Karbonat gesteine im hinblick auf ihre industrielle verwendung



Yüklə 153,05 Kb.
Pdf görüntüsü
tarix11.04.2018
ölçüsü153,05 Kb.
#37642


I. Ulusal Kırraataş Sempozyumu'96, İstanbul - 1996, ISBN 975-395-196-5 

ENDÜSTRİYEL KULLANIM AÇISINDAN 

KARBONAT KAYAÇLARI 

KARBONAT GESTEINE IM HINBLICK AUF 

IHRE INDUSTRIELLE VERWENDUNG 

Doç. Dr. M. Sezai KIRIKOĞLU 

İ.T.Ü. Maden Fakültesi 

Maden Yatakları - Jeokimya Anabüim Dalı 

80626 - Maslak İstanbul 

ÖZET 


Yeryüzü tarihi boyunca, zaman aralıklarının pek çoğunda oluşumları izlenen karbonat 

kayaçları kırılarak agrega, kesilerek ve şekillendirilerek yapı taşı, öğütülerek dolgu 

malzemesi ve pigment, kalsine edilerek veya yüzeyi kaplanarak kağıt ve plastik 

üretiminde kullanılmaktadır. Endüstriyel önlemleri çok yüksek olan karbonat kayaçları 

ayrıca, kireç ve çeşitli kimyasalların elde edilmesinde, çimento ve refrakter 

malzemelerin üretiminde, metalürjide, eczacılık, cam, gübre endüstrilerinde, kömür 

tozu alevlerinin söndürülmesinde, asitli yağmur sularının nötrleştirilmesi yoluyla çevre 

problemlerinin çözülmesinde, şeker rafinasyonunda yaygın bir biçimde 

tüketilmektedir. Aşağıda çeşitli karbonat kayaçları, endüstriyel kullanımları için sahip 

olmaları gereken özelliklerine de değinilerek kısaca ele alınmıştır. 

ZUSAMMENFASSUNG 

In allen geologischen Zeitalter wird die Bildung der Kalkgesteine beobachtet, welche 

durch Zerbrechungsarbiten als Schotter, durch Schneiden als Bausteine, durch Mahlen 

als Füllstoffe oder Farbenpigment, durch Kalzinierung oder Furnieren in den Bau-, 

Papier- und Plastikindustrien verwendet werden. Da

1

'sie sehr wichtig für verschiedenste 



Industriegebiete sind, werden Karbonatgesteine für die Herstellungen von Kalk, 

verschiedener Chemikalien, feuerfesten Materialen, Zement, pharmazeutischen Mitteln, 

Glas, Düngemittel und Zucker eingesetzt. Metallurgische Industrie bzw. 

Umweltschutzarbeiten benötigen sich Karbonatgesteine. Unten werden sie mit 

Berücksichtigung ihrer Qualitaetsmerkmalen für die Verwendung in der 

verschiedensten Industriegebieten diskutiert. 

19 



1". GİRİŞ 

Türkiye'de Paleozoik'ten Kuvarterner'e kadar oldukça geniş bir zaman aralığında 

oluşmuş birimler içinde karbonatlı kayaçlar yaygın olarak yer almaktadır. Bu 

nedenledir ki ülkemizin her bir köşesinde, karbonatlı kayaçlan hammadde olarak 

kullanan endüstri dallan önemli gelişme göstermiştir. Bunlar çimento, inşaat, mermer, 

kireç, cam, kimya, kağıt, plastik, kauçuk, şeker, endüstrileri ile metalürji, refrakter 

malzeme ve agrega üretimi olarak verilebilir. 

Karbonatlı kayaçlar denilince kireçtaşı, tebeşir, mermer, karbonatit, damar kalsiti, 

traverten, organizma kavkıları, aragonit kumu ve dolomit akla gelmektedir. Esas olarak 

sedimanter ve metamorfik, daha az olarak magmatik kayaçlara bağlıdırlar. Manyezit ve 

demir karbonatlar bunların dışında kalmaktadır. Ana karbonat kayaçlan ve çeşitli 

özellikleri aşağıda verilmiştir: 

Mineraller Formül Renk % CstO % CQ2 % MgO Yoğunluk Sertlik 

Kalsit CaC03 Beyaz-Gri 56 44 - 2,7 3,0 

Dolomit |CaMg(C03) Beyaz - Gri 30,4 47,7 21,9 2,8-2,9 3,5-4,0 

Karbonatlı kayaçlann önemli bir bölümü, diğer endüstriyel hammaddelerle 

karşılaştırıldığında, oldukça ucuza temin edilebilen mazemelerdir. Kırılarak agrega 

(kırmataş) olarak kullanılan kireçtaşı ve dolomit ile doğal agrega olarak üretilen kum 

ve çakıl yataklarının ana jeolojik özelliklerine burada kısaca değinilecektir. 

Kireçtaşmın ana mineralojik bileşeni kalsittir. Değişik oranlarda demir ve magnezyum 

karbonat, kil mineralleri ve kuvars içeriği olağandır. Resifal kireçtaşlan genellikle saf ve 

klastik elemanlan hiç içermemelerine rağmen yüksek dolomit içerikli olabilmektedir. 

Bandh kireçtaşlan genellikle kil arakatkılıdır. Killi seviyeler çoğu kez marn ve silisli 

kireçtaşlan ile geçişlidir. Kireçtaşı içerisinde arzu edilmeyen bileşiklerin belirlenmesinde 

en hızlı yöntem, bir miktar numuneyi seyrettik klorik asitte çözmektir. Dolomit ve 

silikatlar daha yavaş çözünürken, kalsit hemen çözünecektir. Kalsitin dolomitten 

aynlmasında daha yavaş, ancak daha sağlıklı yöntem boyamadır. 

CaC03 içerikleri % 75 ile % 90 arasmda kalan karbonatlı marnlar ve % 40 ile % 75 

arasında olan marnlar en önemli çimento hammaddeleridir. Çimentolar kullanım 

alanlarına göre farklı bileşime sahip, bağlayıcı malzemelerdir. Sİ02, Â1203 ve Fe203 

içeren kireçtaşlan ile yüksek firm curuflan, volkanik küller ve diyatomitin belirli 

oranlarda karıştırılıp, işlenmesiyle üretilirler. Tüm bu bileşenleri bünyesinde içeren 

kireçtaşı ve marnlara çimento kayası da denilmektedir. 

