ENDÜSTRİYEL HAMMADDELER 7.HAFTA 1
14. POTAS TUZLARI 14.1. Mineralojik, kimyasal ve fiziksel özellikler Potasyum (K) bitkilerin gelişmesi için en önemli elementlerden biridir. Potas kelimesi K2O anlamında kullanılır ve bu oksitin eldesi için kullanılan minerallere de potas tuzları denir. 2
En yaygın potas tuzu silvin olup kimyasal bileşimi KCl dür, % 52-60 K2O içerir. Bu mineral küp sisteminde kristallenir, renksiz, beyaz, gri, mavimsi veya kırmızımsı renklerde olabilir. Sertliği ve özgül ağırlığı 2, cam parlaklığında ve tadı acıdır. 3
4
5
6
14.2. Oluşum ve bulunuş şekilleri Potasyum, yeryüzünde hemen her tip kayaçta bulunmaktadır. Magmatik, metamorfik ve sedimanter kayaçların hepsi potasyum içerir. Ortalama % 2.6 olarak yeryüzünde bulunmaktadır. Ancak potas rezervlerinin % 95 gibi büyük bir bölümü çeşitli tuz yataklarında, eski denizlerin buharlaşması sonucu sığ lagünlerde meydana gelmişlerdir. 7
Geri kalan % 5'i ise genç pleistosen tatlısu göllerinde gelişen tabii tuzlu sularda veya günümüzdeki tuz göllerinde veya denizel evaporit yataklarındaki adi tuzlardan doğal olarak oluşan acısularda bulunmaktadır. 8
Dünyanın bazı yerlerinde ise, deniz suyunun buharlaştığı yataklardan NaCl'ün üretimi sonucu oluşan salamuralar, potas içermektedir. Ülkemizde İzmir-Çamaltı tuzları da böyle bir konumdadır ve şu anda Türkiye'de potas üretebilecek kaynakların en başında yeralmaktadır. 9
Potas minerallerinin belirli zenginleşmeler oluşturduğu denizel evaporitler, ki bunlarda potas mineralleri tabii bir sıralanma ile zuhur ederler (buharlaşma kalıntısı), dünyanın birçok bölgesinde yaygındır ve çok büyük kalınlıklar arzetmektedir. 10
Bu evaporitlerde depolanan tuz miktarları, okyanuslarda bugün çözelti halinde bulunan tuz miktarlarından çok daha fazladır. Evaporit yataklarının tümünde çökelmeden sonra üst kısımlarda potas zenginleşmeleri olduğundan bu yataklar, potas yatakları bakımından da önem kazanmaktadır. 11
Potas tuzlarının en önemlisi olan silvin, suda en çok çözünen minerallerden biri olduğu için evaporasyonun son evresinde çökelmektedir. Çoğu durumda buharlaşmanın tamamlanması için zaman yetmez ve potas tuzları çökelemezler, çökelebilen tabakalar da yüzey sularında çözünürek kaybolurlar. 12
Bazen, potas tuzlarının üzeri kaya tuzu tabakaları ile örtülmektedir ve korunmaktadır. Bu sebeple silvin tabakaları her zaman halit tabakaları ile ardalanmalı olarak bulunmaktadır. 13
14.3. Teknolojik özellikleri kullanım alanları fiyatları Gübreler, modern ziraat için çok elzemdir. Çünkü ziraat, bir mineral tüketme işlemidir. Birleşik devletler potas tüketiminin yaklaşık % 94'ü zirai gübrelemede, kalan % 6'sı endüstriyel sektörde kullanılır. 14
Zirai olmayan alanlarda potasın kullanım alanları kimya, sabun, deterjan, cam, seramik, tekstil, boya, tıbbi malzeme ve klorin üretimidir. 15
14.4. Dünya potas rezervleri ve üretim Dünya potas rezervleri 10 milyar tonu görünür olmak üzere 28 milyar ton olarak hesaplanmaktadır. Dünya üretimi 20-30 milyon ton arasında değişmektedir. Potas ve potas ürünlerinin fiyatları 80-160 $/ton arasında değişmektedir. 16
14.5. Türkiye potas rezervleri ve üretim Türkiye de hiçbir doğal kaynak potas üretimi için işletilmemektedir. Tersiyer yaşlı tuzlu-jipsli formasyonlar Türkiye de geniş alanlarda mostra vermekte olup potas araştırmalarına hedef teşkil etmektedir. 17
Özellikle Kars ve Siirt teki tuzlu seriler ile Konya Bolluk ve Tersakan, Denizli Acıgöl, Burdur ve Van Göllerinin suları önemli potas potansiyellerine sahiptirler. 18
Dünyanın bazı yerlerinde ise, deniz suyunun buharlaştığı yataklardan NaCl'ün üretimi sonucu oluşan salamuralar, yüksek oranda potas içermektedir. Ülkemizde İzmir-Çamaltı tuzlası da böyle bir konumdadır ve şu anda Türkiye'de potas üretebilecek kaynakların en başında yer almaktadır. 19
15. DOĞAL YAPITAŞLARI 15.1. Mineralojik, kimyasal ve fiziksel özellikler Doğal taş deyimi ticareti yapılan yada yapılmayan ve doğada olduğu gibi bulunan her türlü kayaçlar için kullanılan çok genel bir tanımdır. Ticari doğal taşlar yasal izinle üretilerek işlemeden ve/veya işleyerek yada boyutlandırmadan yada boyutlandırılarak piyasada işlem gören kayaçlar olarak anlaşılmalıdır. Doğal yapıtaşları adı altında ticari değeri olanlar incelenecektir. 20
Bu terim çok genel bir kavram olup yapı sektöründe kullanılan, her türlü kayaç anlaşılabilir. Çünkü kireçtaşından tutun mermer ve granite kadar çoğu kayaçlar yapı sektörü için üretilmekte ve ticareti yapılmaktadır. Günümüzde ise parlatılabilme yeteneği önemli bir husus olduğundan mermerler bu gruptan ayrı olarak değerlendirilmektedirler. 21
Dolayısı ile doğal yapıtaşları başlığı altında; parlatılmadan hatta yüzeyleri pürüzlendirilerek değişik boyutlarda sadece elmas disklerle kesilerek yada el aletleri ile şekillendirilerek veya yontularak, yapılarda ve çevre düzenlemelerinde kullanılan ticari doğal taşlar anlaşılmalıdır. 22
23
24
Daha açık ifadelerle yapı temellerinde ve duvarlarında, dış kaplamalarda, bahçe duvarlarında, park ve bahçe düzenlemelerinde, kaldırım, yol ve yaya yolu döşemelerinde, tarihi eserlerin restorasyonunda, cami, minare ve peyzaj mimari gibi çalışmalarda kullanılan ticari doğal taşlar ele alınacaktır. 25
Ülkemizin bu konuda oldukça zengin ve çeşitli ticari doğal yapı taşlarına sahip olduğu açık olarak bellidir. Buna anlamak için hemen en yakın tarihi yapılara bakmak yeterlidir. Belli başlı doğal yapıtaşları aşağıda verilmiştir. Kireçtaşı ve dolomitin başka kullanım alanları da olduğu için daha ayrıntılı olarak incelenecektir. 26
Bazalt : İnce taneli, yoğun, sert, dayanıklı ve koyu renkli (siyah) bir magmatik kayaç olan bazalt gabro grubunun volkanik türüdür. Homojen yapısı nedeniyle düzgün kırılma yüzeyleri vermesi açısından yapıtaşları konusunda özellikle yaya ve yolların döşenmesinde zartaşı olarak üretimi açısından aranan bir kayaçtır. 27
En önemli özelliklerinden biri arazide altıgen prizmalar şeklinde ve sütunlar halinde meydana gelmiş olmasıdır. 28
29
30
Granit : Magmatik kökenli olan granit iri taneliden ince taneli feldspat ve kuvars mineralleri içeren sert bir kayaçtır. Feldspat rengine bağlı olarak değişik renkler alabilmektedir. Yapıtaşı olarak granitlerde orta ve özellikle ince mineral taneli olmasına ilaveten düzgün kırılabilme özelliği aranmaktadır. 31
Yörelere göre farklı özelikler veren granitlerin özellikle gri renkli, ince mineral taneli olanları parke taşı imalatında kullanılmaktadır. İri mineral taneli ve farklı renkli granitler daha çok mermer gibi parlatılarak plakalar şeklinde kullanılmaktadır. 32
33
34
35
36
Andezit : Volkanik kökenli olan andezit kayaçları renk, doku ve sertlik açısından uygun olan bazı türlerinden parke taşı, döşeme taşı, kaplama taşı ve yapılarda değişik amaçlı olarak mimari tasarımlarda ve tarihi yapılarda kullanılmaktadır. 37
Su emmeyen, suda dağılmayan özelliği, sıkı dokulu ve arzu edilen renklerde olmasının yanı sıra kırıldığında ve disk kesicilerle kesildiğinde düzgün yüzey veren andezitler, aranan özellikleridir. İç Anadolu Bölgesinde (Ankara, Çankırı, Afyon) andezit üretimi son yıllarda büyük artış göstermiştir. 38
