Mermer Tozu Atiği Ve Si̇li̇koferrokrom Baca Tozundan Senteti̇k Wollastoni̇t Üreti̇mi̇
-
Upload
aytug-karamese -
Category
Documents
-
view
75 -
download
0
description
Transcript of 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 3.2 Optik mikroskop sonular (a) 50x bytme (b) 100x bytme
ekil 3.3de 1300oCde sl ilem grm numunenin enine kesitinin optik
mikroskop grnts verilmitir. Numune 50x ve 100x bytmede fotorafland.
(a) (b)
ekil 3.3 Optik mikroskop sonular (a) 50x bytme (b) 100x bytme
-
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
Standart S: 3,0055 Standart S: 0,0431
1300oC 45,938 0,65592
Standart S: 5,0146 Standart S: 0,0926
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
Resim 3.3 1250oC iin XRD analizi sonular
Resim 3.4 1300oC iin XRD analizi sonular
-
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