Dolomitler 1.7 den daha küçük CaO:MgO oranına sahip kayaçlardır. CaO içeriğinin 

artması durumunda karbonatlı dolomit ve dolomitli kireçtaşlarına geçilir (Şekil 1). % 5 

oranına kadar MgO içeren dolomitler kireçtaşlanmn biyolojik katkılanyla oluşmuştur. 

Kaliteli dolomitler hidrotermal-metasomatik oluşumlardır. Bu tür dolomitleşmenin 

erken diyajenetik olduğu düşünülmektedir. Çok saf dolomitler (CaO:MgO oram 1.39 

ile 1.45 arasmda olanlar) metalik magnezyum üretimi ile cam endüstrisinde ve suların 

yumuşatdmasında kullanılır. CaO:MgO oram 1.45 ile 1.70 arasmda olan saf dolomitler 

sinterlenerek refrakter malzeme olarak değerlendirilir. Türkiye kireçtaşı, dolomit ve 

mermer rezervleri son derece büyüktür. 



20 


DÎĞER MİNERALLER 

(Genellikle çözünmeyen) 

OOLOMIT 

KALSİT 


Şekil i: Dolomit ve kalsit içeriğine bağfı olarak karbonatlı kayaçiann 

sırafiandmiması (Harben, 1995). 

Kireçtaşı ve dolomit ile bunlann metamorfizması sonucu oluşmuş mermerlerin ana 

kullanım alanlarından biri olan inşaat sektöründe, özellikle beton, sıva ve yol yapımı 

için kırmataş üretimi önemlidir. Söz konusu bu malzeme bazı jeolojik ortamlarda doğal 

olarak oluşmuştur ve aynı amaçlarla kullanılmak üzere işletilmektedir. Aşağıda söz 

konusu bu doğal hammaddelerin (agregalarm) kısa tanımlamalarına yer verilecektir. 

Doğal agregalarm bileşimini, boyutlar açısından ele alındığında kum ve çakıl 

oluşturmaktadır. 0.0062 ile 2 mm arası tane boyuna sahip sedimanlar kum, 2 ile 63 mm 

arası büyüklüğe sahip olanlar ise çakıl olarak isimlendirilmektedir. 0.0062 mm den 

daha küçük tane boylu malzeme süt, 64 mm den daha büyük tane boylu malzeme ise 

blok adım almaktadır. Kum ve çakıl sadece tane boyu yönünden değil, bileşimleri 

açısından da farklıdır. Kumda ana mineral kuvarstır. Bazılarında feldispat, çoğunda % 

1-2 oranında mika, çört ve granat gibi ağır mineraller bulunmaktadır. Çakıllar 

bileşenleri açısından heterojendir. Hakim bileşenleri minerallerden ziyade kayaç 

parçalarıdır. Şeyi ve mikaşist gibi yumuşak parçalardan, granit ve kuvarsit gibi çok sert 

olanlara kadar değişik kayaç parçalan içerirler. Kum ve çakıl çimento ile kanştınlarak 

kullanılır. Bu tür kullammlannda inşaat ve yol yapımı ilk sırayı alır. Kullanılan betonun 

% 80 i kum ve çakıldan oluşmaktadır. Çakıl ve kum, çimento ile kanştınlmadan, dolgu 

maddesi olarak yol ve hava alanlarının taban inşaatlarında kullanılmaktadır. 



21 


Kum ve çakıl (doğal agregalar) kayaçlardan çimentolanmamış olmalan ve çok çeşitli 

bileşenlerden oluşmaları ile ayrılırlar. Yatakları toz ve organik malzemeden arınmış 

olmalıdır. Kil oranının yüksek olması kullanımı kısıtlayabilir. Mercek veya tabaka 

halinde olduğunda temizlenebilir. Yatakların silt içeriği en çok % 5 olmalıdır. Kil, 

karbonat ve demir oksit gibi bileşenler çimento yapımında kimyasal bağı zayıflatıp, 

dayanımı azalttıklarından, kum ve çakılın bünyesinde istenmezler. 

Sürtünmeye karşı direnç aranılan önemli bir özelliktir. Yol yapımında kullanılacak 

malzemelerin aşınma direnci olabildiğince yüksek olmalıdır. Yataklar kuvars, kuvarsit, 

taze granitik kayaçlar, kireçtaşı ve dolomit gibi kilsiz, sert kayaçlardan itibaren 

oluştuklarında ekonomik öneme sahip olmaktadırlar. Sert olmasına rağmen çört, 

çimentoda kimyasal reaksiyon oluşturma eğilimi nedeniyle istenmez. Malzemenin 

dayanımı da çok önemlidir. Donma, çözünme, ıslanma ve kurumaya karşı yüksek 

direnç arzu edilir. Parçalanmış ve poröz malzeme betonda çatlamaya yol açacağından 

kullanılmamalıdır. Tane boyu dağılımı ve tanelerin şekli yol ve inşaat malzemelerinde 

aranılan özelliklerdir. Eşit boyutlu ve yuvarlak taneler sert beton yapımına daha 

uygundur. 

Yüksek hacim ve hıza sahip akarsular ticari çakıl yataklarının oluşumunda önemli rol 

oynarlar. Ekonomik öneme sahip büyük yataklar Pleyistosen buzullarının erimesi 

sonucu ortaya çıkmış akarsular tarafından oluşturulmuştur. 

Kum ve çakılın günlük kullanımı göz önüne alındığında ekonomik yatakların 

bulunmasmın kolay olduğu düşünülebilir. Ancak inşaat sektörünün hızlı gelişimi 

karşısında gerçek talebi karşılayacak büyüklükte yatakların bulunması, sistemli 

aramaları gerektirir. Bunun için uygun topografya, hidrojeoloji ve jeoloji haritaları 

gereklidir. Akarsu rejimleri ve buzul hareketleri de dikkatle incelenmelidir. Açık 

işletmelerde kazanılırlar. Üretilen malzeme yıkama, eleme ve iri boyutluların kırılması 

ile istenmeyen maddelerin uzaklaştırılması işlemlerine tabi tutulur. 