39
40
41
Kumtaşı : Kumtaşı silisli veya kum taneciklerinin çökelmesi ve bunların çimentolanması ile oluşmuş sert bir kayaçtır. Özellikle ince taneli ve gri renkli olan ve silisce zengin tabakalı kumtaşları parke taşı olarak tercih edilmektedir. Türkiye deki üretimi küçük ölçekte olup iç piyasaya yöneliktir. 42
Tüfler : Volkanik küllerin pekişmesiyle oluşmaktadırlar. Özellikle volkaniklere bağlı riyolit dasit türü tüfit kayaçlar ilgi görmektedir. Bünyelerinde serbest olarak kuvars mineralleri bulunabilir. 43
Tüfler sedimanter kayaçlar gibi tabakalanma gösterebilmektedir. Doğal olarak değişik renkteki özellikle beyaz, pembe, sarı-kırmızı desenli ve yeşil renklerin hakim olduğu tüfler üretilmektedir. 44
45
46
47
48
Kayağan taşı (Kayraktaşı, sleyt, arduvaz) : Metamorfik bir kayaç olan kayağan taşı, çamurtaşları, silttaşları, şeyller ve volkanik küllerin farklı kompozisyonlarını içerir. Metamorfizma nedeniyle oluşan klivaj yapıları, bu taşların doğal olarak plaka halinde ayrılmasına sebep olur. 49
Çok farklı mineral ve kompozisyonları nedeniyle, değişik renkler ve desenler verebilmektedir. İhraç potansiyeli yüksek olan kayağan taşı çatı kaplamalarında, döşemelerde ve dış kaplamalar ile birlikte peyzaj mimari amaçlı olarak kullanılmaktadır. 50
Arduvaz (sleyt) 51
52
53
54
Diabaz : Sert bir kayaç olan diabaz hem mermer hem de yapıtaşı olarak işlem görmektedir. Ülkemizin değişik yörelerin de diabaz oluşumları (Tokat, Adana, Antalya) bilinmesine rağmen sadece sınırlı oranda Gemlik te üretim bulunmaktadır. 55
56
Yukarıda yaygın olarak bilinen yapıtaşlarına ilaveten siyenit, diyorit, gabro, gnays, grovak, şist ve değişik özelliklerde kumtaşları da olabilir. Bunların dışında da yeni yapıtaşlarının ortaya çıkması her zaman mümkündür. 57
Granit, diyorit, siyenit vb. gibi mermer olarak da kullanılabilecek niteliklerdeki magmatik orijinli kayaçlar eski kristalin masiflerle ilgili olarak bulunur. 58
Bazı kıtalarda örneğin; Kuzey Avrupa'da, İsveç, Finlandiya ve Güney Afrika'da olduğu gibi çok geniş alanlarda Granit oluşumlarının bulunduğu jeolojik olarak bilinmektedir. Siyenit adı ise Mısır'daki Siena'dan gelmekte olup, Piramitler Eski Mısırlılar tarafından siyenitlerden inşa edilmişlerdir. 59
60
61
Kireçtaşı ve Dolomit 62
Kireçtaşı ve dolomitler için çeşitli sınıflamalar yapılmakla birlikte; kimyasal, biyokimyasal veya kırıntılı sedimanter kayaçlardan % 90 dan fazla CaCO3 içerenlere kireçtaşı, % 90 dan fazla MgCO3 içerenlere de dolomit denir. Bu ikisi arasında dolomitik kireçtaşı ve kalkerli dolomit gibi geçiş kayaçları bulunmaktadır. 63
Saf kireçtaşı CaCO3 bileşimli kalsit minerallerinden oluşur ve % 56 CaO ve % 44 CO2 içerir. Özgül ağırlığı 2,3-2,5 gr/cm³ arasında olup, sertliği kalsitin serlik derecesi olan 3 tür. 64
Saf dolomit kendisi ile aynı adı taşıyan CaMg(CO3)2 bileşimli dolomitten oluşur. Saf dolomit % 30,4 CaO, % 21,7 MgO ve %47,9 CO2 bileşimindedir. Özgül ağırlığı 2,8 gr/cm³, sertliği 3,5-4 arasındadır. 65
Kullanım alanlarına göre Ca ve Mg oksit oranları farklılıklar göstermektedir. Yapıtaşı olarak kullanılacak kireçtaşı ve dolomitlerde yabancı maddelerin miktarları fazla önem taşımazken, cam sanayinde kullanılacak kireçtaşının en az % 97 CaCO3 tan meydana gelmesi ve yine yüksek kaliteli bir dolomitin en az % 20 MgO içermesi gerekir. 66
