FEN B MLER ENST TÜSÜ
GÖCEKLER (MUT-MERS N)
MANYEZ TLER N MERAM (KONYA)
MANYEZ TLER LE KAR ILA TIRILMASI
Samet SÖZAL YÜKSEK L SANS TEZ Maden letme Anabilim Dal
Temmuz -2011 KONYA Her Hakk Sakl r
Samet SÖZAL taraf ndan haz rlanan “Göcekler (Mut-Mersin) Manyezitlerinin Meram (Konya) Manyezitleri le Kar la lmas ” adl tez çal mas 04/07/2011 tarihinde a daki jüri taraf ndan oy birli i ile Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Maden letme Anabilim Dal ’nda YÜKSEK L SANS olarak kabul edilmi tir.
Jüri Üyeleri mza
Ba kan
Yrd.Doç.Dr. Adnan DÖYEN
Dan man
Prof.Dr. Veysel ZEDEF
Üye
Yrd.Doç.Dr. brahim ÇINAR
Yukar daki sonucu onaylar m.
Prof. Dr. Bayram SADE FBE Müdürü
Bu tezdeki bütün bilgilerin etik davran ve akademik kurallar çerçevesinde elde edildi ini ve tez yaz m kurallar na uygun olarak haz rlanan bu çal mada bana ait olmayan her türlü ifade ve bilginin kayna na eksiksiz at f yap ld bildiririm.
DECLARATION PAGE
I hereby declare that all information in this document has been obtained and presented in accordance with academic rules and ethical conduct. I also declare that, as required by these rules and conduct, I have fully cited and referenced all material and results that are not original to this work.
Samet SÖZAL Tarih:
iv
YÜKSEK L SANS TEZ
GÖCEKLER (MUT-MERS N) MANYEZ TLER N MERAM (KONYA)
MANYEZ TLER LE KAR ILA TIRILMASI
Samet SÖZAL
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Maden letme Anabilim Dal
Dan man: Prof. Dr. Veysel ZEDEF 2011,97 Sayfa
Jüri
Dan man: Prof. Dr. Veysel ZEDEF Yrd. Doç. Dr. Adnan DÖYEN Yrd. Doç. Dr. brahim ÇINAR
Bu çal mada; magnezyum elementi ve manyezit cevheri, ülkemiz manyezit yataklar ve rezervleri, manyezit üretim yöntemleri, Konya-Meram manyezitleri ve Mersin-Mut manyezitlerinin jeolojik, fiziksel ve kimyasal özellikleri, bu iki bölgeden al nan manyezitler ile haz rlanm tu lalar n mukayesesi ve manyezit tu las üretimine yönelik fabrika kurulumu fizibilite çal malar ile ilgili literatür ve laboratuar çal mas yap lm r. Ayr ca bu çal mada ham manyezitin do ada nas l bulunaca ndan, arama, i letme, zenginle tirme yöntemleri, sinterlenmesi, manyezit tu la imalat , uç ürün refrakterlik testleri ve metotlar na kadarki uygulamalar, ortalama maliyetler, süreçler hakk nda ara rmalar yap lm r.
Sonuç olarak elde edilen veriler; Konya-Meram manyezitleri ile haz rlanan tu lalar n ortalama gözenek hacmi 8,7 cm3, porozite oran %10 ve tabii yo unlu u 3.01 gr/ cm3, Mersin-Mut manyezitleri ile haz rlanan tu lalar ise gözenek hacmi ortalama 11,35 cm3, porozite oran %13.75 ve tabii yo unlu u ise 3.01 gr/cm3 olarak tespit edilmi tir. Porozite oranlar aras nda fark n sebebi kimyasal analizde görüldü ü üzere de ik de erlerdeki kalsiyum oksitten kaynakl oldu u dü ünülmektedir. Bunun yan s ra yo unluklar n e it olmas da tu lalardaki muhtelif yüzdelerde bulunan bile ik MgO, Fe2O3 ve CaO oranlar n poroziteden kaynakl kay plar dengelemesidir.
Nitekim tu lalar aras nda çok büyük farkl lar olmad gözlemlenmi tir.
v
MS THESIS
COMPARE OF GOCEKLER (MUT-MERSIN) MAGNESITES AND MERAM (KONYA) MAGNESITES
Samet SÖZAL
THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF SELÇUK UNIVERSITY
THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE MINING ENGINEERING Advisor: Prof. Dr Veysel ZEDEF
2011,97 Pages Jury
Advisor Prof. Dr. Veysel ZEDEF Asst. Prof. Dr. Adnan DÖYEN Asst. Prof. Dr. brahim ÇINAR
In this study, magnesium element and magnesium ore, magnesite reserves and deposits of our country, magnesite productio n methods, geological, physical and chemical properties of Konya -Meram magnesites and Mersin - Mut magnesites, comparison of two bricks which are made of the magnesites of these two different areas, relavant literature and laboratory studies concerning the feasibility studies of a factory producing magnesite brick were conducted. Also, the studies concerning how to search raw magnesite in the nature, prospecting, processing, ore dressing methods, sintering, magnesite brick production, applications up to the refractoriness tests and methods of end product, the average costs and studies about the process were carried out.
As a result,the data obtained is showing that the the bricks produced by Konya-Meram magnesites have average pore volume of 8,7 cm3, %10 porosity and 3,1 gr/cm3 density, on the other hand the bricks produced by Mersin-Mut magnesites have average pore volume of 11,35 cm3, %13,75 porosity and 3,1 gr/cm3 density. The reason of the difference between these two porosity values is believed to be the calcium oxide which is determined in the chemical analysis. In addition, various percentages of MgO, Fe2O3 ve CaO in the bricks cover up the loses occuring because of the porosity,
so the two densities are determined as equal. In fact, it was observed that there were no big differences between these two bricks.
vi
Can m Annem, Babam ve Abim Sami, çok te ekkür ederim. Bölüm ba kan z Prof. Dr. M. Kemal GÖKAY’ a, dan man Hocam, Prof. Dr. Veysel ZEDEF’e ve di er bölüm Hocalar ma, her konuda hiç çekinmeden yard mlar esirgemeyen Abim ve Hocam Yrd. Doç. Dr. Tevfik A AÇAYAK’a, katk lar ndan dolay meslekta lar m, Ömer KILIÇ ve Serdar ATABAY’a, dostlar m Mehmet SERT, Bar SERT ve A.Selçuk YILMAZ’a, Konya Krom Magnezit A. . sat ve pazarlama sorumlusu Cem SAPAN’a, Bengüzar M Han ma ve sonrada bu stresli evrede yan mda olan tüm arkada lar ma te ekkürü borç bilirim.
Samet SÖZAL KONYA-2011
vii
ÖZET ...iv
ABSTRACT...v
ÖNSÖZ ...vi
NDEK LER ...vii
1. G ...1
2. MANYEZ T...2
2.1. Do adaki Bulunu u...3
2.2. Magnezyum Kullan m Alanlar ...3
2.2.1. Metalik magnezyum kullan m alanlar ...4
2.2.2. Magnezyum bile iklerinin kullan m alanlar ...4
2.3. Manyezit cevheri hakk nda genel bilgiler ...5
2.3.1. Manyezit cevherinin mineralojisi ...6
2.3.2. Manyezit cevherinin olu umu ve yataklanmas ...7
2.3.2.1. ri kristalli (spatik) manyezit yataklar ...9
2.3.2.2. Kriptokristalen (amorf - jel) manyezit yataklar ...9
2.3.2.3. Damar ve a sal damar ekilli yataklanmalar ...11
2.3.3. Manyezit cevherinde aranan özellikler ...12
2.3.4. Manyezit cevheri arama yöntemleri...13
2.3.5. Manyezit üretim yöntemleri ve zenginle tirilmesi...13
2.3.5.1. Manyezit cevherinin üretimi ...13
2.3.5.2. Manyezit cevherinin zenginle tirilmesi ...14
2.3.5.2.1. Elle ay klama (tavuklama) (hand sorting) ...15
2.3.5.2.2. Otomatik ay rma (automatic sorting) ...15
2.3.5.2.3. A r ortam ay rmas (heavy media separation)...15
2.3.5.2.4. Magnetik ay rma (magnetic separation)...16
2.3.5.2.5. Flotasyonla (yüzdürerek) zenginle tirme ...16
2.3.5.2.6. Kümelendirme ve flokulasyon (aglomerasyon)...17
viii
3.1. Refrakter Sanayii ve Tarihçesi ...18
3.2. Refrakter Malzemelerin Tan ve S fland lmas ...19
3.2.1. Refrakter malzeme tan ...19
3.2.2.Özel tip refrakterler...20
3.2.3. Bazik refrakter malzemeler ...22
3.2.3.1. Manyezit ...23
3.2.3.2 Manyezit-krom...25
3.2.3.3 Manyezit – karbon...26
3.2.3.4 Ziftli – zift emprenye ...27
4. TÜRK YE’DE MANYEZ T ...28
4.1. Önemli Yataklar ...28
4.2. Rezervler ...29
4.3. Rezervlerin Kalite ve Standartlara Göre S fland lmas ...30
4.4. Üretim ...31
5. KONYA-MERAM MANYEZ TLER ...32
5.1. Konya-Meram Manyezitleri...32
5.1.1. Çay rba -Meram ofiyoliti ...33
5.1.2. Steril serpantinit (s ...34
5.1.3. Manyezitli serpantinit (sm...34
5.1.4. Silisle mi serpantinit (ss ...34
6. KONYA ATE TU LASI PROJES ...36
6.1. Genel Tan m ...36
6.2. Projenin Vüsati ...36
6.3. Ham Madde ve Yard mc Madde Durumu ...37
6.4. Ham Maddeler ve Spesifikasyonlar ...38
6.4.1. Manyezit ...38
6.4.2. Kromit ...39
6.5. Sinter Tesisi...41
6.6. ekillendirme ...42
ix
6.10. Tesisin Millî Ekonomi Yönünden Faydalar ...44
7. TEKN K ESASLARI LE MANYEZ T TU LA ÜRET ...45
7.1. Do al Magnezit Sinteri...45
7.2. Fused MgO Sinteri...46
7.3. Fraksiyonlar n Tart , Mikserde Kar rma ...47
7.4. Preslerde ekillendirme ...49
7.5. Kurutma ...50
7.6. Pi irme (Is l lem...50
7.7. Magnezit Karbon Tu lalar ...51
7.8. Kalite Kontrol / Paletleme / Ambalajlama ...52
8. MATERYAL VE YÖNTEM ...56
8.1. Mersin-Mut Manyezitleri...56
8.1.1.Ula m ...56
8.1.2. Ocak adresi ...58
8.1.3. Jeoloji ...58
8.2. Ana Manyezit Oca ...59
8.2.1.Görü ve öneri ...60
8.2.2. Rezerv ...61
8.3. Kuru Dere Sa ve Sol Kenar ndaki Manyezit Yataklar ...62
8.4.Yeni Aç lacak Ocak ...62
8.5. Sahan n Do u k sm ndaki Manyezitler...63
8.5.1. Ula m ...63
8.5.2. Jeoloji ...63
8.5.3. Rezerv ...64
8.6. Refrakter Test Metotlar ve Tan mlar ...65
8.6.1. ekilli refrakter malzemelerde porozite, yo unluk ve su emme miktar tespiti ...65
8.6.2. So ukta bas nç mukavemeti (sbm) ...69
8.6.2.1. Nokta yükleme deneyi ...70
x
9. ARA TIRMA SONUÇLARI VE TARTI MA ...74
10. SONUÇLAR VE ÖNER LER...76
KAYNAKLAR ...77
EKLER ...78
1. G
Ülkemiz dünyan n en kaliteli do al manyezit yataklar na sahiptir. Ülkemizde üretilen jel tipi manyezitler gerek ham cevher olarak, gerekse yar mamul (sinter ve refrakter harc ) olarak uzun y llar çe itli ülkelerin geni talep alan nda kalm r. Ancak son y llarda ülkemiz manyezit ocaklar pazar bulamama nedeniyle i letilemez hale gelmi tir. Bunun temel nedeni, manyezit cevherinin en önemli kullan m alan olan refrakter sektöründeki krizdir. Manyezit üretimi; cevherle medeki büyük belirsizlik, tip ve kalite de iklikleri, yat n en önemli unsurlar ndan olan i makineleri için ba lanan sermayenin büyüklü ü, ülkemiz akaryak t fiyatlar ndaki cevher sat gelirine göre yüksek fiyatland rma, nakliyede karayollar na ba ml n olu turdu u yüksek maliyetler gibi nedenlerden dolay geli me gösterememektedir. Ancak manyezit maden oca i letmecisi irketler, bünyelerinde bulundurduklar maden sahas n rezervinden ve cevherin ortalama kalitesinden emin olduklar takdirde, ham manyezitin sinterle tirilmesi ve akabinde pazara girmesi durumunda hem art katma de er sa layacak hem de uç ürüne yakla kça verimlilikte artacakt r. Bu ba lamda uzun llard r Ülkemiz a r sanayi sektöründe varl ve kalitesi kan tlam olan Konya Krom Magnezit irketine ait manyezit ocaklar ve bu ocaklardan temin edilen cevher ile preslenmi manyezit tu lalar ile Mut bölgesindeki manyezit ocaklar ve yine bu ocaklardan al nan tüvenan cevher ile üretilmi tu lar n mukayesesi yap lm ve bu veriler nda bir sonuç elde edilmeye çal lm r.