2. FİZİKSEL ÖZELLİKLER 

Kireçtaşı, dolomit ve daha ender olarak ta mermer, agrega, çimento katkı malzemesi, 

dolgu v.b. gibi ürünlerin elde edilmesi amacıyla kırılır. Mukavemet, serdik, yoğunluk, 

porozite ve homojenlik ile tane şekli kullanımda belirleyici özelliklerdir. Özellikle 

kırılma sonrasında tane şeklinin olabildiğince kübik ve çatlaksız olması ve yapraklanma 

göstermemesi gereklidir. Sülfat gibi çözünebilir mineral içeriği minimum, dolayısı ile 

kimyasal bakımdan duraylı, tozsuz, kil, silt ve kum içeriği çok az olmalıdır. Genelde 

fazla aşınmanın söz konusu olduğu yerlerde veya karayolu inşaatlarında kireçtaşının 

düşük olan sertliği nedeniyle kullanılması arzu edilmez (çizelge 1). 

Yapı taşları renk ve desen bakımından albenisi olan, sıkıştırma ve bükme dayanımı 

yüksek, aşındırma etkilerine karşı dirençli, paslanmayan ve atmosferik etkiler alanda 

bozulmayan, mermer ve kireçtaşı gibi kayaçlardır. Ticari bakımdan çeşitli oniksler, 

traverten, rekristalize kireçtaşı ve dolomitler de mermer sözcüğü kapsamında 

değerlendirilmektedir. 



22 


Çizelge 1: Kayaç tipine bağlı olarak agregalann fiziksel özellikleri. 

Kaynak: Woolf, 1953 (Harben, 1995 ten). 

Bazalt 

Çört 


Diyabaz 

Dolomit 


Gnays 

Granit 


Kireçtaşı 

Mermer 


Kuvarsit 

Kumtaşı 


Şist 

Dökme 


Yoğunluk 

2,86 


2,50 

2,96 


2,70 

2,74 


2,65 

2,66 


2,63 

2,69 


2,54 

2,85 


Âbsorpsiyon 

0,50 



1,60 

0,30 


1,10 

0,30 


0,30 

0,90 


0,20 

0,30 


1,80 

0,40 


Aşınma 

Deval Testi 

(%) 

3,10 


8,50 

2,60 


5,50 

5,90 


4,30 

5,70 


6,30 

3,30 


7,00 

5,50 


Kaybı 

LA Testi 

(%) 

14 


26 

18 


25 

45 


38 

26 


47 

28 


38 

38 


Sertlik* 

19 


12 

20 




16 



11 

12 


*2,5 cm çapında ve 2,5 cm yüksekliğinde kayaç karotunun, 2 kg ağırlığındaki çelik bir 

silindirin düşme etkisine karşı koyabileceği yükseklik. 

Çizelge 2: Dolgu olarak kullanılacak kalsiyum karbonatların tipik fiziksel 

özellikleri. Kaynak: Trivedî and Hagemeyer, 1994 (Harben, 1995 ten). 

Kırılma oranı 

Özgül ağırlık 

TAPPI beyazlık (%) 

Yüzey alanı (m2/g) 

Einlehner aşınma 

(mg) 


Tane boyu, 

SediGraph 

+ 5 pm (%) 

- 2 pm (%) 

Ortalama, pm 

Romboedrik Skalenoedrik 

Kalsit 

PCC 


1,58 

2,71 


99 

6-8 


-

99 



0,70 

Kalsit 


PCC 

1,58 


2,71 

99 


9-15 

3-5 


45 


1,0-3,0 

Ortorombik 

Aragonit 

PCC 


1,63 

2,92 


99 

9-13 


4-8 

75 



0,5-1,0 

ince 


Amorf 

Kireçtaşı 

1,58 

2,71 


95 

5-7 


20 


70 

0,5-1,0 


Çok ince 

Amorf 


Kireçtaşı 

1,58 


2,71 

95 


10-12 



90 

0,80 


Tüm karbonatlar amorf yapıda (topraksı) olabilir ve inert pigment veya dolgu olarak 

(GCC : Ground Calcium Carbonate veya Whiting) çok sayıda ürünün elde edilmesinde 

kullanılabilir. Doğal kalsiyum karbonatm (CaC03) karakteristik özellikleri çizelge 2 ve 

3 te verilmiştir. Kullanım alanım, doğrudan doğruya hammaddenin özellikleri 

belirlemektedir (Harben, 1995). Ucuz olanlar asfalt, dolgu ve çimento, beyazlık ve 

parlaklığı % 80 nin üzerinde ve orta büyüklükte tane boyuna sahip ara kalitedekiler 

macun ve mum üretiminde kullanılırlar. Saflık, % 90 in üzerindeki beyazlık derecesi, 

örtücülük (opacity), tane şekli, APS & PAD (average partide size Sc partide size 

distribution), yüzey alanı, çözeltideki davranışları (rheology) ve viskozite, su ve yağ 

absorpsiyonu, dökme yoğunluğuna da bağlı olarak ince ve çok ince tane boylu 

karbonatlar kağıt, boya, plastik ve kauçuk endüstrileri için gerçek anlamda işe yarar 

dolgu malzemesidir. Kalsiyum karbonat boya endüstrisinde kullanılan pigment 



23 


gereksinimini önemli ölçüde azaltmakta, plastik ve kauçuk endüstrilerinde de polimer 

ve elastomer kullanımını önemli ölçüde düşürüp, tasarruf sağlamaktadır. Kağıt ve 

plastik endüstrilerinde kullanılan en ince boyutlu ve saf ürünler kalsine kireç taşının 

yeniden karbonizasyonu sonucu elde edilmektedir. Bu ürüne presipite kalsiyum 

karbonat (PPC: precipitated calcium carbonate) denilmektedir. Yüzeyi kaplanmış 

(coated) kalsiyum karbonat baza endüstri dallarında kullanılmaktadır. Örneğin plastik 

endüstrisinde polimerlerin homojen dağılımını artırmakta, boya endüstrisinde 

çözülmeyi azaltmakta, renk pigmentlerinin yüzmesini engellemekte ve boyanın örtme 

gücünü artırmaktadır. ^ 

Çizelge 3 : Boya endüstrisinde kullanılan kalsiyum karbonatların fiziksel 

özellikleri. Kaynak: Trivedi and Hagemeyer

s

 1994 (Harben,1995 ten). 