Bu kayaçların; kristal boyutu, dokuları, renkleri, tabakalanma ve laminalanma özellikleri, homojen olup olmamaları, erime boşluklarına sahip olmaları vb. özellikleri onların ticari değerlerini ve kullanım alanların belirler. Kil, kum, çört, demir oksitler ve organik malzemeler istenmeyen unsurlardır. 67
15.2. Oluşum ve bulunuş şekilleri Kireçtaşı ve dolomitler kimyasal, evaporitik, biyokimyasal (organik) ve kırıntılı oluşumlara sahip sedimanter kayaçlardır. Tabakalı ve bazen de masif olarak bulunurlar. 68
15.3. Teknolojik özellikleri kullanım alanları fiyatları Kireçtaşı ve dolomitler yapıtaşı olarak ; yapı temellerinde ve duvarlarında, dış kaplamalarda, bahçe duvarlarında, park ve bahçe düzenlemelerinde, kaldırım, yol ve yaya yolu döşemelerinde, tarihi eserlerin restorasyonunda, cami, minare ve peyzaj mimari gibi çalışmalarda kullanılırlar. 69
İstanbul daki tarihi yapıların pek çoğunda, Bakırköy Formasyonu oluşturan, mactralı kireçtaşları kullanılmıştır. Diğer kullanım alanları aşağıdadır. 70
71
Çimento sanayi: Kil ve kuvars bakımından zengin kireçtaşları çimento sanayiinde kullanılmaktadırlar. % 80 kireçtaşı ve % 20 kil veya şeyl kalsine edilip klinker elde edilir.daha sonra jips ile karıştırılır ve öğütülür. Bu alanda kullanılacak kireçtaşları % 3 ten az dolomit ve % 1,5 tan az alkali içermelidirler. 72
Metalurji: Yüksek fırınlarda demir cevherlerinden demir elde edilirken, cevherin bileşimindeki P, Al, Si ve S ün uzaklaştırılması için ve ayrıca ergime sıcaklığını düşürmek için kireçtaşı ve dolomit kullanılır. Bunun için kireçtaşının % 5 ten az S, % 1 den az P ve mümkün olduğunca az Al ve Si içermesi istenir. 1 ton pik demir için 400 kg kireçtaşı ve dolomite ihtiyaç vardır. 73
Kırmataş (agrega): Betonlarda agrega, karayolu yapımında mıcır, demiryolu yapımında balast şeklinde büyük miktarlarda kireçtaşı ve dolomit kullanılır. Ayrıca liman ve dalga kıranlarda da büyük kireçtaşı veya dolomit blokları tercih edilmektedir. 74
Bu tür kullanımlarda kil, çört, organik madde ve demir minerallerinin mümkün olduğunca düşük oranlarda olmaları istenir. 75
76
77
78
79
80
81
82
83
Tarım: Ca ve Mg ca fakir topraklarda ve asiditesi fazla topraklarda kireçtaşı ve dolmit kullanılarak bitkilerin gelişmeleri sağlanır. 84
Kireç imali: Kireçtaşı ve dolomit 1000-1100 C sıcaklıklarda pişirilerek CaO ve MgO şeklinde kirece dönüşür. Bunlar su ile karıştırıldığında eksotermik bir reaksiyon sonucunda Ca ve Mg hidroksit ortaya çıkar. 85
CaCO3 + ısı kalsit kireç CaO + CO2 86
Kireç inşaatlarda sıva ve harç yapımında ve ayrıca kimya sanayinde kullanılır. Kireç imal edilecek kayaçlarda kil oranı % 5 in altında olmalıdır. Kireç üretiminde bu malzemeler neredeyse % 50 oranında kütle kaybına uğrarlar. 87
Diğer kullanım alanları: Cam sanayinde % 98,5 ve daha üzeri Ca ve Mg karbonat içeren kireçtaşı ve dolomitler kullanılır. Şeker sanayinde kirletici unsurları uzaklaştırmak için şuruba % 1,2 oranında öğütülmüş kireçtaşı katılır. Kimya sanayinde kalsiyum ve mağnezyum kimyasalları için kireçtaşı ve dolomit kullanılır. 88
15.4. Dünya kireçtaşı ve dolomit rezervleri ve üretim Rezervler çok büyük olduğundan bu konuda ayrıca bir çalışma yapılmamıştır. 2000 li yıllarda dünya kireç üretimi 120 milyon ton olmuştur. Çimento üretimi için 2 milyar ton kireçtaşı kullanılmıştır. Dolomit üretimi ise 100 milyon ton civarındadır. 89
15.5. Türkiye kireçtaşı ve dolomit rezervleri ve üretim Türkiye nin de büyük kireçtaşı ve dolomit rezervleri vardır. 2000 li yıllarda çimento üretimi için 40 milyon ton, kireç üretimi için 8 milyon ton kireçtaşı üretilmiştir. Ayrıca 500 bin ton dolomit üretilmektedir. 90