2. MANYEZ T
Manyezit minerali olu umu itibariyle çok çe itlilik göstermektedir. A daki Çizelge 2.1. de baz manyezit mineralleri verilmi tir.
Çizelge 2.1. Magnezyum mineralleri (Maden Mühendisleri Odas , 1975). Mineral simleri Kimyasal Formülü Mineral smi Kimyasal Formülü Karnalit Bisoffit Tahihidrit Periklas Selait Spinel Grubu Brusit Manyezit Dolomit Ankerit Artinit Hidromanyezit Epsomit Asarit Borasit Ludvigit Huntit KCl.MgCl2.6H2O MgCl2.6H2O 2MgCl2.CaCl2.12H2O MgO MgF2 MgAl204 Mg(OH)2 MgCO3 MgCa(CO3)2 (Mg.Fe)Ca(CO3)2 Mg2(CO3)(OH)2.3H2O Mg5(CO3)4(OH)24H2O MgSO4.6H2O MgHBO3 5MgO.MgCl2.7B2O3 (Mg.Fe)2 Fe(BO3)O2 Mg3Ca(CO3))4 Forsterit Olivin Hümit Pirop Enstatit Tremolit Aktinolit Sepiyolit Poligorskit Talk Serpantin Flokopit Penin Vermikülit Kainit Polihalit Mg2SiO4 (Mg.Fe)2 SiO4 Mg7(SiO4)3(OH).F2 Mg3Al2(SiO4)3 MgSiO3 Ca2Mg5(Si4O11)2(OH)2 Demirli tremolir Mg2Si4O11.H2O.nH2O Su içeren silikatlar Mg3(Si4O10)(OH)2 Mg6Si4O10(OH)3 Mg’lu mika Mg’lu mika Mg’li kil KCl..Mg.SO4 11/4H2O K2SO4.MgSO4.2CaSO4.2H2O
Metamorfik kayaçlardaki ortalama magnezyum oranlar da oldukça de ik bir durum göstermektedir. Genel olarak, Çizelge 2.2'den de görülebilece i gibi, metamorfizma iddeti artt kça, kayaçlardaki magnezyum oran da artmaktad r. Ancak gnayslarda daha az iddetli bir metamorfizma ürünü olan mika istlere nazaran daha yüksek magnezyum oranlar na rastland belirtmek gerekir. Magnezyumun metamorfizma olaylar kar ndaki bu de ik davran n nedeni henüz kesinlik kazanmam r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Çizelge 2.2. Metamorfik kayaçlardaki ortalama Mg oranlar (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Kayaç Türü Mg (%) Yazar Kil Killi istler Fillat 1.34 1.74 1.36 Clarke (1924) Nanz (1953) Simonen (1953) Mika istler 2.40 Simonen
(1953) Sillimanit
Gnays
1.56 Simonen (1953)
Çizelge 2.3'de tortul kayaçlardaki magnezyum da verilmektedir. Bu kayaç grubu içerisinde, en yüksek magnezyum oranlar na do al olarak karbonatlarda rastlan lmaktad r. Bu kayaçlar içerisinde % 21,7 oran nda MgO içeren dolomitler bulunmaktad r. Normal karbonatlarda ortalama % 4,7 MgO'e rastlan rken, derin deniz karbonatlar nda bu oran n % 0,4'e kadar dü tü ü bilinmektedir. Yüksek bas nç alt nda kalsit olu umunda, magnezyumun kristal kafesine daha güç yerle ti i görülmektedir. Öte yandan magnezyumun, tatl su-deniz suyu geçi ortam n geçi elementi oldu u da belirtmek gerekir.
Çizelge 2.3. Tortul kayaçlardaki ortalama Mg oranlar (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Kayaç Türü Mg (%)
Killi istler
Killi istler + Killer
0.7 1.5
Karbonatlar 1.34
Derin Deniz Karbonatlar Derin Deniz Killeri Kumta lar
4.7 0.4 2.1
2.1. Do adaki Bulunu u
Magnezyum elementinin do ada as l bulunu ekli, dolomit {(Mg,Ca)CO3} ve manyezit (MgCO3 )’dir. Dolomit ve manyezit suda çözünmeyen minerallerdir. Ayr ca suda çözünen Kainit (KCl.MgSO4,3H2O), önit {K2SO4.MgSO4.6H2O} ve Karnalit
(MgCl2.KCl.H2O)'de magnezyum elementini bünyesinde bulunduran minerallerdir. Bundan ba ka magnezyum kar k silikatlar eklinde Talk' ve Amyant' olu turur. Deniz suyunda %0,11 kadar Mg 3 iyonu vard r. Sofra tuzunun nemli yerlerde slanmas bunun içinde nemi bünyesinde tutan MgCl2'ün bulunu undan ileri gelir (Güney ve
Önal, 1999).
2.2. Magnezyum Kullan m Alanlar
Magnezyumun kullan m alanlar genellikle metalik magnezyum ve magnezyum bile ikleri eklinde olmaktad r.
2.2.1. Metalik magnezyum kullan m alanlar
Dü ük özgül a rl , kolay i lenebilmesi, dökümde kolay ekil verilebilmesi, yüksek mukavemeti nedeniyle metalik magnezyum, endüstrinin k ymetli bir malzemesi haline gelmi tir. Her geçen y l kullan m oran artmaktad r. Metalik magnezyumun kullan m alanlar u ekildedir;
Redüktan olarak, tetraklorit yöntemine göre titan eldesinde, her ton titan üretimi ba na 1,2 ton metalik magnezyum tüketilmektedir. Ayn ekilde berilyum, zirkonyum ve uranyum üretiminde de bu özelli inden faydalan lmaktad r. Ayr ca organik kimyada çe itli bile iklerin alkole dönü ümünde magnezyum redüktan özelli i ile önemli bir rol oynamaktad r (Güney ve Önal, 1999).
Kimyasal davran özelliklerinden dolay , kuru pil yap nda, koruyucu anot olarak, oldukça önemli bir oranda tüketilmektedir (Güney ve Önal, 1999).
Matbaac kta, piroteknikte ala m elementi olarak kullan lmaktad r. Dü ük özgül a rl nedeniyle özellikle otomotiv, uçak ve uzay araçlar yap nda kullan lmaktad r. Örne in uçak toplam a rl n %20-30'u metalik magnezyumdan olu maktad r (Güney ve Önal, 1999).
2.2.2. Magnezyum bile iklerinin kullan m alanlar
Endüstride kullan lan toplam magnezyumun %90' ndan fazlas , magnezyum bile ikleri eklinde olmaktad r. Bu alan içinde en önemli bölümü de sinter manyezit ile sinter dolomit olu turmaktad r. Bu iki önemli ara maddenin en önemli tüketicileri demir ve çelik endüstrileridir. Demir ve çelik endüstrisinde, sinter manyezit yüksek f n kaplamalar nda kullan lmaktad r. Dünyada üretilen her ton çelik için yakla k 13,6 kg metalik magnezyuma e de er manyezit ve dolomit kökenli refrakter malzeme tüketilmektedir (Güney ve Önal, 1999).
Magnezyum bile iklerinin en önemli kullan m alanlar Çizelge 2.4'de verilmektedir. Çizelge 2.4'den de izlenebilece i gibi manyezit ve magnezyum bile ikleri tar m sektöründen ba layarak, kimya ve metal endüstrisini kapsayan çok geni bir kullan m alan bulunmaktad r. üphesiz en önemli kullan m alan , refrakter sanayidir. Bunu %6 ile kauçuk sanayi izlemektedir. Kauçuk sanayinde magnezyum, kostik magnezya olarak tüketilmekte ve stabilizatör ve vulkalizator olarak kullan lmaktad r.
Çizelge 2.4. Magnezyum bile iklerinin kullan m alanlar (Güney ve Önal, 1999). Magnezyum Bile ikleri Kulan m Alanlar
Çökelti Magnezyum Karbonat zolasyon, abrasiv malzeme üretimi, pigment ve boyalarda, cam, mürekkep üretimi, seramik malzemeler, kimya ve gübre sanayinde.
Magnezyum Hidroksit eker rafinasyonun, ilaç endüstrisi, magnezyum oksit eldesi.
Magnezyum Klorür Metalik magnezyum eldesi, magnezyum
oksit elde etmekte.
Magnezyum Sülfat laç, boya, gübre endüstrisi ile patlay madde ve kibrit elde etmekte.
Metalik Magnezyum Alüminyum ve magnezyum ala mlar nda, uçak makine alet yap nda kullan r.