Özgül ağırlık 

Kırılma oranı, ortalama 

Sertlik (Mobs) 

Kalsinasyon ısısı ° C) 

Valley aşınma (mg) 

Beyazlık (% GE) 

Yağ emme (cc/100g) 

Yüzey alam (m2/g) 

D o ğ a ! 

İnce 


Amorf 

Kireçtaşı 

2,71 

1,58 


800-900 


25 

95 


13 

3,20 


Çok İnce 

Amorf 


Kireçtaşı 

2,71 


1,58 

800-900 



10 

96 


23 

9,60 


P r e s i p 

Kalsit 


2,71 

1,58 


800-900 


98 


30 

6,80 


i t e 

Aragonit 

2,93 

1,63 


3,50 

800-900 


99 


55 

8,50 


3. KİMYASAL ÖZELLİKLEM 

Karbonatlı kayaçlar kimyasal kireç (CaO) ve magnezya (MgO) kaynağı olarak 

nötralizasyon, pıhtılaştırma, kostikleştirme, dehidrasyon ve/veya absorpsiyon amacıyla 

çeşitli kimya kimya endüstrileri tarafindan kullanılmaktadır. Karbonatlı kayaçlar 1000 

ile 1100°C arasmda kalsine edilerek sönmemiş kireç (CaO), sulu veya sönmüş kireç 

[Ca (OH)2], dolomitik sönmemiş kkeç_ XC.aQ.MgO), N tipi dolomitik hidrat 

[Ca(OH)2.MgO], S tipi dolomitik hidrat [Ca(OH)2.Mg(OH)2] ile kalsine (dead-

burned) dolomit veya ateşe dayanıklı (refrakter) kireç elde edilmektedir. Bu aynı 

zamanda presipite kalsiyum karbonat (PCC)elde etmek için uygulanan temel kimyasal 

süreçtir. 

CaCQ3 + 

Kireçtaşı 

isi 

CaO + H20 



Sönmemiş kireç 

Ca(PH>2 + C02 

Sönmüş'kjreç 

-> Ç_aQ_ + C02 

Sönmemiş kireç 

-> Ca(QH>2 

Sönmüş kireç 

-> CaCQ3 

Presipite kalsiyum karbonat (PCC) 

Karbonatlı kayaçlar veya kireç pek çok endüstri dalında CaO (ve MgO) kaynağı olarak 

kullanılmaktadır. Kireç veya kireçtaşı demir cevherlerinin indirgenmesi sırasında (BOF 

teknolojisi ile 1 ton çelik üretiminde 60-65 kg elektrikli finolarda 30 kg kireç) 

akışkanlık verici (flux yapıcı) ve P, Si, Al ile S oranlarını düşürücü olarak 

24 



kullanılmaktadır. Flotasyonda pH kontrolünü sağlamaktadır. Demir dışı metalürjide 

siyanür kaybım engellemektedir. Sodyum karbonat çözeltilerinden NaOH elde 

edilmesini, alüminyum rafinasyonunda uygulanan Bayer yönteminde silisyum 

uzaklaştırılmasını, deniz ve kaynak sularından magnezyanın üretilmesini, sülfit kağıt 

hamuru (Kraft) yönteminde S02 ile reaksiyona girerek kalsiyum bisülfat oluşumunu, 

sır ve emaye üretiminde flaks ve dolgu, Solvay yönteminde amonyak ve tuzlu su 

kullanılarak soda külü üretimini (1 ton soda külü üretimi için 635 kg sönmemiş kireç), 

düz ve şişe camı üretiminde duraylılık, mukavemet ve akışkanlığın artırılmasını, gaz-

baca temizleme sistemlerinde (akışkan gaz desülfürizasyonu = flue-gas desulfurization 

or FGD tesisleri) kükürdün uzaklaştırılmasını, asit nötralizasyonunu ve alkalileşmeyi 

sağlayıcı, su sistemlerindeki çeşitli artık ürünlerin uzaklaştırılmasını (çevre 

uygulamaları, ziraat, şehir ve endüstriyel suların tecridini, lağım sularının arıtılmasını), 

kolloidal kirleticilerin toplanması ve çöktürülmesini (şeker rafinasyonu) sağlamaktadır. 

Sönmüş kireç, kireçtaşı ve dolomit ziraatte komposto hazırlanması, toprağın 

kireçlenmesi, kümes ve hayvan yemlerinin üretilmesinde CaO (ve MgO) kaynağıdırlar. 

İnşaat sektöründe toprak duraylılığının sağlanmasında, inşaat harcının elde edilmesinde, 

sıvalarda, tuğla yapımında, bitümlü kaplamalarda ve badanada kullanılmaktadır. 

Sönmemiş kireçten elde edilen kalsiyum barbid asetilen, kalsiyum metali ve grafit 

üretimi ile demir ve çelik temizlenmesinde kullanılmaktadır. Kalsiyum sifrat sitrik asit 

üretiminde, kalsiyum klorat dezenfektanların yapımı ile fotoğrafçılık ve piroteknikte 

kullanılan klor dioksitin elde edilmesinde, kalsiyum siktomat / kalsiyum sakarin 

tatlandırıcıların ve nihayet kalsiyum siyanimid azotlu gübrelerin üretiminde 

kullanılmaktadır. 

