
DOLOMİT



Dolomit:BileÅŸimi CaMg(CO3)2 olan ve bir çift karbon bileÅŸiÄŸi olan dolomitin, kalsitten ayrı özellikte bir mineral olduÄŸu ilk kez Fransız Jeolog Dolomiev Sylusion tarafından belirlenmiÅŸtir. Dolomit, kireçtaÅŸlarından CaOin yerini kısmen veya tamamen MgOin alması ile oluÅŸmaktadır. Bu yüzden bileÅŸimi açısından kireçtaÅŸları ile iliÅŸkisi olup, yanalda ve düÅŸeyde daima kireçtaÅŸları ile geçiÅŸlidir. Bünyedeki kalsit ve dolomit oranlarına göre bazı araÅŸtırmacılar tarafından ÅŸu ÅŸekilde sınıflandırılmaktadır;
• % 10dan az kalsit, % 90dan fazla dolomit; Dolomit
• % 10-50 kalsit, % 50-90 dolomit; Kalkerli dolomit
• % 50-90 kalsit, % 10-50 dolomit; Dolomitik kireçtaşı
• % 90-95 kalsit, % 5-10 dolomit; Mglu kireçtaşı
• % 95den fazla kalsit, % 5den az dolomit; Kireçtaşı
Ticari olarak dolomite çeÅŸitli ısı deÄŸerlerinde iÅŸlemler uygulanabilir. Kalsinasyon iÅŸlemi uygulanmamış dolomite "ham dolomit", 1100 oC de ısıl iÅŸleme tutulmuÅŸ dolomite "kalsine dolomit", 1850-1950 oC arasında ısıl iÅŸleme tabi tutulmuÅŸ dolomite ise "sinter dolomit" denir..
Mineraloji
Prensip olarak karbonatlı kayaçlardan kireçtaşı ve dolomit, endüstride kullanılan en önemli kayaçlardır. Kireçtaşı, çoÄŸunlukla CaCO3 içeren sedimanter bir kayaçtır. Dolomit ise CaCO3 ve MgCO3 içeren kayaçlardır. Aragonit ( CaCO3) kalsitle aynı kimyasal özelliÄŸe sahip olmasına raÄŸmen kristal yapısı bakımından farklıdır. Aragonit, kalsitin zaman içerisinde altere olması ile oluÅŸmuÅŸ metastabil bir mineraldir. DiÄŸer karbonatlı mineraller siderit (FeCO3), ankerit (Ca2MgFe(CO3)) ve magnezit (MgCO3) dır. Magnezit genellikle kireçtaşı ve dolomitle beraber bulunur ancak az miktarda bütünün içinde yer almaktadır. Benzer özellikleri sebebiyle, karbonatlı mineralleri bir diÄŸerinden ayırt etmek pek kolay olmamaktadır. Özgül ağırlık, renk, kristal formu ve diÄŸer fiziksel özellikleri, kayacın monomineralik olması koÅŸuluyla, tanımlamalarda yardımcı olmaktadır.
SeyreltilmiÅŸ hidroklorik asit çözeltisinde farklı minerallerin çözünme hızları, bu tür minerallerin arazide tanınmaları için yararlı bir yöntem olarak bilinmektedir. Kalsit, seyreltilmiÅŸ HCI çözeltisinde dolomitten çok daha fazla çözünmektedir. Böylece eÄŸer taze bir yüzey üzerinde bu yöntem denenecek olursa, dolomitin bulunduÄŸu yüzeye el lensi ile bakıldığında çeÅŸitli rölyefler görülecektir. DiÄŸer bir teknik boyama tekniÄŸidir bu teknik aslında aragonit-kalsit ve dolomit yönünde azalan çözünme farklılığı esasına dayanmaktadır. Ancak bu yöntemin arazide kullanılması oldukça zordur, genellikle laboratuar ortamında kullanılmaktadır.
X-Ray difraktometre teknikleri esas olarak iri boyutlu numunelerin karbonat mineralojisinin laboratuar ortamında belirlenmesi için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde kayaç içerisindekikalsit dolomit oranı veya bu minerallerin yüzde deÄŸerleri bilinen bir standarda göre kıyaslanarak bulunabilir. Binoküler mikroskop kullanılarak yapılan ince kesit analizleri de bu karbonatlı kayaçların tanınmalarında yardımcı olmaktadır. Kalsit, dolomit ve ankeritin ince kesitlerde boyama iÅŸlemi yapılmadan tanınmaları oldukça zordur. Bu tanımlamalar sırasında, karbonat taneciklerinin tipi, dokusu ve yapıları araÅŸtırılmaktadır. Tanımlamalarda kullanılan en önemli unsurlardan birisi de fosil ve fosil izleridir. DiÄŸer önemli bir ayırt edici özellik de renktir. Renk minerallerin kabaca saflığı hakkında fikir sahibi olunmasına yardımcı olur. Ancak, bunun yanıltıcı da olabileceÄŸi unutulmamalıdır.