Periklas ise, elektrik ocaklar nda ve ev e yalar nda izolasyon malzemesi olarak kullan lmaktad r. Ancak bu alanda kullan lan periklas n bor içermemesi gerekmektedir. Bor içermesi durumunda periklas n izolasyon özelli i kaybolmaktad r. Bu nedenle de izolason alan nda kullan lacak periklas n jel manyezit kökenli olma zorunlulu u bulunmaktad r (Güney ve Önal, 1999).
Kostik magnezyan n di er bir kullan m alan , uranyum cevherlerinden uranyum oksit elde edilmesinde absorban ve katalizatör olarak kullan lmas r. Toplam magnezyum üretiminin % 9'u metalik magnezyum eldesinde kullan lmaktad r. Ancak metalik magnezyum eldesi daha çok deniz göl sular ile sondaj eriyiklerinden elde edilen magnezyum tuzlar ndan yap lmaktad r (Güney ve Önal, 1999).
Saf magnezyum karbonat iyi bir izolatör olarak bilinmektedir. Özellikle kazan ve boru kaplamalar nda kullan lmaktad r. Ayr ca ilaç ve kozmetik endüstrisinde de tüketilmektedir. Kâ t endüstrisinde son y llarda magnezyum bile ikleri lehine önemli geli meler olmu tur. Kâ t hamuru eldesinde kalsiyum sülfit yerine, magnezyum sülfit tercih edilmektedir. Zira, magnezyum sülfit, kalsiyum sülfitin tersine, proses içinde çok az kay pl bir kapal devre yaparak maliyeti dü ürmektedir (Güney ve Önal, 1999).
2.3. Manyezit Cevheri Hakk nda Genel Bilgiler
Manyezit; formülü MgCO3 olup, teorik olarak bile iminde %52.3 CO2, %47.7 MgO ve çok az miktarda Fe2O3 bulunan, sertli i 3,4–4,5 aral nda, özgül a rl 2,9– 3,1 olan bir mineraldir. Rengi beyaz, sar , gri veya kahverengi aras nda de ir. Tabiatta
kriptokristalen (jel/amorf) ve kristalen (iri kristalli) olmak üzere iki ekilde bulunur. Sert ve karma k bir mineral olup, serpantin veya benzeri kayaçlar n alterasyon ürünüdür. Konkoidal karakterde olup (kriptokristalen tipi) opal veya kalsedon ihtiva eder. Kriptokristalen, genellikle saf olarak bulunmakla beraber, bir miktar demir, kireç, alümin ve pek az serbest silis kar olabilir. Cevherin kalitesi de içerdi i bile iklerin miktarlar na göre artar ya da azal r (Y ld z ve Erdo an, 1995).
Kalsit ve dolomitte oldu u gibi, manyezit nca CO2 içeri ini kaybetmekte ve dekompoze olmaktad r. Manyezit 700°C ile 1000°C aras nda lmas yla kostik kalsine manyezit, 1450 – 1750°C aras nda yap lan l i lemi ile de %0,5 CO2 ihtiva eden oldukça yo un ve sert sinter manyezit elde edilmektedir. %0,1'in alt nda Fe içeren saf manyezit elektrik f nlar nda 1700°C'nin üstünde l i leme tabi tutularak çakmakta na benzer yo un bir madde olan ergitilmi magnezyum oksit (fused manyezit) elde edilir. Fused manyezitin özgül a rl 3,65 gr/cm3 olup çok yüksek
cakl klara dayanabilmektedir (Y ld z ve Erdo an, 1995).
Manyezite tabiatta, kullan m alanlar n gereklerine uygun özelliklerde rastlamak oldukça zordur. Çünkü herhangi bir yabanc elementin manyezit içerisinde %0,1 mertebesinden az veya çok bulunmas , manyezitin bugünkü teknoloji ile ekonomik olarak de erlendirilip de erlendirilemeyece ini belirleyebilmektedir. Ancak ülkemiz dünyan n en kaliteli manyezitlerini bünyesinde bulundurmas yönünden oldukça ansl r (Y ld z ve Köse, 2002).
Manyezitte dü ük porozite, yüksek refrakterlik, yüksek mukavemet, hacim istikrar , kimyasal dayan kl k aran r. Ayr ca manyezitin özgül a rl n 3,0 gr/cm3 den büyük, bor oran n ise azami %0,17 olmal r (Y ld z ve Erdo an, 1995).
2.3.1. Manyezit cevherinin mineralojisi
Manyezit teorik olarak % 47,7 MgO ve % 52,3 CO2 içerir ve do ada iri kristalli veya kriptokristalen olmak üzere iki ekilde bulunmaktad r; Spatik manyezit ad alt nda da an lan iri kristalen manyezit, içerdi i eser eleman miktarlar na ba olarak beyazdan koyu kahverengiye kadar de en renklerde bulunabilir. Avusturya manyezitleri % 8 civar nda Fe içerirler ve Breunnerit ad alt nda an lmaktad r (Güney ve Önal, 1999).
Ço unlukla serpantinlerle birlikte filon, damar ve yumrular halinde bulunan kriptokristalen manyezit veya di er ad ile jel manyezit, iri kristalli manyezitlere oranla daha saft rlar ve daha az eser eleman içerirler (Güney ve Önal, 1999).
2.3.2. Manyezit cevherinin olu umu ve yataklanmas
Manyezit bilindi i gibi bir magnezyum karbonatt r. Olu umu ve olu um ko ullar , yo un olarak yap lan çe itli ara rmalara ra men kesin olarak ortaya konulamam r. imdiye kadar yap lan ara rmalarda manyezit olu umunun ortamdaki fiziko kimyasal ko ullar na, Mg 2ve CO2 3 iyon konsantrasyonlar na, CO2 k smi
bas nc na, ortamda bulunan di er anyon ve katyon türlerine ve bunlar n konsantrasyonlar na ve ortam s cakl na ve bas nc na ba oldu u ancak bu etkenlerin dereceleri ve kantitatif ili kilerin ortaya ç kar lmas n güç oldu u anla lm r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Endojen ortamda, di er bir deyimle magmatik metamorfik evrimde yo un manyezit olu umuna rastlanmamaktad r. Birkaç hidrotermal ankeritik manyezit olu umlar hariç tutulursa manyeziti, eksojen ortam n karakteristik minerali olarak kabul edilebilir. Özellikle ekonomik manyezit yataklar ndaki manyezit minerallerinin tümü, eksojen ortamda olu makta ve bazen metamorfizma yoluyla ikincil de ikliklere
ramaktad r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Eksojen ortamdaki manyezit da n en ilginç yönü, deniz suyundaki Mg konsantrasyonunun kalsiyum konsantrasyonunun 3 kat olmas na ra men, deniz tortullar içerisinde kalsiyum kökenli kalker büyük yer tutarken, hiçbir manyezit olu umuna rastlanmamaktad r. Bu gözlemi, hem ya kayaçlardaki ve hem de modern sedimanlardaki manyezit eksikli i do rulamaktad r. Örne in, bugünkü deniz diplerinin büyük ölçüde kalkerli sedimanlarla kapl olmas na ra men, modern manyezit olu umlar na, çok yüksek tuzlulu a sahip, buharla man n çok yüksek oldu u, tuzlu ortamlarda rastlanmaktad r. Evaporit seriler aras nda kal n manyezit olu umlar na rastlanmas , denizlerdeki manyezit olu umunun evaporitik kayaç olu umu ile s s ya ba lant oldu u ortaya ç kmaktad r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
1950’lerde yap lan ara rmalarda, manyezit önce MgCO3.3H2O eklinde çökelmekte, daha sonra suyunu kaybederek MgCO3 formülüne uygun manyezit haline dönü mekte oldu u bulunmu tur (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
1960’larda manyezit üzerine çal an di er bilim adamlar modern manyezit olu umlar ndaki gözlemlerine dayanarak, manyezit olu umunun birincil olmay p, diyajenetik safhada dolomitin Mg 2 iyonca zengin bor eriyikleri vas tas yla yer de tirmesine dayand ileri sürmektedirler (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
1970’lerde yap lan çal malarda bilim adamlar deniz suyundaki yüksek Mg konsantrasyonuna ra men, manyezit olu umlar na nadir olarak rastlanmas Mg 2iyonunun yüksek hidrate yetene ine ba lam lard r. Bilim adamlar na göre; manyezit olu um an nda rastlan ld yüksek tuzlu ortamlarda, suyun aktivitesinin dü ük olmas nedeniyle Mg 2 iyonlar n hidratasyonu engellenmekte ve böylece Mg 2katyonu ile ortamdaki CO3
2
anyonu manyeziti olu turdu unu ileri sürmü lerdir (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
1973’de ise bilim adamlar , manyezit olu umunu bir hidromanyezit safhas kat ederek a daki formüle göre geli ti ini belirlemi lerdir (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
5MgO.4CO2.5H2O + X CO2 — (4+X)MgCO3 + (4+x)H2O + (1-X) Mg(OH)2 Hidromanyezit Manyezit Su Brusit
Burada X, 1den küçük olan CO2 konsantrasyonunu vermekte olup, normal atmosfer ortam ndaki CO2 bas nc (10–3,5atmosfer), reaksiyon için yeterli de ildir. Ayr ca normal atmosfer bas nc alt ndaki tüm MgO manyezitle memekte, bir bölümü brusit olarak kalmaktad r. Arta kalan brusit oran , artan CO2 bas nc ile azalmaktad r. Böylece CO2'in bas nc manyezit olu umu için belirleyici bir etmen olmaktad r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
llarca yap lan ara rmalar ve çal malar sonucunda manyezit mineralinin olu umu ayr nt olarak tam anlam yla ortaya ç kar lamam r. Ancak ekonomik önem ta yan manyezit yataklar ,
a. ri Kristalli (Spatik) Manyezit Yataklar
b. Kriptokristalen (Amorf - Jel) Manyezit Yataklar
2.3.2.1. ri kristalli (Spatik) manyezit yataklar
Bu tipe, iri kristalli, ço unlukla bol demir içeren ve büyük yataklar eklinde daha çok, ya kayaçlarla beraber bulunan manyezit yataklar dâhildir. Yataklanman n yer ald kayaçlar genellikle dolomit, kireçta ve grafitçe zengin kumlu, killi ve silisli istler ile yer yer evaporitlerdir. Yataklanma, daha çok düzensiz ekillerde ve masif haldedir. Bu tip örnekleri Pireneler, Do u Alpler, Karpatlar ve Urallar ile Sibirya ve Çin’de bulunur (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Bu tip manyezit yataklar n olu umu tart mal r. Tart malar iki grupta toplanmaktad r:
1. Replasman veya metasomatoz teorisi: Bilim adamlar taraf ndan 1930’larda yap lan ve 1960’larda geli tirilen bu teoriye göre iri kristalli manyezit yataklar , kireçta veya dolomit gibi karbonat kayaçlar n magnezyum metasomatozu sonucu olu ur. Bu yataklar n manyezit olu umunu gerçekle tiren magnezyum eriyiklerinin derinlerdeki bas nç art nedeniyle magnezyumun mobilize olmas ve daha yukar lara ta nmas sonucu olu tu u ileri sürülmektedir (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