Kireçtaşı ile silis, alumina ve demirin uygun oranlarda karıştırılıp, 1480'C ye kadar 

ısıtılması sonucu kalsiyum aluminasilikat klinkeri elde edilmektedir. Buna % 3-5 alçıtaşı 

ilavesi (sülfat katılaşmayı geciktirmektedir) ve öğütme sonucu tüm inşaat sektörü ve 

betonda kullanılan portland çimentosu elde edilmektedir. Terrazo gibi dekoratif beton, 

asfalt yol çizgi boyalan, mimari beton üretiminde kullanılan yüksek ve düşük demirli 

beyaz çimentonun elde edilmesi yanısıra, sönmüş kireç, kireçtaşı ve tebeşir kullanılarak 

üretilen harç çimentosunun yapımında da kireçtaşı ana hammaddedir. Petrol kuyu 

çimentosu 4 saatten daha uzun bir süre ile akıcılığını korumaktadır (petrol ve doğal gaz 

kuyularının tıkanması). Kireçtaşı ayrıca alüminyum veya kalsiyum alüminyum 

çimentosunun (CAS), bir başka ifade ile refrakterlerin üretiminde Icullanılmaktadır. 

MgO dolomit, manyezit veya doğrudan doğruya MgO şeklinde refrakter niteliktedir 

(magnezya refrakterleri). Dolomit kimyasal MgO in zengin bir kaynağıdır. MgO 

metalik magnezyum elde edilmesinde kullanılır. Metalik magnezyum önemli bir alaşım 

metalidir. Kaplama ve dövme ürünlerde, demir ve çeliğin kimyasal 

desülfürizasyonunda, Be, Ti, Hf ve U üretiminde indirgen unsur olarak 

kullanılmaktadır. Magnezyum oksit ayrıca refrakterlerin, eczacılık ürünleri ve camların, 

magnezyum içeren kimyasalların ve gübrelerin üretiminde kullanılmaktadır. 

4. KALİTE BELİRLEYİCİ ÖZELLİKLER 

Karbonat kayaçlannm farkh kullanım alanlannda, farklı kalite talepleri vardır. Pek çok 

endüstri dalı için fiyat, kolay elde edilebilirlik ve süreklilik aranılan en önemli 

özelliklerdir. 



25 


Çizelge 4: Endüstriyel dolomit ve dolomit ürünlerinin kimyasal bileşimi 

f%). Kaynak: Harben, 1995. 

CaO 

MgO 


Fe203 

A1203 


Sİ02 

K.K. 


Yoğunluk 

ispanya 


Kayaç 

Cam 


31,10 

21,70 


0,10 

0,02 


0,05 

47,00 


-

ABD 


Sönmemiş 

Kireç 


Cam 

56,61 


40,29 

0,13 


0,29 

0,57 


-

-

ABD 



Normal 

Sönmüş 


Cam 

47,95 


34,13 

0,11 


0,25 

0,47 


-

-

İngiltere 



Kalsine 

Refrakter 

56,90 

40,70 


0,90 

0,50 


1,00 

-

3,25 



Norveç İngiltere 

Kayaç Kayaç 



Kaldırım 

Dolgu Taşı 

30,60 32,50 

22,00 18,00 

0,03 0,80 

0,05 0,60 

0,60 2,00 

47,00 45,10 

2,68 

Almanya 


Kayaç 

Dolime 


31,50 

20,20 


0,40 

0,40 


0,50 

47,00 


2,70 

Çizelge 5: Çeşitiî kalsiyum karbonat kayaçlannın kimyasal bileşimi. 

Kaynak: Harben, 1995., 

CaC03 


MgC03 

Sİ02 


A1203 

Fe203 


H 2 0 

Beyazlık 

ABD 

Kireç 


Dolgu 

96 


1,50 

1,20 


0,30 

0,08 


0,25 

96 


ABD 

Mermer, 


Dolgu 

95 min. 


3,0 max. 

-

92-95 



İtalya 

Mermer 


Dolgu 

98,05 


2,34 

0,11 


0,05 

0,02 


ABD 

PCC 


Dolgu 

98,40 


0,70 

0,05 


-

0,10 


0,30 

98 


ABD 

ABD İngiltere 

Kireçtaşı Kireçtaşı Kalsit 

Cam 


98,00 

1,30 


0,15 

0,08 


0,12 

-



Ziraat Terrazzo 

97,10 98,64 

2,00 0,44 

0,69 


0,01 

0,03 


1-2,5 -

Çizelge 6: Endüstriyel aragonitin bileşimi {%). Kaynak: Harben, 1995. 



CaC03 

Sİ02 


Fe203 

A1203 


MgO 

Mn 


Sr 

S (organik) 

S (inorganik) 

NaCl halinde tuz 

Diğer organikler 

K.K. 


Kimyasal 

analiz 


97 

0,04 


0,02 

0,02 


0,23 

0,0005-0,005 

0,1-1,0 

0,13 


0,01 

0,25 


0,41 

44,30 


Elek açıklığı 

(Mesh) 


20 

30 


40 

50 


70 

100 


140 

200 


-200 

Elek Analizi 

Elek üstü 

(%) 


23 



25 

22 


12 

10 


Eser 


Eklenik elek 

üstü (%) 



6 I 

29 


54 

76 


88 

98 


100 

26 



Çizelge 7: Kireçlerin karakteristik özellikleri. Kaynak: RMC Industrial 

Minerals Ltd. (UK), (Harben, 1995 ten). 

Kuru Baz 

CaO 


CaC03 

Sİ02 


MgO 

A1203 


Fe203 

Eser Elementler 

Nem (serbest) 

Ca(OH)2 


K.K. 

Nötrleşme değeri 

Dökme Yoğunluğu (kg/m3) 

Parça/Taneli 

Sönmemiş 

Kireç 


CaO 

94,57 


4,18 

0,83 


0,25 

0,20 


0,05 

0,10 


-

5,14 


2,84 

95,50 


1,040-1,200 

Sönmüş 


Kireç 

Ca(OH)2 


96,60 

0,86 


0,67 

0,20 


0,14 

0,05 


0,08 

0,60 


-

-

-



-. 

Çizelge 8: Dolgu olarak kullanılacak karbonatların çeşitli endüstri kolları 

için tane boyu dağılımı (mm). Kaynak: Harben, 1995. 

•' 


Dökme 

Kaba 


Orta 

ince 


İnce 

Çok ince 

Ortalama 

22-40 


12-22 

3-10 


0,7-2 

Tavan 


420 

100 


44 

10 


Kalanım Alanı 

Çimento, asfalt kaplama 

Tebeşir, macun, mum, kauçuk 

Kağıt, boya, plastik, kauçuk 

Kağıt, boya, plastik 

4. İ. Kireçtaşı ve Dolomit 

Bu karbonatlı kayaçlafın kullanıldığı çeşitli alanlar için tane boyu talepleri farklıdır. 