Karbonat dışı mineralin küçük bir miktarı, renk deÄŸiÅŸiminin olması için yeterli olmaktadır. En meÅŸhur yapı taÅŸlarından, Hindistan kireçtaşı % 0.2 den daha az Fe2O3 içermekte ve bu içerik, malzemeye kahverengi ve sarımsı kahverengi bir renk vermektedir. Keza, Carthage Mermeri ise kahverengi ve fosilli bir malzeme olup, % 0.2 daha az demir ve alüminyum oksit içermektedir.
Çok yüksek saflıktaki kireçtaÅŸları, hafif kahverengi ile kül renginden beyaza uzanan bir renk içermektedir. YeÅŸil ve kül rengi gibi renkler içeren kireçtaÅŸları genellikle, demiroksit veya karbonlu materyal içerdiÄŸinin göstergesi olarak algılanmaktadır. Oksidasyon durumu arttıkça, renkler yeÅŸile, kahverengiye ve kırmızıya doÄŸru deÄŸiÅŸmektedir. Renk referans kartı, kayaç tanımlamalarında önemli katkı saÄŸlayabilmektedir. Karbonatlı kayaçlardaki deÄŸiÅŸik miktarda ve tipte bulunan safsızlıklar, eÄŸer söz konusu kayaçların yararlılık derecesini etkiliyorlarsa ekonomik açıdan önemli olmaktadırlar. Her safsızlık ile ilgili olarak en önemli iki soru vardır. Bunlar; ne kadar bulunur ve dağılımı nasıldır? sorularıdır. Bu safsızlıkların dikkate deÄŸer bir miktarı, kayaç içinde dissemine dağılımı ise bazı kullanım alanları için sorun yaratmayabilmektedir. DiÄŸer taraftan safsızlıklar tabakalı bir ÅŸekilde kayaç içinde konsantre olmuÅŸsa, bunlar bir zayıflık düzlemi oluÅŸturarak, kayacın performansını olumsuz yönde etkileyebilmektedirler.
Karbonatlı kayaçlar içinde yer alan ve en iyi bilinen safsızlık, kildir. Kil mineralleri esas olarak, Kaolinit, İllit, Klorit, Smektit veya bunların karışımından oluÅŸmakta ve kayaç içersinde dissemine veya tabakalı halde bulanabilmektedir. Kilin temel moleküler yapısı silika tetrahedrali( bir silika atomu ve dört oksijen atomu) ve alüminyum ve/veya magnezyum oktahedrali (alüminyum veya magnezyum atomu ve altı hidroksil iyonu) ÅŸeklindedir. DiÄŸer kimyasal elementler yapı içinde dağılmış halde bulunmaktadır. Bu yüzden de kimyasal analiz yolu ile kil mineralinin yapısını anlamak mümkün olmamaktadır. Ancak kil minerallerini tanımlamak gerekliyse, x ışınları, diferansiyel termik analiz veya elektron mikroskopu yardımıyla tanımlamak mümkün olmaktadır. Çört baÅŸka bir bilinen emprüte olarak karbonatlı kayaçlar içerisinde yer almaktadır. Çörtler, nodüler lensler veya yataklar halinde veya dissemine olarak bütün kayaç içinde gözlenebilmektedir. Esas olarak çörtler çok küçük taneli ( 1 - 10 Mikron) kuvars tanelerinden oluÅŸmaktadır. Çörtler genellikle bütün renklerde bulunmaktadır. Ağır çörtlerin sertlikleri 7 civarındadır ve kırma iÅŸlemleri sırasında büyük aşınmalara yol açmaktadırlar. Poröz çörtler iseesas olarak geniÅŸ yüzeyli olmaları sebebiyle alkaliler içinde çözünebilmekte ve kimyasal reaksiyona girebilmektedirler. Bu yüzden de beton yapımında sorun çıkarmaktadırlar.
Silikat, karbonatlı kayaçlarda ayrı bir yapıda silt veya kum tanesi boyutunda kuvars mineralleri halinde bulunmaktadır. Bazen kuvars, damarlar halinde de bulunabilmektedir. Klastik yapılı kireçtaÅŸları özellikle dikkate deÄŸer bir oranda kuvars, silt ve kum içerebilmektedirler. Bu taneler etrafı karbonat ile kaplanarak oolitik bir yapı gösterebilmektedirler. Çok ince taneli dissemine olmuÅŸ organik maddeler dolomit ve kireçtaÅŸlarının en bilinen yapısal elemanlarındandır. Bu maddeler kahverengi ve siyah renkli kayaçların oluÅŸmasına sebep olabilmektedirler. Bunlara örnek olarak, bitümlü malzemeler, petrol ve benzerleri verilebilir.
İnce kesitlerde çözünmeyen artıkların incelenmesinde çoÄŸu karbonatlı kayaçlarda deÄŸiÅŸik oranlarda iz minerallere de rastlanmaktadır. Ancak bunların endüstriyel kullanımında pek fazla zararları bulunmamaktadır. ( Örn. Cam Sanayiinde) ancak yapı elemanı olarak kullanılmaları sırasında, ürünün fiziksel özelliklerini etkilediklerinden bir miktar dezavantaj da oluÅŸturabilmektedirler.
OluÅŸum
Ekonomik öneme sahip çoÄŸu karbonatlı kayaçlar, kısmen veya tamamen biyolojik olarak deniz suyundan veya sığ deniz ortamında oluÅŸmuÅŸlardır. İçinde fosil bulunan bir kireçtaşı kesin olarak oluÅŸumunun biyolojik bir orijinden geldiÄŸini kanıtlar. Ancak herhangi bir tanımlayıcı unsur yoksa ve ince taneli bir yapı ise bunun küçük organizmalardan türediÄŸi anlaşılmalıdır. ÖrneÄŸin kil ve silt boyutlu partiküller, ölü alglerin aragonitik keskin kabukları olabilir. Çekirdek etrafında kalsiyum karbonat birikmesi ile oluÅŸan oolitler, yine alglerin aktivitesi ile oluÅŸmuÅŸ olabileceÄŸi ihtimalini güçlendirmektedir. Bazı bölgelerde mercan ve kalkerli alglerki bunlar kireç saklayan organizmalardır, zamanında dalgalara karşı koyan ve resif (reef) adı verilen büyük dalga kıran yapılar oluÅŸturuyorlardı. Bu yapıların biyolojik aktif unsurları genellikle sığ denizlerde yer almakta olmalarından dolayı da oolitik formdan, iç içe geçmiÅŸ kalsiyum karbonatlı konsantrik yumrular oluÅŸturmuÅŸlardır. Zaman içinde çökelme ortamında biriken bu canlılar karbonatlı kayaçların oluÅŸumuna kaynak teÅŸkil etmiÅŸlerdir. Karbonatlı kayaçların oluÅŸumunu saÄŸlayan bu depolanma alanlarının çevresi, oluÅŸacak kayaçın saflığını, ÅŸeklini ve boyutunu ortaya koyması açısından oldukça önemli olmaktadır. Yüksek enerji zonlarında oluÅŸan ve çok az karbonat dışı metaryal içermeyen kireçtaÅŸları, yüksek saflıktaki karbonat minerallerinin kaynağını oluÅŸturmaktadır. DüÅŸük enerji alanlarında oluÅŸan Mikrit ise çok kil, silt ve karbonat dışı mineral içermektedir. Karbonat sedimanları depolama iÅŸlemi sonrası alterasyon ve modifikasyona son derece duyarlı olmaktadırlar. Dolomitin orijini ekonomik jeologlar tarafından özellikle önemli olmaktadır. Bazı dolomitler, deniz suyunun presipitasyonu ile oluÅŸurken, çoÄŸu dolomitler, yüksek tuzluluktaki sular tarafından kalsiyum karbonatlı sedimanların veya kayaçların alterasyonu ile oluÅŸmuÅŸlardır.1950lerden sonraki karbonatlı kayaçların oluÅŸumu üzerine yapılan modern araÅŸtırmalar, karbonatlı kayaçların sınıflandırılması konusunda dikkate deÄŸer bir etki yaratmıştır. Yeni bulunan bilgilerle çok sayıda sınıflama yapılmıştır. Endüstriyel jeologların nihai amacı karbonatlı kayaçların orijinini bulmak deÄŸil onların kullanımına yönelik kimyasal ve fiziksel özelliklerini ortaya koyan bir sınıflama yapmak olmuÅŸtur.
Karbonatlı kayaçlarla ilgili bir çok yaklaşımlar, klasifikasyon ÅŸeması temelinde yapılmaktadır. Ancak en yararlı kullanımı belki de onun kompozisyonu ve dokusu üzerinde yapılan sınıflamalardır. Kompozisyonu incelenirken en baÅŸta gelen husus kimyasal yapısı, tane veya fosil tipini saptama gibi minerolojik çalışmalardır. Dokuya iliÅŸkin çalışmalar daha çok oluÅŸum ve oluÅŸum sonrası geliÅŸen olaylara ışık tutan gözeneklilik, tane boyutu, kireç çamuru ve tane oranı gibi özelliklerdir.
Karbonatlı kayaçlar doÄŸada nadiren monomineralik yapıda bulunurlar. Bu kayaçların minerolojik bir klasifikasyonunun yapılabilmesi için, kalsit, dolomit ve karbonat dışı minerallerinin miktarındaki deÄŸiÅŸimlerin dikkate alınması gereklidir (Åžekil 1). Kayaç tanımlamasının yapılabilmesi için böyle bir sınıflama yapılması, eÄŸer yapısal parametreler de elde edildi ise, son derece gereklidir, ancak endüstriyel amaçlar için yeterli deÄŸildir. Kireçtaşı ve dolomitin endüstriyel kullanımında her ne kadar benzerlik bulunsa da belirli kullanım alanları için belirli daha özel kimyasal özelliklerin bulunması gerekmektedir. Bu özel gereksinmeler mineralojik özelliklerden çok kimyasal özelliklere dayanmaktadır. Bunlar CaCO3 (veya CaO), MgCO3 (veya MgO) veya her iki oranın belli bir deÄŸerde olması safsızlıkların de tolere edilebilir ölçekte olmasıdır. Pratik bir kimyasal sınıflama örneÄŸin % 97.5dan daha fazla CaCO3 içeren kireçtaÅŸları, en yüksek kaliteli kireçtaşı, % 95den fazla CaCO3 içerenler yüksek kaliteli, yüksek saflıktaki karbonatlı kayaç için ise CaCO3 + MgCO3 oranının % 95den fazla olması gerekmektedir. Yüksek magnezyumlu dolomitler için % 43den fazla MgCO3 (pür dolomit %47.5 dolomit içerir) içermesi gerekmektedir.
Mineralojik klasifikasyon sırasında yapılan dokusal klasifikasyon, karbonatlı kayaçların orijinini saptamaya yönelik jeolojik incelemelerden birisidir. Leighton ve Pendexter (1962) tarafından yapılan böyle bir çalışma, bir çok kireçtaşı için tane yapısı, mikrit miktarı (kireç çamur karışımı), çimento ve porozite gibi dört yapısal bileÅŸenin göreceli olarak oranını karakterize ederek yapılmıştır.
Taneli ve mikrinitik malzemenin göreceli olanı, bir nomenclatural sistemin temelini oluÅŸturmaktadır. Kuvvetli dip akıntıların olduÄŸu bölgelerde çamurların yataklanamamasından dolayı su akıntıları önemli ip uçları vermektedir. DiÄŸer klasifikasyonlar, Folk(1962), Dunham(1962) tarafından, tane/çamur oranına göre yapılmıştır. Dolomit sınıflandırılmasında özel bir problem bulunmakta ve kireçtaÅŸlarında olduÄŸu gibi sınıflandırma yapmak mümkün olmamaktadır. Yataklanma sırasında dokusunun korunmuÅŸ olması durumunda, dokusal bir sınıflama yapmak mümkündür. Ancak çoÄŸu zaman, esas doku kaybolmuÅŸ, onun yerine doku izleri yer almıştır. Birincil orijinli dolomitler için kiristal büyüklüÄŸüne göre bir sınıflama yapılır.
Tüketim Alanları
Dolomit, fiziksel ve kimyasal yapısına baÄŸlı olarak endüstride bir çok alanda kullanılır. Bunların en önemlileri aÅŸağıda belirtilmiÅŸtir.
• Yol inÅŸaatlarında ve beton yapımında dolgu maddesi olarak.
• Ziraatte, gübre yapımında dolgu maddesi olarak ve toprak ıslahında.
• Cam ve soda sanayiinde üretimde.
• Boya sanayiinde dolgu maddesi olarak.
• Seramik sanayiinde.
• Kimya sanayiinde beyazlatıcı olarak.
• Suyun filtrasyonunda.
• Kimya sanayiinde Ferrosilikon imalinde.
• Refrakter tuÄŸla ve harçların üretiminde.