2. Sedimanter teori: Daha çok 1970’lerde benimsenen bu teoriye göre, spatik manyezit yataklar , kireçta , dolomit veya kaya tuzu olu umlar nda oldu u gibi birincil bir tortudan ba ka bir ey de ildir. Kimyasal verilerin yan nda yataklardaki tabakal yap bu teoriye kan t olarak ileri sürülmektedir. Ancak ara lar manyezit olu umunun bir sulu hidromanyezit ana safhas ndan sonra gerçekle ti ini de kabul etmektedir (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
2.3.2.2. Kriptokristalen (amorf - jel) manyezit yataklar
Çok ince kristalli, hatta yer yer amorf olan, hemen hemen hiç demir içermeyen bu tip yataklar, ço unlukla serpantin kayaçlar içinde çe itli ekil ve boyutlarda bulunur. Serpantin kütlesini kateden filon, damar, eklinde olabilece i gibi serpantin kayaçlar üzerindeki kapal basenler içinde tortul horizonlar eklinde de bulunabilirler. En önemli örneklerine Türkiye, Yugoslavya ve Brezilya’da rastlanmaktad r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Bu tip manyezitlerin olu umu tart lmaktad r ve bu konuda iki ayr görü vard r. Birinci teoride serpantinin yüzey sular , atmosfer ve biyosferin etkisi ile alterasyonu ve bu alterasyon esnas nda mobilize olan Mg 2 iyonlar n çatlak sistemleri boyunca
ayr mas temel kabul edilmektedir. Bu teori dessandan teori (yukar dan a ya do ru olu um) olarak adland r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
kinci ve ço unlukla Avusturyal ara rmac lar taraf ndan benimsenen teoride serpantin kütlelerinin derinlerdeki CO2 içeren termal sular n etkisi ile ayr mas ve aç a ç kan Mg 2 iyonlar n bu sular vas tas yla serpantin içindeki çatlak sistemleri boyunca manyezit yataklar olu turmas , esas al nmaktad r. Bu teori asendan teori (a dan yukar ya do ru olu um) olarak adland r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Son yap lan ara rmalar n alt nda kriptokristalen manyezit yataklar n olu umu öyle özetlenebilir; önemli miktarda CO2 kapsayan ya mur sular , atmosfer ve
yer yer biyojen olaylar n etkisiyle ultra bazik kayaç kütlelerini alterasyona ratmaktad r. Bilim adamlar n Küba’da ve Yeni Kaledonya’da serpantin kütlelerinde yapt ara rmalarda ispatlad gibi, bu alterasyonda ilk mobilize olup suda erir duruma gelen iyon Mg 2katyonu olmaktad r. Geride ise SiO2 ve oksitlenmi halde
alüminyum ve demir kalmakta ve böylece magnezyum ekstraksiyonu gerçekle ebilmektedir. Serpantin kütlesinden ayr lan Mg 2 katyonlar ya mur sular ile mevcut çatlak sistemleri boyunca ya yeralt suyuna kar rmakta veya yerüstü su sistemi vas tas yla denize ula maktad r. Özellikle magnezyumlu suyun çatlaklar boyunca yeralt suyuna kar mas esnas nda çevredeki serpantinden magnezyum çekimi gittikçe artarak doyum noktas na eri mektedir. Böylece magnezyumun bir k sm ya mur suyundan gelen CO2 ile birle erek manyezit, bir k sm da Mg(OH)2 eklinde
çatla doldurmaktad r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Bu olu umu etkileyen en önemli faktörlerden biri bölgenin jeotektoni idir. E er bölgede s ma tektoni i olursa çatlak sistemleri s laca ndan manyezitin çatlak sistemleri boyunca yataklanmas engellenmi olur. Ayr ca, mevcut tektoni in ne h zla ne de yava bir erozyona elveri li olmamas gerekir. Çünkü birinci halde ultra bazik kütleden magnezyum ayr mas için yeterli zaman olmayacakt r, ikinci halde ise birim zaman ba na ayr an magnezyum miktar çok dü ük olaca ndan, kal bir yataklanma önlenmi olur (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Jel tipi manyezit olu umunda en uygun artlar Oligosende Türkiye’de gerçekle mi tir. Anadolu’nun büyük bir k sm blok halinde yükselirken, temelleri daha önce belirlenen tektonik yap lar geni leyerek daha iyi bir yataklanmaya sebep olmu tur. Bunun yan nda blok halinde yükselme, ölçülü h zdaki erozyonu gerçekle tirerek en
uygun olu um artlar ndan birini sa lam r. Böylece, Türkiye’de metrelerce kal nl kta manyezit damarlar n olu mas mümkün olmu tur (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Jeotektoni in yan nda iklim de di er önemli bir faktördür. Manyezit olu umuna en uygun iklimin yazlar nispeten kurak, k lar ya bir subtropik de im iklimi oldu u tespit edilmi tir (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Mobilize olan magnezyumlu yerüstü sular n kapal havzalarda toplanmas ve çökelmesi sonucu sedimanter manyezit yataklar da olu abilmektedir. Ancak buradaki nihai manyezit olu umu daha çok diyajenetik safhada gerçekle mektedir. Türkiye’de bu tipte bir manyezit yata Denizli’nin Çardak ilçesinde H rs zdere–Çamba köy’de, Erzincan ili Çay rl ilçesi Aravans köyü civar nda mevcuttur (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
2.3.2.3. Damar ve a sal damar ekilli yataklanmalar
Bu cevherle me tipi ülkemizde hâlihaz rda i letilen bir yataklanma tipidir. Yayg n cevherle me; alterasyona u ram serpantin kütlelerinin üst seviyelerinde ve belli bir derinli e kadar gözlenmektedir. Alterasyona u ram serpantinden olu an bir tepenin üst seviyelerinde genellikle silisli bir kabuk ( apka) ve bu apkan n alt nda, belli bir seviyeye kadar (30–50 m) içerisinde karn bahar ve patates manyezit tabir edilen, irili ufakl kafalar eklinde hiçbir kurala ba olmaks n olu mu manyezit cevherleri görülmektedir. Yan ta bazen humuslu toprak ve bazen de kille mi (k rm mt rak) serpantindir. Bu zon içerisinde ayr ca damar tipi ve iri blok tipi cevherle me de görülebilmektedir. Sondajlar bu tip cevherle mede yeterli rezerv verileri sunamamaktad r. Bu bölgenin alt nda alterasyona u ramam serpantin ana kütle yer almaktad r (Y ld z ve Erdo an, 1995).
ekil 2.1.'de yayg n cevherle me tipi jel manyezit yataklanmas ematik olarak gösterilmi tir. Bu olu um ekli mobilize olmu Mg 2 iyonu ta yan yerüstü sular n fazla alterasyona u ram ana kütlenin içerisindeki karakteristik bo luklara toplanarak burada çökelmesi ile aç klanabilir. Yeralt sular n bu olu umda rolü oldu u hususunda herhangi bir veri yoktur. Karakteristik bo luklarda olu an jel tipi manyezit cevherinin yan ta fazla alterasyona u rayan serpantin kütlenin atmosferik etkilere maruz kalmas sonucunda kille mesi ile bu yataklanmay olu turmu olabilir (Y ld z ve Erdo an, 1995).
ekil 2.1. Yayg n cevherle me tipi manyezit yataklanmas n ematik gösterimi (Y ld z ve Erdo an, 1995).
Yayg n cevherle me tipindeki manyezit olu umlar ndan çok kaliteli manyezit cevherleri üretilmektedir. Bu tip cevherle meye en güzel örnek; Eski ehir merkez ilçeye ba Esnemez köyü zuhuru ile Kümbet zuhurudur (Y ld z ve Erdo an, 1995).
2.3.3. Manyezit cevherinde aranan özellikler
Bazik refrakter malzeme üretiminin temel hammaddesi olan kullan m alan n en büyü ünü olu turan manyezit cevherinin, refrakter malzeme üretiminde kullan labilmesi için jel tipi manyezitte ortalama SiO2 maksimum %1, CaO maksimum
%1,5 ve Fe2O3 maksimum %0,5 olmal r. Kristalen manyezitte ise SiO2 maksimum
%3, CaO maksimum %2 ve Fe2O3 maksimum %6 olmas istenmektedir. stenen bu
rakamlar cevher zenginle tirme tekniklerinin geli mesiyle veya refrakter malzeme kalitesinin artmas ile de ebilir. Yukar daki oranlar n artmas halinde cevher kullan lamaz hale gelir. Refrakter tu la yap nda kullan lacak cevherin CaO/ SiO2
oran n 2/1 olmas ideal olarak kabul edilir. Bu oranlarda, kalsiyum ve silisyum tu la bünyesinde ba lay görevi yapmaktad r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
Manyezitin en büyük kullan m alan bazik refrakter malzeme (tu la-harç vb.) üretimi oldu u için fiyatland rmada manyezit içinde bulunan oranlar n sinter manyezit ve refrakter malzemeye yapt etkiler göz önüne al nmaktad r (Maden Mühendisleri Odas , 1975).
2.3.4. Manyezit cevheri arama yöntemleri
Arazide yap lan manyezit prospeksiyonlar nda, manyezitin dolomit ve kalsitten gözle ayr lmas zor olabilir. %5’lik çözeltisi ile basit olarak her iki minerali birbirinden ay rmak mümkündür. Ö ütülmü numune içine %5’lik HCl ilavesi ile kalsit köpürerek hemen çözünür, dolomit kesin olarak çözünmez, manyezit ise, çok zor çözünür. Kristalin manyezit yataklar , karbonat bile ikleri ile iri kristalli kayaçlar içiren tektonizmaya u ram bölgelerde ara lmas gerekmektedir. Masif manyezit yataklar , derin faylar boyunca serpantize olmu ve özellikle bu serpantinitlerin hidrotermal olaylar veya alterasyon etkisine maruz kalmas yla, ultrabaziklerin içerisinde olu abilmektedir. Manyezit göreceli olarak alterasyona kar dirençlidirler, bu dirençlerinin bir sonucu olarak, relieflerin üst k mlar nda kendilerini göstermektedirler (Güney ve Önal, 1999).
2.3.5. Manyezit üretim yöntemleri ve zenginle tirilmesi
Manyezit cevheri, i letme maliyetleri aç ndan irdelendi i takdirde yeralt letmesinin çokta ekonomik olmad söylenilebilir, bunun yan s ra cevherin fiziksel, kimyasal, manyetik, yap sal özellikleri ve kapasite göz önünde bulundurularak uygulanan çok spesifik zenginle tirme yöntemleri mevcuttur.