Ebatlandırılmış taşlar için >lm, yapı, dekorasyon ve kaplama taşlan için >30 cm, beton 

agregası, asfalt, demiryolu çakılları ve sıva için 1-20 cm, kimyasallar ve cam için 0,2-5 

cm, filtre ve kümes hayvanlan kuntu için 3-8 cm, zirai kireç için <4 cm, döküm ve 

akışkanlık vericiler için <3 cm, dolgu, orta sertlikteki aşındıncılar, sırlar ve emayeler, 

ocak gazlan ile mantar ve böcek öldürücü ilaç taşıyıcılar için <0,2 mm, FGD reaktifleri 

için <0,1 mm tane boyu koşullan aranmaktadır. 

Beton agregalan kil, mika, kavkı gibi levha şekilli veya laminah bileşenler ile organik 

maddeler içermemelidir. Düşük amorf silis içeriği ile % 0,04-0,06 klor bileşenleri oranı 

tercih sebebidir. 

Çimento üretimi için % 65 CaC03 ve düşük alkali oranı gereklidir. MgO içeriği % 4 

ten düşük olmalıdır. Asitte çözünmeyen kalıntı miktan % 1,5 tan, F oranı % 0,1den, 

fosfat, çinko ve kurşun oranı % 0,5 ten küçük olmalıdır. 

27 



Kömür tozu alevlerinin bastırılması için Sİ02 içeriği % 4 ten düşük, tane boyutu % 

100 oranında -840 mm ve % 70 oranında da -75 mm olmalıdır. 

Kırmataşlar (agregalar) için kullanım alanları ve bölgelere göre kalite talepleri 

farklılıklar göstermektedir. Kırmataşlar için genellikle aşınma (aggregate abrasion value 

= AAV), kırılma (aggregate crushing value = ACV), ince taneli malzeme için % 10 

sınırı, sıkıştırma (aggregate impact value = AIV), düzgünlük (polished stone value = 

PSV) oranları ile yassıuk indeksi ve özgül ağırlık testlerini (dökme ve görünür 

yoğunluk) yapmak zorunludur. 

Ebatlandırıimış kayaçlar için önemli karakteristik özellikler ASTM standartlarında yer 

almaktadır. Su emme, dökme özgül ağırlık (ASTM C 97), kopma modülü (ASTM C 

99), sıkıştırma direnci (ASTM C 170), aşınma direnci (ASTM C 241), bükülme direnci 

(ASTM C 880) standartmda yer almaktadır. 

Çevresel kullanım için hammaddenin CaC03 içeriği %85 ile % 95 arasında, MgO ve 

çözünmeyen madde miktarı en çok % 5, % 100 ü 2 mm den küçük tane boylu olmalı 

asidik yağmur nötralizasyonu için ise tamamı 200 mikrondan daha küçük tane boylu 

elekten geçmelidir. 

Dolgu olarak kullanımda, kuru beyazlık macun üretiminde en az % 80, kağıt 

kaplanması için en az % 96, yağ emme katsayısı 18-21, yüzey alanı 1,5-4 m2/g dökme 

yoğunluk 0,6-0,8 g/cm3, pH 9-9,5 olmalıdır. Plastik endüstrisi olağan kimyasal 

parametrelerin yanısıra düşük Cu, Pb, ve Mn içeriğini talep etmektedir. Zira bu 

elementler dayanımı ve olgunlaşmayı azaltmaktadır. Çocuk oyuncakları üretimi için 

CuO oranı % 0,005 ten, MnO oranı ise % 0,02 den az olmalıdır. Dolgu olarak 

kullanılacak malzemelerin tane boyut özellikleri çizelge 8 de verilmiştir. 

Akışkan gaz desülfiirizasyonunda kullanılacak kireçtaşı % 95 in üzerinde CaC03 

içermeli, Sİ02 içeriği en çok % 2, Fe203 % 1, Aİ203 % 1, MgO % 1, Mn02 % 0,02 

ve Cl en çok 1.000 ppm olmalıdır. % 50 si en çok 30, % 90 ı da en çok 90 dakikada 

tepkimeye girmelidir. Aşınması (L.A) en çok 45, 200 mesh tane boyutlu malzemenin 

Bond Work katsayısı en az 9,5 ve en çok 12 olmahdır. İnce boyut arzu edilir ve 

malzemenin % 84 ü 45 mikrondan küçük olmalıdır. Kireçtaşı ağaç parçalan, 

çakmaktaşı, kil, plastik, metal parçaları, organik malzeme veya diğer istenmeyen 

karışımları içermemelidir. 

Düz cam üretiminde kullanılacak kireçtaşı en az % 54,85 CaO, en çok % 0,8 MgO, % 

0,6 asitte çözünmeyen madde, % 0,075 Fe203, % 0,35 Aİ203, % 0,05 sülfat, %0,1 

serbest karbon ve % 0,05 nem içermelidir. Dolomit ise en az % 29,50 CaO ve % 21,4 

MgO, en çok % 0,6 asitte çözünmeyen madde, % 0,25 Fe203, % 0,4 Aİ203, % 0,2 

sülfat, % 0,4 serbest karbon ve % 0,10 nem içermelidir. Şişe camı üretimi için en çok 

% 0,1 Fe203, %0,001 Cr203, ve % 0,1 nem içeriği aranır. Kritik olan kirleticiler 

daha ziyade Cr, Co ve Mn gibi renk verici elementler, bronz ve Al folyeler gibi metaller 

ve zirkon, kromit, korund gibi refrakter parçacıklardır. 

Kireç eldesi için kireçtaşı % 98 CaC03 içerikli ve Sİ02 oranı % î den düşük olmalıdır. 

