ilemler iin hammadde

olarak kullanld.

2.4.2 ekillendirme

Presleme iin hazrlanm olan toz numune su ile homojen bir ekilde

kartrld. Su bir sprey yardmyla srekli kartrlan toz karmnn stne

pskrtme ilemi ile eklendi. Suyun homojen daldna emin olunduktan sonra

kalba aktarld. 60-75-100 barda presleme ilemi yapld.

900-950-1000oCde sl ilem grm numunelerin preslemesi de yukarda

bahsedilen ekilde 100 barda* yapld.

*Kullanlan pres makinesi iin presleme basnc hesaplamas aadaki formle

gre hesaplanmaktadr.

Presleme basnc (kg/cm2) = Gsterge basnc (bar) x (Piston yzey alan (cm2) /

Numune yzey alan (cm2)

Piston yzey alan =

Numune yzey alan =

21

2.4.3 Isl lem

ekillendirilmi olan numuneler sl ilem iin kullanlan frna yerletirildi. 900-

950-1000oCdeki sl ilemler kuyu frnda gerekletirildi. Resim 1 ve 2de

kullanlan frn grlmektedir.

900-950-1000oCde sl ilem grm numunelerin ekillendirilmesiyle elde

edilen numuneler de 1200-1250-1300oCde A.K.. laboratuvarnda bulunan

Protherm marka frnda sl ilem gerekletirildi

Frnlarn alma rejimi 5oC/dakika s art ve istenilen scaklkta 2 saat

bekletme olarak uyguland. Frnlarn kapa kapal bir ekilde 12 saat bekletilerek

soumaya alnd. Frnlarn alma rejimi aadaki Grafik 1 ve 2de

grlmektedir.

2.5. Karakterizasyon

2.5.1 Nokta Eme Testi

A.K.. Metalik Laboratuvarnda bulunan, nokta eme cihaz ile test

gerekletirildi.

2.5.2 Gzenek Miktar Tayini

nokta eme cihaznda krlan numunelerin paralar ile su emme ilemi

gerekletirildi.

Su emme testi Wisebath marka, suyu 120 Cye kadar stabilen scaklk kontroll

su emme cihaznda yaplmtr. Daha sonra Arimet yntemiyle, numunelerin ak-

kapal gzeneklerinin hesaplanabilmesi iin, arlk verileri elde edilmitir.

2.5.3 XRD Analizi

22

1200-1250-1300oCde sl ilem grm numunelerden 1er adet numune XRD

analizine tabi tutuldu. XRD analizi A.K.. TUAMda bulunan XRD cihaz ile

yaplmtr.

2.5.4 Optik Mikroskop ile Yzey Grnts

1200-1250-1300oCde sl ilem grm numunelerin, optik mikroskopta 50xde

ve 100xde grntleri fotorafland. Optik mikroskopun (Olympus BX51M) optik

ve polarize modlarnda, 50X ve 100X bytmede mikro yaps incelendi.

28

BLM

DENEYSEL SONULAR

3.1 Optik Mikroskop nceleme Sonular

Optik mikroskopun (Olympus BX51M) optik ve polarize modlarnda, 50X ve

100X bytmede mikro yaps incelendi.

ekil 3.1 de 1200oCde sl ilem grm numunenin enine kesitinin optik

mikroskop grnts verilmitir. Numune 50X ve 100x bytmede fotorafland.

(a) (b)

ekil 3.1 Optik mikroskop sonular (a) 50x bytme (b) 100x bytme

ekil 3.2de 1250oCde sl ilem grm numunenin enine kesitinin optik

mikroskop grnts verilmitir. Numune 50x ve 100x bytmede fotorafland.

24

(a) (b)


ekil 3.3de 1300oCde sl ilem grm numunenin enine kesitinin optik

mikroskop grnts verilmitir. Numune 50x ve 100x bytmede fotorafland.

(a) (b)


25

Optik mikroskop grntleri deiken olan scakln etkisini gstermektedir.

Scakln artmasyla koyu ksmlarn byd net ekilde belli olmaktadr.

3.2 Su Emme Testi Sonular

3.2.1 Grnr Porozite

Grnr porozite deerlerinin sonucu Tablo 3.1de verilmitir. Isl ilem ile

deiimi Grafik 3.1de verilmitir.