2.3.5.1. Manyezit cevherinin üretimi
Manyezit üretimi genellikle aç k i letme yöntemi ile yap lmaktad r. Türkiye’de pek çok say da yeralt i letmesi de vard r. Aç k i letme yöntemi ile cevher yataklanma tipi dikkate al narak haz rlanan üretim projelerine göre delme, patlatma veya dozerle riperlenerek gev etilen tuvenan manyezit ocaktan triyaj alan na getirilir. Yakla k %2– 30 aras nda agnezit ihtiva eden tuvenan manyezit cevheri, ya eleme-triyaj tesislerinde ya da sergi yöntemi ile manyezitin fiziksel özelliklerinden yararlan larak yan kayaçtan
temizlenir. Tuvenan cevherin ön zenginle tirilmesi ocakta tamamlan r ve ham magnezit cevheri ad al r. Ham manyezit; k rma-ay rma ve di er zenginle tirme metotlar n uyguland zenginle tirme tesislerine gönderilir. Cevher üretildikten sonra bir zenginle tirme i lemi uygulanmaktad r. Ancak iri kristalli spatik manyezitin zenginle tirme i lemi kriptokristalin manyezitin zenginle tirme i leminden oldukça farkl r. Bu fark, her iki tipin serbestle me tane iriliklerinin, gang türlerinin ve manyezit minerallerinin farkl olmas na dayanmaktad r. ri kristalli spatik manyezit %8’e kadar demir oksit içerirken, jelmanyezitin (kriptokristalen manyezitin) demir oran dü ük oldu u gibi, tane irilikleri de bazen mikronla ölçülemeyecek kadar ince olabilmektedir. Dolomit, biyotit, gröna, talk ve biraz da kuvars, kristalen manyezitin karakteristik gang mineralleridir. Jelmanyezitte (kriptokristalen manyezitte) gang olarak ço unlukla serpantin, dolomit, kalsit ve opal bulunmaktad r (D.P.T. Dokuzuncu Kalk nma Plan , 2008).
2.3.5.2. Manyezit cevherinin zenginle tirilmesi
Manyezit fiziksel veya kimyasal yöntemlerle zenginle tirilebilir. Fiziksel ay rma MgCO3 ile safs zl klar aras ndaki renk, özgül a rl k, yap ve k ekli, parlakl k,
floresans, radyoaktivite ve magnetik duyarl k özellikleri vb. fark na dayan r. Bu yöntemler ucuz ve basittir, yüksek kaliteli ürünler üretilebilir. E er safs zl klar MgCO3
kristal yap na ba ysa kimyasal yöntemlerle ay rma sa lan r. Kimyasal yöntemde liçle Mg cevherden çözülebilir ve magnezyum tuzu elde edilir. Sinter manyezit üretmeden önce safs zl klar solüsyondan ayr r. Kimyasal kazanma tüm manyezitlere uygulanabilir ve yüksek kaliteli sinter üretilebilir. Tek dezavantaj yüksek i letme gideridir.
Safs zl klar, kristalli manyezitler (tane boyutlar 100 civar nda) için Fe-Oksitler, dolomit ve kalsittir. Kripto kristalli manyezitler (tane boyutlar 1–4 ) için kuvars, talk (Mg3(Si2O5)2(OH)2), klorit, serpantin, flogopit, mika
(K2Al4(Si6Al2)O2(OH)4), pirit, magnetit, grafit, illit kili ((K,Na, H3O)2(Al, Mg, Fe3+,
Fe2+)4(Si7,Al)O2(OH)4) vb.dir. Bu safs zl klar a r ortam, magnetik ay rma ve
flotasyonla uzakla labilir. Besleme tipi ve istenen nihai ürüne ba olarak zenginle tirme tekni i tek/beraber ve cevherin tamam na/bir k sm na uygulanabilir.
2.3.5.2.1. Elle ay klama (Tavuklama) (Hand sorting)
Tavuklama, manyezit ve gang mineralleri aras ndaki optik özellik farkl klar ndan (renk, yap ve k k rma/yans tma) yararlan larak elle seçilerek yap lan ay klama (tavuklama/triyaj) yöntemidir. Bu yöntem ocaktan ç kan cevheri ya do rudan veya belirli bir boyuta kadar ufalan nca uygulan r. Daha sonra Ca, Si, Fe içeri ine göre elle ay klan r. Kullan m alan na göre tesislere yollan r, manyezitte ate e dayan kl k SiO2 ile ters orant r; üst s r yakla k %4 de erindedir. Manyezitte, 5-50 mm
boyutunda ürün eldesi gerekir. Manyezit i leme; k rma (crushing), eleme (screening) ve kama (washing) ile ba lar. Elle ay rma, renk farkl ndan (manyezit beyaz ve serpantin koyu renkli) yararlan larak yap r (Kaya, 1993).
2.3.5.2.2. Otomatik ay rma (Automatic sorting)
Otomatik ay rma makinalar elle ay rman n yerini alm r. Alg lama için tan mlanan özellikler elektriksel sinyale dönü türülür. Ay rma i lemi ise, tan ma biriminden ald sinyal ile çal an bas nçl hava üfleyicisidir; itme h 5 m/sn civar nda, tane boyu 0,5–12 cm’dir.
2.3.5.2.3. A r ortam ay rmas (Heavy media separation)
r ortamda ay rman n ba ar sonuç vermesi için de erli mineral ile dolgu minerali aras nda yeterli bir yo unluk fark olmas artt r. ( d>0,1 gr/cm3). Malzeme gözenekli olmamal ve s fland p lam uzakla lmal r. Manyezitin yo unlu u göz önüne al nd zaman kullan lacak ortam yo unlu u 2,8 gr/cm3’den küçük olmal r. ri kristalli spatik manyezit k p ö ütüldükten sonra iki k sma ayr r. 0–12 mm’lik tane boyutuna sahip olan k m flotasyon yöntemiyle, 12–35 mm’lik tane boyutlu k m ise a r ortam ay na tabi tutulur. A r ortamda manyezit çöker ve gang yüzer. Manyezit, serpantindeki sabit olmayan ve her an de en yo unluklar nedeniyle sistemi kontrol alt nda tutmak oldukça zordur (Kaya, 1993).
Magnetik ay rma mineraller aras ndaki magnetik duyarl k fark na dayanarak yap lan bir zenginle tirme yöntemidir. Mineraller magnetik duyarl klar na göre Ferro, para ve dia magnetik olarak s fland labilirler. Genel olarak manyezit-yanta ay rmas nda magnetik ay rma kullan r. Manyezit, kayb n minimum tutulmas , daha saf konsantre eldesi ve yüksek kapasite için a amal zenginle tirme ve boyut küçültme lemleri gerekir. Manyezit cevherindeki istenmeyen yanta genellikle serpantin (Mg6
Si4O 18H8) ve di er silikatlar ( magnetit içerir dünit); ferromagnetik veya paramagnetik
özellikleri nedeniyle yüksek alan iddetli ya /kuru magnetik ay larla ayr labilir. Türkiye’de iki tipte magnetik separatör uygulamas vard r. (Y ld z ve Köse, D.P.T. Dokuzuncu Kalk nma Plan , 2008).
Süper letkenli Magnetik Separatör:
0–600 mm ebad ndaki tüvenan malzeme 120 mm’ye k r. 5 mm’den elendikten sonra süper iletkenli magnetik tambura verilir. 3 tesla (30 000 Gaus) magnetik alan iddetine sahip tamburda magnetik özellik gösteren serpantin ayr r.
Sabit Magnetik Separatör:
4–25 mm tane boyutuna k lm ham manyezit 4-12 ve 12-25 mm fraksiyonlar na ayr r. 1–2 tesla (10–20 000 Gaus) kal m knat sl tambura ve gerdirmeye geçen banda titre imli besleyici ile verilir. Magnetik olan serpantin yap r, magnetik olmayan manyezit band n ucundan merkez kaç kuvvetiyle ayr r (Kaya, 1993).
2.3.5.2.5. Flotasyonla (Yüzdürerek) zenginle tirme
Bu yöntem de erli cevherin dolgu minerallerinden seçimli olarak su sevmez (hydrophobic) yap lmas sonucu köpük faz nda toplanmalar ilkesine dayanmaktad r. Yüzdürmede minerallerin özgül a rl etken de ildir. Etken olan yüzey kimyasal özelliklerdir. Flotasyonla zenginle tirme iki ekilde yap r. Birinci tipte, manyezitler yüzdürülürken, dolomit ve kalsit gibi karbonatl yabanc mineraller ve silikatlar gibi gang mineralleri bast r. Buna Düz Flotasyon denir. kinci tip flotasyon yönteminde (Ters Flotasyon) ise gang mineralleri uzun zincirli aminlerle yüzdürülürken manyezit bast r. Bu yöntem genellikle çok kolay yüzebilen mika, talk gibi silikatlar n bulundu u manyezit cevherlerine uygulan r. Flotasyon için köpürtücü yeterli olur. Flotasyon yöntemi, Türkiye’de ilk yat n fazla olmas nedeniyle kullan m alan henüz bulmam r. Yöntem Avusturya, Hindistan, Yunanistan ve Çekoslovakya’da
manyezit at klar n de erlendirilmesinde ba ar ile uygulanmaktad r. Uygulama tane boyutu 0–0,6 mm’dir. Yunanistan’da dü ük tenörlü manyezitlerin de erlendirilmesine ait test sonuçlar Çizelge 2.5.’te varilmi tir.
Çizelge 2.5. Dü ük Tenörlü Manyezit Test Sonuçlar (Kaya, D.P.T. Dokuzuncu Kalk nma Plan , 2008).
2.3.5.2.6. Kümelendirme ve flokulasyon (Aglomerasyon)
Pelte manyezite serbestle me çok ince boyutta (-200 mesh) olur. nce ö ütülmü cevher bir kat süspansiyon durumunda haz rlanmakta ve bile enlerden manyezit suda çözülebilen polimerlerin katk yla çöktürülmekte ve dolgu kat as nt da b rak lmaktad r (Kaya, D.P.T. Dokuzuncu Kalk nma Plan , 2008).
2.3.5.2.7. cevherin l i lem sonras zenginle tirmesi
daki yöntemler l i lem sonras manyezit ve safs zl klar n ay özelliklerinden istifade ederek uygulanmaktad r.
• Kalsinasyon + Magnetik Ay rma • Kalsinasyon + Flotasyon
• Kalsinasyon + Ufalama • Kalsinasyon + A r Ortam
•Kalsinasyon + Y kama + Eleme ile Zenginle tirme (D.P.T. Dokuzuncu Kalk nma Plan , 2008)
Tenörler (%)
Ürünler SiO2 CaO Fe2O3 C/S Konsantre
25,31 6,45 4,14 Khalkidiki beslenen kons. 0,49 2,84 0,63 5,79 25,31 6,45 4,14 Khalkidiki beslenen kons. 1,41 0,46 0,68 0,32 28,30 1,50 5,80 Euboera beslenen kons. 0,56 1,12 0,44 2,00 28,30 1,50 5,80 Euboera beslenen kons. 0,99 0,94 0,51 1,00
3. MANYEZ T ve REFRAKTER SANAY
3.1. Refrakter Sanayii ve Tarihçesi
Refrakter malzemelere duyulan ihtiyac n ate in bulunu u ile ortaya ç kt ve bir anlamda tarihinin uygarl k tarihi kadar eski oldu unu söyleyebiliriz. De ik kaynaklar n tespitlerine göre ilk tu lan n kal planmas M.Ö. 3200–2600 y llar aras nda I. M r Hanedanl zaman nda gerçekle tirilmi tir. Bunu Kadeli’lerin tu lay pi irmesi ve M.Ö. 500 y llar nda in a edilen Darius’un saray nda pi mi silika tu la kullan lmas izlemektedir. Ortaça da kimyac lar, kilden imbik, pota ve f n yaparak kullanm lar. 18. yy’ n ortalar na do ru ise ça da anlamda ekilli refrakter malzemeler ilk kez in aat tu las üretim yöntemleriyle ngiltere’de gerçekle tirilmi ve böylece refrakter sanayi do mu tur. (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Ça da refrakter sanayiinin do undan itibaren geçen yakla k 200 y l içinde en büyük geli me son 50 y l içinde olmu tur. Bunda da özellikle, bu malzemelerin en büyük tüketicisi olan demir-çelik sanayiindeki geli meler etkili olmu tur. Yurdumuzda üphesiz ki çok eski zamanlardan beri ate e dayan kl malzemeler bilinmekte idi. Fakat modern anlamda ate e dayan kl malzeme olarak sinter manyezit, ilk olarak 1934 nda K kkale Çelik Fabrikas nda üretilmi tir. Sinter manyezit, dü ey tip dolomit oca nda toz demir cevheri ile kar lmak ve kok ile lmak suretiyle elde edilmi , bu üretim 1941 y na kadar sürdürülmü tür. 1940 y nda Karabük civar nda dolomit yataklar n bulunmas nedeniyle sinter manyezit yerine sinter dolomit üretimine geçilmi , ayn y l stanbul’da Dr. Cudi Birtek taraf ndan kurulan “Alev” markal amot tu la fabrikas faaliyete geçmi tir. Bu fabrika bütün sava boyunca Karabük ve
kkale Fabrikalar ile di er i letmelerin amot tu la ihtiyac n bir k sm kar lam r. Sava bittikten ve 1947 y n ikinci yar nda 14.000 ton/y l kapasite ile tecrübe üretimine ba layan Filyos Ate Tu la Sanayii’nin kurulmas ndan sonra Alev marka amot üreten bu fabrika faaliyetine son vermi tir(D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Türkiye’de sanayile menin geli mesine paralel olarak 1930 lu y llardan itibaren Filyos ate tu la sanayi, Haznedar ate tu la sanayi, MA , Konya Krom Magnezit tu la sanayi, KÜMA , SÖRMA , COMAG gibi refrakter malzeme üreticisi firmalar kurulmu tur (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
3.2. Refrakter Malzemelerin Tan ve S fland lmas
3.2.1. Refrakter malzeme tan
Kelime olarak “inatç ” manas na gelen refrakterin teknolojik tan “yüksek cakl klara ve bu s cakl klarda gaz, s ve kat maddelerin fiziksel ve kimyasal etkilerine kar koyabilen malzeme” olarak yap labilir. Bu tan mdan da anla laca üzere evlerimizdeki kömür sobalar ndan çe itli a r sanayi f nlar na kadar tüm l
lem f nlar nda Refrakter malzeme kullan lmaktad r. Geleneksel olarak; yüksek cakl kta çal an f n ve benzeri ünitelerin yap nda veya içinin kaplanmas nda kullan lan, s cakl k alt nda fiziksel ve kimyasal nitelikte çe itli a nd etkilere kar ergimeden ve fiziksel-kimyasal özelliklerini koruyarak dayanabilen malzemelere Refrakter Malzemeler denilmektedir. Ancak yukar da tan mlanan özelliklere sahip metal ve ala mlar refrakter malzeme tan n d nda kalmaktad rlar. Refrakter malzemelerde bünye; saç kapl tu lalarda oldu u gibi metalik bir bile ene sahip olabilir, ama tamamen metal ve ala m olamaz. Bu yüzden bu malzemeler ISO taraf ndan öyle tan mlanmaktad r: Refrakter Malzemeler, bünyelerinin tamam metal veya ala m olmayan fakat metalik bir bile ime sahip olabilen ve refrakterli i 15000C olan malzeme ve mamullerdir. (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Malzeme s flanmas nda refrakter malzemeler; seramik, cam, çimento gibi metalik olmayan anorganik malzeme s na girmektedir. Seramik teknolojisinin bir kolu olan refrakter sanayiinde, demir-çelik, demir d metal sanayii, çimento sanayii, seramik ve kimya sanayii gibi temel sanayi kollar n önemli bir yan girdisi olan refrakter malzemeler üretilmektedir. F n tipi, üretim teknolojisi ve üretim cinsine göre nlarda uygulanan prosesler de mekte ve her de en proses, de ik tür ve özelliklerde refrakter kullanmay gerektirmektedir. Bu nedenle çok de ik refrakterler üretilmektedir. Refrakter malzemelerin genel özellikleri öyledir:
• Elektri i iyi iletmezler, • Yük alt nda k lgand r, • Ergime noktalar yüksektir,
3.2.2.Özel tip refrakterler
Bu grupta silikon karbit, zirkon, zirkonya, karbon (grafit), ergimi alümine, ergimi silika, ergimi döküm alümino-silikatlar ve fused manyezit yer almaktad r (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Silikon-Karbid: Silikon karbid, kok ve silika kumunun elektrik direnç nlar nda reaksiyon sonucu üretilir. Yüksek s cakl klara dayan kl , yüksek iletkenli i ve dü ük oranda l genle me özelliklerine sahiptir. Bazik cüruf ve eriyik çeliklere dayan dü üktür. Özellikle sert olup, yüksek a nd rma direncine sahiptir. Silikon Karbid notral ve redüktan atmosferde avantajl r. 2008 y ndan bu yana Selçuk Üniversitesi bünyesinde ve Konya sanayisinde yap lan bir tak m çal malar sonucunda; baz bitkilerin at klar n kokla lmas sureti ile mekanik olarak geli tirilen bir tak m yöntemler do rultusunda rantabl ve kaliteli SiC deneme üretimleri yönelik çal malar gerçekle tirilmi tir. Bu yöntemler demir&çelik sanayisinde de kullan labilece i gibi metalurji sanayisinin birçok dal nda enerji tasarrufu sa layaca ve daha kaliteli ürün eldesinde önemli rol alaca görülmü tür (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Karbon: Refrakter malzeme olarak karbonun çok de ik karbon formlar vard r. Pul grafit eklindeki karbon, baz alümine ate tu lalar na, plastik refrakter kar mlar na, bazik refrakter malzemelere ilave edilir. Manyezit karbon tu lalar bazik refrakterler içinde ayr nt olarak aç klanacakt r. Redüktan atmosferde, yumu amadan erimeyen 6000oF üzerindeki s cakl klarda karbon yap korur. Endüstri f nlar nda; oksijen, su buhar ve karbondioksitin bulundu u oksidasyon ortam na duyarl r (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Zirkon ve Zirkonya: Zirkon, zirkonyum silikat olup, termal oklara silisli eriyiklere, baz alkali tozlara ve dumanlara dayan yüksek refrakter malzemelerdir. Ancak demir oksit ve bazik cüruflara duyarl r. Zirkonya, zirkonyum dioksittir. Sert, dayan kl ve özellikle eriyik silikatlar n kimyasal ataklar na dirençlidir. Ate e mukavemeti son derece yüksektir(D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Fused Granüle: Ergimi alümine, manyezit, zirkonya ve spineller elektrik ark ocaklar nda oksitlerin eritilmesiyle haz rlan r. Ergimi malzemeler, k r, elenir ve özel bloklarda ekillendirilir. Bu malzemeler granüle form içinde baz harçlarda, monolitik ürünlerde dövme ve dökme kar mlar nda kullan r.
Fused Manyezit: Fused elektrik ark f nlar nda do al veya deniz suyundan elde edilen kalsine-sinter manyezitinin eritilmesi sonucu üretilir. Almancada Schmelz
manyezitin kar r. Burada elde edilen erimi manyezit blo unda merkezde saf ve yo un periklas iri kristalli olurken, kenar zonlarda safs zl klarla birlikte gözeneklik art nedeniyle yo unluk da dü mektedir. Fused manyezit, bazik kimyasal malzeme olarak, beyaz rengi, yüksek safl , kübik iri periklas kristali ile karakterize edilir. Özellikleri öyledir;
• Yüksek s cakl klara mukavemeti • 2800 0C erime noktas
• Yüksek safl kta
• ri kristal büyüklü ü (> 800 ) • Yüksek yo unlukta
• Yüksek derecede kimyasal olarak inert • Cürufta dü ük reaktiviteli
• Dü ük sublimasyon
• MgO + C Mg + CO reaksiyonuna göre dü ük reaktivitelidir. De ik ülkelere ait fused manyezitin özellikleri a daki gibidir:
Çizelge 3.1. De ik ülkelere ait fused manyezitin özellikleri(D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
MgO SiO2 CaO Yo unluk
Gr / cm3 Kristal Büyüklü ü( ) N FM-98 98.0 0.8 0,8 3,45 -FM-96 96.5 1.7 1.0 3.45 -FM-92 92.0 5.0 3.3 -AVUSTURYA QMAG EFH1 97.0 0.45 2.4 2.52 1100 QMAG EFH2 96.0 0.60 3.0 3.46 300 KANADA 97.3 0.30 1.7 3.50 850 SRA L 99.0 0.20 0.5 Min 3.45
-Ergimi Döküm Tu las : -Ergimi döküm refrakterleri alümine, mullit, zirkonyaalümine, krom-alümine, manyezit bile iminde üretilir. Baz bile imler nd rma ve korozyona kar yüksek direncin gerekti i yerlerde kullan r. Manyezit ve krom bile imindeki ergimi döküm tu lalar elektrik ark ocaklar nda Siemens ve Martin Ocaklar nda hassas yerlerde ba ar ile uygulanmaktad r (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
3.2.3. Bazik refrakter malzemeler
Bu refrakterlerin imalat nda genellikle hammadde olarak; • Manyezit (MgCO3)
• Brusit (MgO, H2O)
• Magnezyum hidroksit Mg (OH)2
• Krom cevheri (kromit) (Fe, MgO, Al2Cr2O3 )
• Olivin (2MgO, SiO2, 2FeO, SiO2)
• Dolomit (MgCO3, CaCO3) kullan r.