PCC % 98 in üzerinde CaC03, % 0.5-1.5 arasında MgC03, % 0.1 Fe203 ve % 0.3-

0.8 oranında nem içermektedir. Kuru halde beyazlık derecesi % 98, yağ emme 

kapasitesi 30^50, yüzey alam 8 m2/g, dökme yoğunluğu 0.6-0.8 g/cm3 tür. Tane 

boyutu 0.5 ile 1.5 pm arasındadır. Eczacılık kalitesinde PCC % 98 den fazla CaC03 



28 


içermeli, asitte çözünmeyen bileşen miktarı % 0.2 den küçük olmalı, 3 ppm den az As, 

% 0.005 ten az F, % 0.003 ten az ağır metaller, % 0.001 den az Pb, % 1 den az Mg ve 

alkali tuzlar içermelidir. Kurutma kaybı % 2 den az olmalıdır. 

Çizelge 9: Cam endüstrisinde kullanılan kireçtaşı ve dolomitte aranılan 

özellikler. Kaynak: Harten, 1995. 

KİMYASAL 

CaO en az 

MgO 


Asitte çözünmeyen 

madde miktarı en çok 

Fe203 en çok 

A1203 en çok 

Sİ02 

Sülfat en çok 



Serbest karbon en çok 

Nem en çok 

Cr203 en çok 

FİZİKSEL 

Eklenik elek üstü 

8 mesh 


12 mesh 

16 mesh 


20 mesh 

100 mesh 

140 mesh 

170 mesh 

200 mesh 

Düz Cam 


Kireçtaşı 

54,85 


0,80 en çok 

0,60 


0,08 

0,35 


0,05 

0,10 


0,05 

2 en çok 



88 en az 

95 en az 

Düz Cam 

Dolomit 


29,50 

21,40 en az 

0,60 

0,25 


0,40 

0,20 


0,40 

0,10 


0.5 en çok 

20 en çok 

88 en az 

95 en az 

Şişe Camı 

Kireçtaşı 

-

(+/-) 0,30 



0,10 

(+/-) 0,50 

(+/-) 0,50 

0.001 


20 en çok 

5 en çok 

Şişe Camı 

Dolomit 

-

(+/-) 0,30 



0,10 

(+/-) 0,50 

(+/-)0,50 

0.001 


20 en çok 

10 en çok 

Soda külü üretimi için hammadde (kireçtaşı) % 98.6 dan fazla CaC03 içermeli, bunun 

yanısıra Sİ02 içeriği % 1 den düşük olmalıdır. Çelik metalürjisi için olabildiğince 

yüksek CaC03 oram, % 1 den düşük Sİ02 ile ihmal edüebilir oranda S ve P içeriği 

arzu edilir. 

Şeker rafinasyonu için CaC03 oranının % 96 dan büyük, Sİ02 ve MgO oranlarının % 

1 den az olması gereklidir. Toplam kil, sülfat mineralleri ve organik bileşen oranı da % 

1 den az olmalıdır. 

Amerikan farmakoloji standartlarına (XXII) göre hammadde en az % 98.8 oranında 

CaC03 içermelidir. Kurutma kaybı en çok % 2 olmalıdır. Asitte çözünmeyen madde 

miktarı % 0.2, fluor bileşikleri oranı % 0.0005, As miktarı 3 ppm, Pb miktarı 3 ppm, 

demir miktarı % 0.05, Hg oram 0.5 ppm, ağır metaller oranı % 0.002, magnezyum ve 

alkali^uzlar oram % 1 olmalıdır. Hammadde baryumdan kaynaklanan yeşil renklenme 

göstermemelidir. 

29 



Çizelge 10: Çeşitli cam ürünlerinin ortalama CaO ve MgO içerikleri (% 

ağırlık). Kaynak: Harben, 1995. 

Şişe camı, beyaz 

Şişe camı, yeşil 

Düz cam 

Sıkıştırılmış ürünler 

Borosilikat camlan 

Kurşunlu kristal camlan 

CRT kaplama plakaları 

Fiber optik 

Cam seramikler 

Tekstil elyaflan 

A - Elyaflan 

C - Elyaflan 

D - Elyaflan 

E - Elyaflan 

R-Elyaflan 

S - Elyaflan 

AR - Elyaflan 

CaO 


11,30 

11,40 


8,20 

6,20 


0,10 

0,20 


3,50 

-

2,70 



9,00 

14,00 


0,50 

17,00 


9,00 

-

-



MgO 

0,10 


0,10 

4,00 


4,40 

-

-



3,50 

-

-



3,50 

3,00 


0,20 

4,50 


6,00 

10,00 


-

Çizelge 11: Cam endüstrisinde kullanılan karbonatlı kayaçların kimyasal 

bileşimi. Kaynak: Harben, 1995. 

CaC03 


CaO 

MgC03 


MgO 

Fe203 


A1203 

Sİ02 


Kireçtaşı 

98,00 


1,30 

0,12 


0,08 

Aragonit 

97 

0,23 


0,02 

0,02 


0,04 

Botamît 


31,10 

21,70 


0,10 

0,02 


0,05 

Sönmemiş kireç 

56,61 

40,29 


0,13 

0,29 


0,57 

Çizelge 12: Kalsiyum karbonat pigmentlerinin kimyasal özellikleri. 

Kaynak: Trîvedî ve Hagemeyer, 1994 (Harben, 1995 ten). 

CaC03 


CaS04 

MgC03 


A1203 

Fe203 


Sİ02 

NaCl 


110° C de H20 kaybı 

pH 


Amorf 

Kireçtaşı 

96,63 

-

2,43 



0,28 

0,09 


0,37 

-

0,20 



9,10 

Preslpîte 

Kalsiyum 

Karbonat -1 

98,36 

0,08 


0,70 

0,09 


0,07 

0,10 


-

0,60 


9,40 

Presipite 

Kalsiyum 

Karbonat -

98,43 

0,78 


0,37 

0,07 


0,06 

0,04 


-

0,25 


10,30 

Presipite 

Kalsiyum 

2 Karbonat - 3 

98,62 

0,63 


0,21 

0,01 


0,01 

0,02 


0,10 

0,30 


8,50 

30 


4.2. Kireç 

Ticari sönmemiş kireç, parça (tane boyutu 2.5 inch ten büyük), kırılmış veya çakıl 

(0.25-2.25 inch boyutlu), ince (yaklaşık % 100 ü 8 mesh lik elekten geçen), öğütülmüş 

(yaklaşık % 100 ü 20 mesh lik elekten geçen) veya peletlenmiş (pelet çapı 1 inch) kireç 

olarak temin edilebilmektedir. Kireç yüksek kalsiyumlu, magnezyumlu veya dolomitik 

olabilir. ASTM C 110 standartında sönmemiş ve sönmüş kirecin tortulan, kıvamı, 

plastisitesi, durayhlığı, su tutması, söndürme ve tortulaşma katsayıları yer almaktadır. 