Tablo 3.1 Grnr porozite sonular

Scaklk Grnr porozite

1200oC 65,45

1250oC 64,73

1300oC 61,76

Grafik 3.1 Grnr porozitenin scakln etkisiyle deiimi

Scakln artmasyla grnr porozitenin artt grlmektedir. Scakln art

tanelerin birbirine yaklamasna neden olmu ve gzenekleri kapatmtr.

1200; 65,45

1250; 64,73

1300; 61,76

1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320

Scaklk; Grnr porozite

26

3.2.2 Grnr Younluk

Grnr younluk deerlerinin sonucu Tablo 3.2de verilmitir. Isl ilem ile

deiimi Grafik 3.2de verilmitir.

Tablo 3.2 Grnr younluk sonular

Scaklk Grnr younluk (gr/cm3)

1200oC 2,859

1250oC 2,849

1300oC 2,877

Grafik 3.2 Grnr younluun scakln etkisiyle deiimi

1200oCden 1250oCye art sonras grnr younlukta d grlmektedir.

Scakln artmasyla kapal gzenekteki art buna sebep olmaktadr. Scakln

1300oCye kyla grnr younluun art grlmektedir.

1200; 2,859

1250; 2,849

1300; 2,877

1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320

Scaklk; Grnr younluk

27

3.2.3 Bulk Younluu

Bulk younluu sonular Tablo 3.3te verilmektedir. Isl ilem ile deiimi

Grafik 3.3te verilmektedir.

Tablo 3.3 Bulk younluu sonular

Scaklk Bulk younluu (gr/cm2)

1200oC 0,988

1250oC 1,005

1300oC 1,100

Grafik 3.3 Bulk younluunun scakla bal deiimi

3.2.4 Su Emme Testi Sonular

Su emme testi sonular Tablo 3.4te verilmektedir. Isl ilem ile deiimi Grafik

3.4te verilmektedir.

1200; 0,988

1250; 1,005

1300; 1,1

1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320

Scaklk; Bulk younluu

28

Tablo 3.4 Su emme testi sonular

Scaklk Su emme (%)

1200oC 66,28

1250oC 64,47

1300oC 56,35

Grafik 3.4 Su emmenin scakla bal deiimi

Su emme miktarnn scakln artyla artt grlmektedir. Daha yksek

scaklkta sl ilem gren numunelerin gzenek miktar ve bykl

azalmaktadr; bu durum su emme miktarn azaltmtr.

3.3 Nokta Eme Testi Sonular

nokta eme testi sonular Tablo 3.5te verilmektedir. Isl ilem ile deiimi

Grafik 3.5te ve 3.6da verilmektedir.

1200; 66,28

1250; 64,47

1300; 56,35

1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320

Scaklk; Su emme

29

Tablo 3.5 nokta eme testi sonular

Scaklk Maksimum Yk (N) Maksimum Stres

(N/mm2)

1200oC 25,00 0,30739

Standart S: 3,6647 Standart S: 0,0527

1250oC 33,125 0,42189


1300oC 45,938 0,65592


Grafik 3.5 Maksimum ykn scakla bal deiimi

Scakln artyla maksimum yk miktarlarnda ykselme grlmektedir. Su

emme deneylerinin sonularnda grlen gzenein azalmas durumu

numunelerinin dayanmn arttrmtr.

1200; 25

1250; 33,125

1300; 45,938

1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320

Scaklk; Mak. yk

30

Grafik 3.6 Maksimum stresin scakla bal deiimi

Scakln artyla maksimum stres miktarlarnda ykselme grlmektedir. Su

emme deneylerinin sonularnda grlen gzenein azalmas durumu

numunelerinin dayanmn arttrmtr.

3.4 XRD Analizi Sonular

ayr scaklk iin XRD analizinin sonular Resim 3.1de verilmektedir.

1200oC iin XRD analizi sonular Resim 3.2de, 1250oC iin Resim 3.3te, 1300oC

iin Resim 3.3de grlmektedir.. Ayrca psidowollastonit faznn Resim 3.4te,

wollastonitin Resim 3.5te XRD kart grlmektedir.

1200; 0,30739

1250; 0,42189

1300; 0,65592

1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 1320

Scaklk; Mak. Stres

31

Resim 3.1 1200-1250-1300oCde sl ilem grm numunelerin XRD analiz sonular

Resim 3.2 1200oC iin XRD analizi sonular

32



33

Resim 3.5 Psidowollastonit XRD kart

Resim 3.6 Wollastonit XRD kart

1200-1250-1300oC scaklklarnda sl ilem grm numunelerin hepsinde

psidowollastonit, wollastonit ve kristobalit fazlar grlmtr. 1250oCye ve

1300oCye kldnda psidowollastonit ve wollastonit pik iddetlerinin ykseldii,

bununla birlikte kristobalit pik iddetlerinin dt grlmektedir.

34

BLM DRT

SONULAR

Bu almada silikaferrokrom ve mermer tozu atndan oluan toz

karmndan sentetik wollastonit retimi denenmitir.

lk aamada 900-950-1000oC scaklklarda yaplan sl ilem yetersiz

geldii gzlemlenmitir. Isl ilem grm numuneler zamanla

atlayarak dalmtr. Reaksiyona girmeyen periklas haldeki CaO,

havadaki H2O ile reaksiyona girerek Ca(OH)2e dnmtr. Bu

dnme sonras blgesel hacimsel genlemeler numunelerin

dalmasna sebep olmutur.

1200-1250-1300oC scaklklarda yaplan sl ilem sonucunda herhangi

bir sorun yaanmamtr ve oluan fazlar deneysel sonular ksmnda

verilmitir.

Tamamen wollastonit faznn grlmemesi konusunda iki temel sebep

olduu dnlmektedir. Bunlardan birincisi daha yksek bir scaklk

gerektirmesi, dieri ise karm oranlar sonucunda SiO2 bileiminin

fazla gelmi olma ihtimalidir.

35

Kaynaklar

1. AKBULUT, H. & GRER, C, 3 Haziran 2003. Recycle-Geri Dnm, 5

Haziran Dnya evre Gn Etkinlikleri, Afyon Ticaret ve Sanayi Odas, Afyon

2. NAL, O., KBC, Y., 2001., Mermer Tozu Atklarnn Beton retiminde

Kullanlmasnn Aratrlmas, Trkiye III.Mermer Sempozyumu Bildiriler

Kitab, Afyon

3. tr.wikipedia.org, 15 Austos 2010, Mermer Atklarnn Deerlendirilmesi

4. AKBULUT, H., GRER, C., 2006, Atk Mermerlerin Asfalt Kaplamalarda

Agrega Olarak Deerlendirilmesi, MO Teknik Dergi 3943-3960, Yaz 261

5. BEYCOLU, A., DOAN, D., AKIR, C., SUBAI, S., BAYT, C.,

2010, Silis Dumannn Beton Teknolojisinde Kullanm, MYO-OS 2010-

Ulusal Meslek Yuksekokullar Orenci Sempozyumu, Dzce

6. BULUT, ., 2006 Ferrokrom Ark Frn Baca Tozunun evresel

Karakterizasyonu ve Stebilizasyonu evre Mhendislii, Fen Bilimleri

Enstits, Frat niversitesi

7. DPT, 2001, Endstriyel Hammaddeleri Sekizinci Be Yllk Kalknma Plan

Madencilik zel htisas Komisyonu Raporu, 2611 K622 Ankara

8. AAOLU, M., 2006, B2O3 Katksnn Sentetik Wollastonit retimi zerine

Etkilerinin Aratrlmas, Afyon Kocatepe niversitesi, Afyon

9. NOUR, W. M. N., MOSTAFA, A.A., IBRAHM, D. M., 2006, Recycled

Wastes As Precursor For Synthesizing Wollastonite, Department of Ceramics,

National Research Center, Department of Biomaterials, National Research

Center, Cairo, Egypt

10. KARA, A., CaCO3-SiO2 Karmlarndan Sentetik Wollastonit retimi

Yksek Lisans Tezi Anadolu niversitesi Fen Bilimleri Seramik Mhendislii

Ana Bilim Dal, Eskiehir

11. www.nycominerals.inc 25.05.2013

Documents

Mermer Tozu Atiği Ve Si̇li̇koferrokrom Baca Tozundan Senteti̇k Wollastoni̇t Üreti̇mi̇