Bunlardan krom cevheri (kromit) ve olivin hariç, CO2 ve bile ik suyunun
at lmas için pi irilmesi gerekmektedir. Bazik refrakterler malzemelerinin en önemli hammaddelerinden biri olan manyezit pi irildi inde, magnezya kristal formundaki mineral olan sinter manyezite dönü ür. Bazik refrakter malzeme imalat nda genellikle sinter manyezit ve kromit cevheri kullan lmaktad r. Dolomit cevherinin pi irilmesinden sonra, yani sinter dolomit ile yap lan malzemelere dolomit refrakter malzeme ad verilmektedir. Forsterit mineralinden imal edilen çok çe itli malzeme bulunmaktad r. Bunlar genellikle olivin mineraline, magnezya veya yüksek s cakl kta magnezyum alüminat spineli meydana getirecek minerallerin kat lmas ile imal edilmektedir. Gerçekte kromit ve forsterit esas itibariyle nötraldir fakat manyezit a rl kl olduklar ndan bazik gruba sokulmalar daha uygun görülmektedir. Asit yahut bazik deyimiyle refrakter malzemenin kimyasal olarak asitlik ve baziklik özelli inden daha çok refrakterin kullan ld ortama at f yap lmaktad r. Örne in; silika asidik ortamda inerttir, fakat bazik ortamda reaksiyona girebilir. Bu terimler asidik yahut bazik cüruflu çelik üretim prosesinden kaynaklanmaktad r. Bu nedenle bazik refrakter fevkalade yüksek refrakterlik ve bazik cüruflara iyi dayan mlar yla karakterize edilmektedirler. Bunlar n, s cak ortamda hurda malzemelerin çarpmas yla a nmaya, mekanik zorlamalara ve ergimi malzemelerin cidara olan etkilerine kar yeterli dayanma özelli ine sahip olmalar gerekir. Di er alkali tip toprak ksitleri (baryum, stronsiyum ve kalsiyum oksit) manyezit gibi ayn bazik özellikleri gösterirler, fakat dü ük
cakl klarda kararl de ildirler (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
3.2.3.1. Manyezit
Manyezit refrakterler, manyezit cevherinden veya deniz suyu manyezitinden üretilen periklas (MgO) dan yap lmaktad r. Do al manyezit veya deniz suyu manyeziti 1600 ila 2000oC aras nda pi irilerek sinter manyezit yahut refrakter özellikte manyezit elde edilmektedir. ekillendirilen manyezit refrakterler emprenye edilerek veya katran ya da reçinelerle ba lanarak cüruf etkilerine dayan mlar artt r. Kromit, manyezitle harmanlanarak takriben %5 ile 22 Cr2O3 ihtiva eden mgnezit-krom refrakterler, %27 ile
35 Cr2O3’lü, krom-manyezit refrakterler üretilmektedir. Manyezit üretiminde en önemli
hammadde yüksek miktarda MgCO3 bulunduran kriptokristalin (ince dokulu) veya
kristalin (spatik) manyezittir. Kriptokristalin manyezit yataklar Yugoslavya, Yunanistan, Türkiye, Rusya ve Hindistan’da, belli ba kristalin manyezit yataklar ise Avusturya, Çekoslavakya, spanya ve Rusya’da bulunmaktad r. Pi irme esnas nda manyezit MgO ve CO2’ye dönü ür, hammaddenin takriben %50’si CO2 olarak uçar.
artlara ba olarak CO2’nin ayr ma s cakl 350 ile 580oC’dir. Manyezit, döner f n
veya akuli f nlarda, CO2 ç bittikten sonra uygun bir hacim sabitli ine eri ebilmek
için 1700oC ’nin üzerinde sinterlenir. Yüksek spesifikasyon de erli refrakterler için çelik üreticilerinin gittikçe artan talepleri kar nda deniz suyu veya tuzlu sulardan magnezyum hidroksit Mg (OH)2 üretilmesi yoluna gidilerek, yüksek safl kta veya belirli
kimyasal özelliklerde sinter manyezit üretimi sa lanm r. Amerika, Japonya ve ngiltere’de üretilen manyezit ürünlerinin büyük bir k sm deniz suyu sinterinden elde edilmektedir. U.S.A., Meksika, ngiltere, rlanda, srail, talya, Japonya ve Rusya’da büyük deniz suyu veya tuzlu su tesisleri bulunmaktad r. Magnezyum hidroksit, sedimanter bir olu um eklinde brusit minerali olarak bulunmaktad r (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Sinter manyezit üretiminde amaçlananlardan bir tanesi mümkün oldu u kadar yabanc oksitleri elimine etmek veya bazik ilaveler kullanarak bunlar forsterit yahut dikalsiyum silikat gibi yüksek derecede refrakter olan bile iklere dönü türmektir. Spesifik kimyasal bile imine ilaveten sinter manyezitin tane gözeneklili inin de mümkün oldu u kadar dü ük olmas istenir. Çok az yabanc oksitlere sahip sinterlerde bile hacmen %3 ila 5’lik bir sinter gözeneklili ine ula labilmektedir. Manyezit tu lalar pi irilebilir, katran emprenye edilebilir, reçine ba grafitli katran veya kimyasal ba (çelik sacl ve sacs z) üretilebilirler. Pi mi tu la üretiminde, sinter manyezit tane
iriliklerine göre ayr r, k r, elenerek s fland r ve ba lay ile harmanlan p yüksek bas nçl preslerde ekillendirilir. Tamamen kurutulduktan sonra tu lalar genellikle tünel f nlarda 1500oC’nin üzerindeki s cakl klarda pi irilir. Sinter taneleri bu pi irme esnas nda tekrar kristallendirme prosesiyle birle tirilir. Sinter üretimindeki prosese benzeyen bu proseste birçok silikatlar n ters etkisine ra men demir bile iklerinin yararl etkisi görülmektedir. Daha iyi termal ok dayan göstermeleri nedeniyle çok dü ük demir ihtiva eden manyezit tu lalara olan talep gittikçe artmaktad r. Bu tu lalar, dü ük nisbette eriyik te kil edici madde bulunduran sinter manyezitten üretilmektedir. Bunlar cam sanayiideki jeneratör örgülerinde ve a nmaya dayan kl örgü malzemesi olarak pik demir mikserlerinde kullan lmaktad r. Katran emprenye etme diye adland lan proses, dü ük demirli manyezit tu lalar n cüruflar na kar direncini art rmak için uygulanmaktad r. Tu lalar ekillendirilip pi irildikten sonra, gözenekleri yüksek nisbette zift içeren katranla veya ve bas nç alt ndaki ziftle emprenye edilmektedir. Normal gözeneklikteki tu lalar n ihtiva etti i katran a rl kça %5–6 kadard r. Katran emprenye edilmi dü ük demirli manyezit tu lalar bazik oksijen konvertörlerinde iyi bir kullanma ömrü sa lamaktad r. Benzeri sonuçlar katran ba dü ük demirli manyezit tu lalarda da al nm r. Katran ba tu la için elenip
fland lm sinter manyezit zift ve karbonca zengin di er malzemelerle 130-175oC’de kar larak, bilinen tu la preslerinde ekillendirilir ve yava yava so utulur. Kimyasal ba lama diye adland lan metodun geli mesi pi memi bazik tu lalar n kullan art rm r. Kimyasal ba lay maddeler, genellikle magnezyum klorürler ve magnezyum sülfatlar refrakter taneleriyle iyice kar p takriben 1000 kg/cm2 bas nçta preslenerek tu la ekline dönü türülmektedir. E er tu la iç k sm nda plakalanacaksa tu la bas rken saclar da prese yerle tirilir. ekillendirmeden sonra kurutularak tu lalar n so ukta dayan m kazanmas sa lan r. Bu de er pi mi tu lalar n dayan m de erini geçebilir. Bu tu lalar istenilirse sacla kaplanabilir. Baz bazik tu lalar sac kapl olarak sat rlar. Tu la ld nda sac erir ve yla ba lanm monolitik bir yap meydana getirir. Sacla kaplama, h zl tmalardaki s cakl k de melerine kar kabuk atma ve parçalanma direncini art r. Kimyasal ba tu lalardaki sac kaplama,
letmeye al rken yüksek s cakl kta kimyasal ba seramik ba a dönü ünceye kadar tu lay rijid tutmay sa lar (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
3.2.3.2 Manyezit-Krom
1930’lardan beri manyezit ve kromit kar tu la geli tirilmi tir. 1930’larda krommanyezit tu lalar n kullan lmas Siemens Martin f nlar n refrakter malzemeleri için bir dönüm noktas olmu tur. Sinter manyezitle krom cevherinin birlikte kullan lmas yla termal oklara direnci yüksek, cüruflara dayan kl ve yüksek refrakter özellikte tu la üretilebilmi tir. Krom cevheri ihtiva eden manyezit tu lalar n üretimi saf manyezit tu la yapmakta kullan lan metoda benzer bir usulde yap lmaktad r. Pi irme cakl hammaddelerin safl k derecelerine ba r; genellikle 1500 ila 1800oC’dir. Krom cevheri genellikle safs zl k olarak magnezyum silikat, hidrat ihtiva eder; refrakter olarak kullan m için bu miktar mümkün oldu u kadar az olmal r (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Sinter manyezit ve krom cevheri kar iyi bir hacim sabitli ine haiz oldu unda, kimyasal ba lay maddeler yard yla; tu laya ta ma esnas nda gerekli dayan m sa lanarak pi memi tu la üretilebilir. Tu lalar magnezyum sülfat, totanin veya benzeri kimyasal bir madde ile ba lanmakta ve genellikle sac kapl veya iç k sm da sac levhal üretilmektedir. Takriben 0,5 mm incelikte sacla kaplama genellikle tu la harman preslenirken yap lmakta ve böylece tu laya iyi bir yap ma sa lanmaktad r. Kimyasal ba tu lalar, tma esnas nda kimyasal ba lay maddelerin ayr mas sonucunda dayan mlar kaybetti inden, tu la kimyasal ba halden seramik ba hale geçene kadar, sac kaplama tu lan n stabilitesini korumas sa lar. Kimyasal ba bazik tu lalar Siemens Martin f nlar nda büyük ölçüde kullan lmaktad r (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Krom cevheri bulunduran manyezit tu lalar direkt ba lama diye bilinen prosesle de üretilebilir. Proses yüksek safl ktaki manyezit ve krom cevherlerinin seçimini gerektirmektedir. Bunun için harman bile iminin iyi ayarlanmas ve ekillendirmenin dikkatli yap lmas ve çok yüksek s cakl kta pi irmeyle, silikatlar gibi, bilinen ara ba lay bile ikler olmaks n tanelerin ba lanmas gerekmektedir. Bu tu lalar çok yüksek s cakl klara dayan kl r, gerçekte ld kça dayan mlar artmaktad r. Yüksek cakl klar ve cüruf te ekkülü ile birlikte fiziki darbenin etkisine maruz ortamlarda iyi bir kullanma ömrü vermektedir. Direkt ba tu lalar da sacla kaplanabilir, sac erit geçirilebilir veya sac klipslerle kenetlenebilirler ve böylece kimyasal ba tu lalar n bir alternatifi olarak kullan labilirler. Direkt ba bazik tu lalar n de ik bir türü de çok yüksek s cakl klarda pi irilmi manyezit-krom sinteridir. Çe itli oranlarda kar lan,
biriketlenen manyezit-krom cevheri yüksek s cakl kta pi irilir. Oksikrom sinter elde edilir. Oksikrom k r ve nihai ürün tu la halinde ekillendirilir. Bu tu lalar tekrar ba lanm tu la olarak tan mlan r. Bu yolla üretilen bazik tu lalar n gözeneklili i çok dü üktür ve cüruflar n kimyasal ve mekanik etkilerine çok iyi dayan rlar (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Krom-manyezit refrakterlerde di er bir geli me de ergimi döküm veya elektro döküm refrakterleridir ki bunlar dü ük gözeneklilik, yüksek yo unluk ve yüksek ergime noktas , iyi bir termal iletkenlik ve yüksek cüruf direncine haizdirler. Bu tip tu lalar bazik oksijen konvektörlerinin a z k mlar nda tercihan kullan lmaktad rlar (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
3.2.3.3 Manyezit – Karbon
Manyezit karbon tu lalar 1960’l y llar n ortalar nda A.B.D.’de geli tirilmi fakat o zaman çelik üretiminde fazla kullan lmam r. 1970’li y llar n sonlar nda Japon çelik üreticileri su so utmal elektrik ark ocaklar nda manyezit karbon tu la kullanm lard r. Günümüzde elektrik ark ocaklar nda, pota ocaklar nda, bazik oksijen konventörlerinde yayg n bir ekilde kullan lmaktad r. Cürufa kar ve korozyona kar direnci art rmak için karbon kullan r. 3 çe it karbon türü bulunur:
• Ba lay karbon • Karbon siyah • Tabii grafit
Manyezit ve grafit aras nda daha uygun bir ba yap elde etmek için pi irme ras nda kat karbona dönecek ve dolay yla toplam karbonu art racak s reçine veya zift kullan r. Bu ba lay lar arzu edilen mukavemete ula mak için taneler aras ndaki ba sertle erek ve 1000oC’den yüksek s cakl klarda karbon gruplar na dönü erek olu tururlar. E er kal karbon miktar %7’den az ise karbon siyah eklinde normal karbon ilave edilir. Yüksek miktarda karbon gerekli olursa tabii pul grafit kullan r; bu %25’e kadar varabilir. Grafit ilavesi dü ük yo unluk ve dü ük so ukta bas nca mukavemeti getirir. Ayn zamanda termal genle me dü er, iletkenli i ve termal ok direnci artar. Tu la bünyesi daha fleksib l olur (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Karbon oksidasyonu birkaç yüz derecede ba lar. Birçok de ik karbon kompenentinin yanma h zlar de ik s cakl ktad r. Bakiye karbon oran yüksek karbon
ba tu lalarda grafit bile imi önem kazan r. Amaç grafit yanma h mümkün oldu unca dü ük tutmakt r. Bu %2-8 kül içeren çok saf grafit kullanmakla mümkündür. Oksidasyonu frenlemenin bir di er yolu da pul grafit kullanmakt r. Ayr ca, magnezyum, alüminyum, silikon gibi metalik ilaveler kullan larak karbon oksidasyonu önlenir (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
3.2.3.4 Ziftli – Zift emprenye
Tu la üretiminde kullan lan ziftin f n artlar nda distilasyon sonucu te ekkül eden karbon; tu lan n cüruf veya metal ile temas eden s cak yüzeylerinde koruyucu görev yapar. Ziftin tu lada en büyük özelli i taneler aras ndaki bo lu u doldurmas ve gözeneklili i dü ürmesidir. Belli tane da na uygun olarak refrakter malzemelerden cak zift kar ile haz rlanan harman preslenerek ekillendirilir. So utularak paletlendi i gibi temper f nda temperlenir (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ,2008).
Tu lan n bünyesine giren ziftin miktar , cinsi tu lan n mukavemetini ve yo unlu unu etkiler. Genel olarak kar ma %5 a rl kça zift ilave edilir. Yüksek oranda zift ilavesi bakiye karbon miktar art rmakla beraber mukavemetini dü ürür ve tu lalar istifte birbirine yap r. Temperleme, 230–320oC aras nda presten hemen sonra temper f nda direkt alev görmeden yap r. Tu lan n gözeneklili i dü er, mukavemeti artar. Elektrik ark ocaklar nda ve bazik oksijen konverterlerinde ziftli tu la kullan gittikçe azalmaktad r. Hatta elektrik ark ocaklar nda tamamen karbon yüzdesi yüksek manyezit karbon tu lalara geçilmi tir. Pi irilmi manyezit veya dolomit tu lalar n bünyesindeki bo luklara vakum alt nda zift emdirilmesine Emprenye edilmesi denir. Emprenye i lemi; tu lan n özelli i ve ziftle ilgilidir. Normal olarak pi mi tu lan n gözeneklili i %2–3 seviyesine kadar dü ürülmektedir. Özellikle endüstri ocaklar nda darbeye mukavemetin istendi i bölgelerde zift emprenye manyezit tu la kullan lmaktad r (D.P.T. Dokuzuncu kalk nma plan ).
4. TÜRK YE’DE MANYEZ T
4.1. Önemli Yataklar
1/500.000'lik Türkiye Jeoloji Haritas incelendi inde, Türkiye yüzölçümünün yakla k % 8,5’ini ye il renkli ultra bazik kayaçlar n kaplad görülmektedir. Bunun do al sonucu olarak da, Türkiye'deki hem kromit yataklar hem de jel manyezit olu umlar geni ölçekte yer almaktad r. lk manyezit yataklar 1850'li y llarda Konya-Meram'da i letilmi tir. Ancak ciddi boyutlardaki üretim 1961'li y llardan sonra ba lam r. Bu aç dan Türkiye manyezitleri ile ilgili bilgiler son derece k tl r. Eldeki bu k tl bilgilere göre; Türkiye manyezit yataklar jenetik olarak iki tipte toplamak mümkündür. Bu tiplerden birincisine örnek olarak, Denizli H rs zdere-Çamba köy zuhuru olan sedimanter olu um eklidir. Burada manyezit olu umlar , kilden konglomeraya kadar uzanan klastik tortul kayaçlar serisi içine yerle mi lerdir. Yap lan ara rmalara göre, manyezit horizonu içinde sepiyolit olu umlar bulunmaktad r. Bu horizon üstten ve alttan dolomit horizonu ile s fland lm r. Bu nedenle cevherde nispeten SiO2 ve CaO oran yüksektir. Bunun yan s ra, Eski ehir do usundaki sepiyolit
olu umlar içerisinde de da k halde manyezit yumrular na rastlanmaktad r. Bu manyezit yumrular muhtemelen sepiyolit olu umunun ilk safhas meydana getirmektedir. Araziden al nan örneklerde çekirde i manyezit, d k sm sepiyolit olan sepiyolit yumrular na rastlanmas manyezit yumrular n sepiyolit olu umunun ilk safhas meydana getirmektedir görü ünü geçerli k lmaktad r (Güney ve Önal, 1999).
Di er bir yatak tipi, geri kalan tüm manyezit zuhurlar n olu um eklini karakterize etmektedir. Genellikle serpantinle mi ultra bazik kayaçlarda çatlak, fay ve dolgusu eklinde bulunmaktad r. Manyezit yer yer serpantinler üzerinde fosil alterasyon zonlar içinde yumrular eklinde bulunabilir. Cevher kalitesi ve niteli i olu um ko ullar na ba r. Genel olarak, yüksek silis ve kalsiyum oran (yer yer yüksek demir oranlar ) en önemli sorundur. Damar kal nl klar n art ile kalitenin de artt , genellemesi yap labilir. Zaten i letmelerdeki cevher rand man da büyük ölçüde damar kal nl klar na ba olmaktad r. Konya-Meram yata nda oldu u gibi bu tip yataklarda cevher rand man % 8'e kadar dü ebilmektedir (Güney ve Önal, 1999).
Türkiye manyezit yataklar n en önemlileri Bal kesirBursaBilecikAya -Polatl -Kütahya yerle im merkezleri ile s rlanm çokgen içinde bulunmaktad r. Bunun d nda, Erzincan ilinin kuzey-bat nda, Fethiye-Göcek yak nda,
Afyonkarahisar' n do usunda ve Konya'da birer zuhur bulunmaktad r. Konya-Meram yata hariç i letilen tüm manyezit yataklar belirtilen bu çokgen içinde bulunmaktad r (Güney ve Önal, 1999).
letilen yataklar yönünden en önemli ilin Eski ehir oldu u ve onu Kütahya'n n izledi i anla lmaktad r. Bu bölgenin i letilen en önemli yataklar Marg , Sepetçi, ncesu, Ball k, Dutluca, Nemli, Kümbet ve Yaylac k’d r. Bunlardan Türkiye'nin en büyük manyezit yata olarak nitelendirilebilecek Ulucakdere –Marg yata , kuzeybat güneydo u yönünde 1,5 km'lik bir uzan ma sahiptir ve uzan m içinde 8–10 metreye kadar varabilen kal nl klar göstermektedir. Ortalama tenörler, % 46,0 MgO, % 1,3–2,5 CaO, % 0,4–1,5 SiO2 aras nda de mektedir (Güney ve Önal, 1999).
Türkiye manyezitleri, jel manyezit tipi yataklar n tüm özelliklerini ta maktad r. Fe, Si ve CaO oranlar yataktan yata a de mekle birlikte genellikle dü üktür (Güney ve Önal, 1999).
4.2. Rezervler
Türkiye’nin bilinen manyezit rezervleri 7. Be Y ll k kalk nma plan Manyezit Özel htisas Komisyonu Raporu, M.T.A. Enstitüsü, Continental Magnesite (COMAG), KÜMA , MA , Konya Krom Manyezit i letmelerinin bilgileri esas al narak Çizelge 4.1’de verilmi tir (Güney ve Önal, 1999).
Çizelge 4.1. Türkiye manyezit rezervleri (7. Be Y ll k Kalk nma Plan Ö K Raporu, 1995).
li Görünür Rezerv (ton) Muhtemel Rezerv (ton) Mümkün Rezerv (ton) Toplam Rezerv (ton) Potansiyel Rezerv (ton) Konya Ankara Antalya Bilecik Burdur Bursa Bolu Çank Denizli Erzincan Erzurum Eski ehir Kütahya Mu la 16.905.000 57.087 -96.572 -160.000 -4.200.000 -12.487.000 10.154.000 -22.850.000 18.814 120.000 128.000 85.000 470.000 14.000 3.055.220 1.110.000 128.000 50.667 18.209.000 8.958.500 150.000 39.861.000 15.000 -418.000 -5.200.000 389.000 -9.713.000 60.000 79.616.000 90.901 120.000 224.822 85.000 68.000 14.000 3.473.000 1.110.000 9.528.000 439.667 30.696.000 28.825.560 -65.000 -4.300.000 510.000 -400.000 -Genel Toplam 44.059.659 55.747.000 155.199.520 155.199.520 5.335.000