Diğer özel testler sönmemiş kirecin yapısal nitelikleri (C 5), sönmüş kirecin sıvadaki 

özellikleri (C 207), sönmemiş ve sönmüş kireçlerin su tecriti ile ilgili parametreleri (C 

53), sönmemiş ve sönmüş kireçlerin çöp asitlerinin nötrleşürilmesmdeki davranışları (C 

400), sönmemiş kirecin sülfit hamuru üretimi için karakteristikleri (C 46) ile kireç ve 

kireçtaşı ürünlerinin endüstriyel atıkların arıtılmasında kullanılabilmesi için sahip 

olmaları gereken özellikleri (C 826) üzerinde durmaktadır. 

5. DIGER ÖZELLİKLER 

Dünya yıllık kireçtaşı üretimi son derece büyük rakamlara ulaşmaktadır. Kireç üretimi 

150 milyon, çimento üretimi ise 1 milyar 97 milyon ton düzeyindedir. Kırmataş 

üretiminde kireçtaşı, dolomit ve mermer başlıca kaynak kayaçlardır. Söz konusu bu 

kayaçlardan elde edilen kırmataşlann Amerika Birleşik Devletleri'ndeki kullanım alan 

ve miktarları aşağıda verilmiştir (Kaynak: Amerikan Madenler Bürosu, 1991; Harben, 

1995 ten). 

Kireçtaşı 

Agrega üretimi 374.196.000 ton 

Zirai faaliyetler 18.861.000 ton 

Çimento üretimi 79.182.000 ton 

Kireç üretimi 17.974.000 ton 

Diğer kimya (cam, v.s.) 97.156.000 ton 

Özel kullanımlar (dolgu) 5.944.000 ton 

Diğer 219.616.000 ton 

Dolomit 

Agrega üretimi 46.334.000 ton 

Zirai faaliyetler 2.618.000 ton 

Diğer kimya (cam, v.s.) 2.991.000 ton 

Özel kullanımlar (dolgu) 1.079.000 ton 

Diğer 7.974.000 ton 

Kırılmış mermer 

Agrega üretimi 195.000 ton 

Çimento üretimi 570.000 ton 

Diğer kimya (cam, v.s.) 570.000 ton 

Özel kullanımlar (dolgu) 700.000 ton 

Diğer 1.874.000 ton 



31 


Kalsiyum karbonattan (kireçtaşından) elde edilen ve önemli bir ürün olan kirecin 1993 

yılı verilerine göre Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüketim alanları ve miktarları da 

şu şekilde verilebilir (Kaynak: Amerikan Madenler Bürosu, 1993; Harben, 1995). 

Şeker rafinasyonu 701.000 ton 

Çelik 5.139.000 ton 

PCC 481.000 ton 

Kağıt ve kağıt hamuru 1.185.000 ton 

Cevher zenginleştirme v.b. gibi 293.000 ton 

Alkaliler, ziraat, alüminyum, cam 414.000 ton 

Refrakter kireç (kalsine dolomit) 315.000 ton 

Çevre uygulamaları 4.191.000 ton 

İnşaat 1.631.000 ton 

Diğer kimyasal ve endüstriyel kullanımlar 2.607.000 ton 

6. SONUÇLAR 

Kireçtaşı, dolomit ve aragonit ile bunların metamorfik ürünleri doğada ve özellikle 

ülkemizde çok yaygın olarak bulunan karbonatlı kayaçlan oluşturmaktadır. Karbonatlı 

kayaçiar kullanım alanları ve miktarları göz önüne alındığında modern günlük yasanım 

vazgeçilemez hammadde kaynakları olarak tanımlanabilir. Doğadan çıkarıldıkları gibi, 

ham olarak kullanımlarının yanısıra, kırılarak, öğütülüp elenerek ve kalsine edilerek 

kullanımları da yaygındır. Her bir kullanım alam için sahip olmaları gereken özellikler 

ulusal ve uluslararası standartlarda tanımlanmıştır. 

Türkiye tüm karbonatlı kayaçlann zengin ve kaliteli rezervlerine sahiptir. Bu nedenle 

çimento, kireç, agrega üretimlerinde kalite ve miktar bakımlarından basan grafiği her 

geçen yıl yükselmektedir. Kağıt, demir-çelik, kimya endüstrileri ile zirai faaliyetlerde de 

ülkemiz karbonatlı kayaçlanndan elde edilen ürünler yaygın bir biçimde 

kullanılmaktadır. Çevre ile ilgili uygulamalarda, çok gerekli ve kullanımın kaçınılmaz 

olduğu alanlarda bile henüz arzu edilen kullanım şekli ve düzeyine ulaştığımız 

söylenemez. Bir hatırlatma da hammadde kaynaklanınız için olacak. Biz önemini 

yeterince kavrayamadığımız karbonat kayaçlan potansiyelimize yeterli ilgiyi 

göstermekte yavaş davranırken, özellikle Fransızlar'm başı çektiği AB ülkelerinden 

çeşitli firmalar bunlara yoğun yatırım yapmaktadır. Bunun okuyucular tarafindan 

dikkate alınması beklenmektedir. 

YARARLANILAN KAYNAKLAR 

1. Harben

s

 P., 1995, Industrial Minerals Handybook, 2nd Edition, Industrial Minerals 



Information Ltd., London, pp. 36-43. 

2. Kmkoğlu, M.S., 1990, Endüstriyel Hammaddeler, İ.T.Ü. Gümüşsüyü Matbaası, 



No: 1418, Sayfa: 169-172. 

32 

Yüklə 153,05 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə