Cam Üretiminde Kullanılan Kuvars Kumlarında Aranan Özellikler - Zenginleştirme Yömtemleri ve Yozgat Sarıkaya Kuvarsitlerinin Bu Açıdan İncelenmesi

MADENCİLİK Cilt Volume Aralık 1986 December XXV Sayı No 4 Cam Üretiminde Kullanılan Kuvars Kumlarında Aranan ÖzelliklerZenginleştirme Yöntemleri Ve Yozgat Sarıkaya Kuvarsitlerinin Bu Açıdan İncelenmesi The Required Properties of the Quartz Sands for Glass Making and Their Beneficiation Methods and a Case Study of Yozgat Sarıkaya Quartzites Muhterem KÖSE* T.Kemal TÜRELİ** ÖZET Ülkemizde cam sanayiinin gelişmesiyle birlikte bu alanda kullanılan hammaddelerin tüketimi de büyük ölçüde artmıştır. Bu yazıda, cam sanayiinde hammadde olarak kullanılan kuvars (silika) kumlarında aranan kimyasal, fiziksel ve mineralojik özelliklerden söz edilerek bunların zenginleş tirilmesi yöntemleri ele alınmıştır. Derlenen bilgiler ışığında Yozgat-Sarıkaya kuvarsit leri incelenmiş ve cam üretiminde kullanılamayacağı saptanmıştır. ABSTRACT In line with the development of our country's glass industry, the usage of the raw materials has been increased immensely. In this paper, the required chemical, physical and mineralogical properties of quartz (silica) sands for the glass making industry, along with beneficiation methods are reviewed. A case study concerning the properties of Yozgat-Sarikaya quartzite is presented. As a result, Yozgat-Sarıkaya quartzite is found unsuitable for the industry. : Maden Mühendisi, MTA Genel Md.liiğü, Maden Analizleri ve Teknoloji Dairesi, ANKARA. Jeoloji Y.Miihendisi, MTA Genel Md.liiğü, Maden Analizleri ve Teknoloji Dairesi, ANKARA. 21 1. G İ R İ Ş Hammadde kullanarak mamul madde üretip pa zarlayan kuruluşların en önemli sorunlarından birisi, istenilen kalitede ve standartta hammadde veya konsantrenin ihtiyaçlarına yetecek miktarda ve ekonomik olarak elde edilmesi gelmektedir. Ülkemizdeki cam sanayiinin yakın zamana ka dar hammadde zenginleştirmesine gereken önemi vermediği söylenebilir. Oysa hammadde zengin leştirme ünitesi olmayan hiçbir kuruluşun, ürün standartlarını ve kalitesini uzun süre koruyamaya cağı bilinen bir gerçektir. Cam ve seramik sanayii nin gelişmesiyle birlikte doğal olarak bu alanda kullanılan hammadde tüketiminde de her geçen yıl önemli ölçüde artışlar olmaktadır. Genellikle doğada bulunan hammaddeler birtakım sorunlar içermektedir. Bu sorunlar ise ancak ciddi araştır ma ve cevher zenginleştirme çalışmalarıyla aşıla bilir. mistir (1). Çizelge 2'de cam üretiminde kullanılan hammaddelerin tipik fiziksel ve kimyasal özellikle ri görülmektedir. Çizelge 1 — Cam Üretiminde Kullanılan Hammad de, Metal ve Metal Oksitler (1) Hammadde Bileşimdeki önemli elementler Kuvars kumu Si02 Soda Na 2 0 Kireç Dolomit CaO Feldspar, Siyenit, Aplit Al203 +Na20 B203 CaO + MgO Boraks, Razor it Tuz keki Flor SO 3 F2 AS203 BaS0 4 Se Bu yazıda cam sanayiinde kullanılacak kuvars kumlarında aranan özellikler ve safsızlık yaratan minerallerin atılmasında kullanılan zenginleştirme yöntemleri hakkında bilgiler sunulmuştur. Arsenik Barit 2. CAM ÜRETİMİNDE KULLANILAN HAMMADDELER 3. CAM ÜRETİMİNDE KULLANILACAK KUVARS KUMLARINDA ARANAN ÖZELLİKLER Cam üretimi, silika (Si0 2 ), Soda (Na 2 0) ve Kireç (CaO) kullanılarak yapılır. Soda, silikanın düşük sıcaklıkta erimesine, kireç ise camın daha iyi kalitede olmasına yardımcıdır. Cam yapıcı ok sit olarak kullanılan silika (Si0 2 ) ise, doğadaki ekonomik işletilebilirliğe sahip; kuvars, kumtaşı, kuvarsit, pegmatit, hidrotermal kuvars ve saf ku vars kumu oluşumlarından elde edilebilir. Bu ham maddelerin kullanılabilir olması için gerekli ön şart en az % 95'in üzerinde Si0 2 içermeleridir. Adı geçen jeolojik oluşumlardan elde edilen ham maddeler cam sanayiinde kuvars kumu (silika ku mu) olarak kullanılırlar. Camda istenilen çeşitli özelliklere göre, silikasoda-kireç ana karışımına çeşitli metal oksitler ilave edilebilir. Örneğin, kurşun ilave edilirse daha parlak ve saydam cam elde edilir. Renkli cam elde etmek için ise karışıma, kobalt (mavi renk verici olarak), demir (sarı renk), manganez (siyah renk), uranyum oksit (yeşilimsi sarımtırak renk) vb ilave edilir. Silika yerine borosilikat kullanılırsa ısıya karşı dayanıklı cam elde edilir (Pyrex). Cam üre timinde kullanılan çeşitli hammaddeler, önemli metal ve metal oksitlerin listesi Çizelge T'de veril22 Selenyum Kuvars kumlarının cam sanayiinde kullanılabil mesi için belirli kimyasal, fiziksel ve mineralojik özelliklere sahip olması istenir. 3.1. Kimyasal Özellikler Dünya standartlarına göre aranılan ortalama özellikler Çizelge 3'de sunulmuştur. 3.2. Fiziksel Özellikler Kuvars kumlarının fiziksel özellikleri de cam üretiminde oldukça önemli olmaktadır. Aranan bu özellikler aşağıda sunulmuştur. 3.2.1. Tane Boyu Dağılımı Cam üretiminde kullanılacak kuvars tanelerinin genellikle -30* mesh (0,59 mm) ile 100 mesh (0,15 mm) tane boyutları arasında olması istenir. Bazı durumlarda bu sınırlar - 2 0 * * mesh (0,833 mm) ile 200 mesh (0,074 mm) olabilmektedir. 3.2.2. Tane B o y u t u n u n Homojen Olması Tane boyutunun homojen olması oldukça Çizelge 2. Cam Hammaddelerinin Tipik Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri (1). HAMMADDE KİMYASAL ÖZELLİK Beyaz Kum Sİ0 2 Fe203 %99 %0,03 ençok Cr203 % 0,0003" + 20Mesh* 0 + 30 " % 1 - 100 " %15 Sİ0 2 Fe203 % 98,5 + %0,2 Cr203 % 0,005 " + 30 " -100 " Na 2 C0 3 NaCI %99 + Sarı Kum Soda Kireçöşı Feldspar Tuz keki " + 30 " 0 % 1 %15 II 0 % 3 ıı % 0,001 " -200 " % 3 CaO + MgO Fe203 %54 + 16Mesh + 20" % 1 %15 I I - 100 " %20 I f Al203 Alkali Al203 Alkali 96 0,1 " %19 + 16 Mesh %11 %0,1 + 20 " " Na2S04 Fe203 Fe203 -100 " I I 0 % 1 %25 I I %22 + 30 Mesh %13 %62 % 0.1 + 40 " % 3,5 t I - 100 " %35 II : ' - Al203 %22 F e 2 0 3 (low iron) % 0,1 " F e 2 0 3 (high iron)% 0,45 " NaCI Alçı % 0,5 16Mesh ır Fe203 Sİ0 2 Fe203 Aplit '* 20Mesh ençok II Fe203 Nepheline Siyenit FİZİKSEL ÖZELLİK %99 % 0,002 " % 0,2 " %0,25 " 0 + 16 Mesh 0 + 20 " % 2,5 1 I + 30 " %25 I I -100 " %25 II + 16 Mesh 0 + 20 " + 30 " % 1 % 2 -100 " %54 + 16 Mesh M I I I I 0 + 20 " %0,5 I I + 30 " % 5 I I -100 " %25 I I US Tyler 23 Çizelge 3. Cam Sanayiinde Kullanılacak Kuvars Kumlarında Aranılan Kimyasal Özellikler (1) % Sİ0 2 enaz 98,5 %Fe203 ençok %T\02 ençok %AI203 ençok % CaO + MgO ençok %Cr203 ençok 0,03 0,01 0,2 0,5 0,0002 önemlidir. Çünkü cam imalinde ısıl işlemler sırasın da çok iri taneler ergitmede güçlük çıkarttıkların dan; çok ufak taneler de ergitme esnasında tankın yüzeyine yapışarak tankın ömrünü azalttıkların dan, ayrıca camda küçük, fakat dayanıklı çekirdek lerin oluşmasına yardımcı olduklarından istenmez ler. 3.3. Mineralojik Özellikler Mineralojik incelemelerle kuvars içerisindeki safsızlık yaratan minerallerin cinsleri saptanırsa, bunların hangi yöntemlerle ve ne derecede uzaklaştırılabileceğini önceden tahmin etmek mümkün dür. 4.1.1. Yıkanıa-Eleme-Smıflandırma Kuvars kumuyla birlikte bulunan killeri atmak ve istenen tane boyutunu sağlamak için, kuvars kumları önce elemeye tabi tutulur. Eleme sonu cunda 20 mesh (0.833 mm)'nin (...truncated)