• Demir-Çelik sanayiinde demir cevherinin sinterlenmesinde, çelik üretiminde curuf yapıcı ve refrakter tuÄŸlaları koruyucu olarak.
Kullanım alanlarından en önemlileri refrakter malzeme imali ve kalsine edildikten sonra çelik üretiminde istenmeyen safsızlıkların cürufa geçmesini saÄŸlamak amacıyla flux olarak kullanımıdır. Bu nedenle, dolomitin en çok tüketildiÄŸi endüstriler, cam ve soda, refrakter ve demir-çeliktir.
Esas olarak çoÄŸu refrakterlerin ana pazarı demir çelik endüstrisidir. Ancak bunun yanı sıra dolomit refrakter ürünleri çimento döner fırınlarında, dik kireç fırınlarında ve dolomit döner fırınlarında refrakter malzemesi olarak da kullanılmaktadır.
Günümüzde dolomit orijinli, piÅŸmiÅŸ tuÄŸlalar ve zift baÄŸlayıcılı tuÄŸlalar ile dolomit-karbon ve dolomit magnezit katkılı çeÅŸitli ürünler ÅŸeklinde dünyada geniÅŸ bir kullanım alanı bulmuÅŸtur.
Refrakter dolomitler esas kullanım alanı, çelik potalarında, fırınlarda, AOD,VOD ve VAD kanallarında, BOF ve çimento fırınlarında astar malzemesi olarak refrakter tuÄŸlalar ÅŸeklinde olmaktadır.
Dolomit refrakterlerinin esas rakibi çelik potalarda özellikle kullanılan alümina-magnezya tuÄŸlalarıdır. Özellikle kaynakları kendilerinde olduÄŸu için Çin ve Japonya gibi ülkelerde, bu tür refrakterler göreceli olarak daha ucuz olduklarından, dolomite göre daha çok tercih edilmektedir. Nitekim bu ülkelerde yılda birkaç bin ton gibi çok az oranda, bu amaca yönelik dolomit kullanılmaktadır.
Dolomit için ikinci önemli pazar, monolitik sektörüdür. Dolomitik monolitikler EAF tabanının tamirinde kullanılmaktadır. Bu tür monolitikler % 20-70 arasında dead burned dolomit içermektedir.
Günümüzde global kriz nedeniyle demir çelik endüstrisindeki negatif geliÅŸmeler dolomit pazarını da olumsuz yönde etkilemiÅŸtir. Dolomit pazarı çok büyük bir sıçrama yapamamakla birlikte var olan çizgisini korumuÅŸtur. GeliÅŸmeler yüksek saflıkta refrakter ürünlerine yönelimi ortaya koymaktadır.
Paslanmaz Çelik Pazarında Dolomitin Kullanımı
Paslanmaz çelik sektöründe özellikle refrakter dolomitler açısından bir miktar geliÅŸme gözlenmiÅŸtir. Dolomit refrakterleri özellikle AOD kanallarında kullanılan favori bir malzeme olmuÅŸtur. Bu yüzden de mag-krom ürünlerinin yerine geçmektedir.
Dünya paslanmaz çelik üretimi 1994 yılında 12.7 milyon tondan 1997 yılında 15.8 milyon tona ulaÅŸmıştır. Büyüme hızı % 8.4 olmuÅŸtur. Paslanmaz çelik üretimindeki kapasite artışları % 75 oranında AOD proseslerinde gerçekleÅŸtirilmiÅŸ, VOC,CLU,MRP,VODC ve VOD proseslerindeki kapasite artışı hemen hemen aynı kalmıştır.
Günümüzde kullanılan AOD proseslerinde, 1700 oC sıcaklıkların üzerinde ve CO2 kısmi basıncı altında ekonomik yaklaşımlar da dikkate alındığında en iyi randıman vermesi bakımından son zamanlarda, dolomit ve dolomit magnezya tuÄŸlaları kullanılmaktadır. PiÅŸmiÅŸ dolomit tuÄŸlalar % 40 magnezya ve belli oranlarda da zirkon veya fused magnezya içerebilmektedir. DüÅŸük porozite ve permeabiliteye sahip, ayrıca silikat cürufuna karşı da dirençlidir.
Çimento Sektöründe Dolomitin Kullanımı
Dolomitin diÄŸer bir kullanım alanı çimento fırınlarıdır. Günümüzde çimento fırınları yanma zonlarında kullanılan mag-krom tuÄŸlalarının çevreye zararlı etkilerinden dolayı, bu refrakterler yerine dolomit refrakterlerinin kullanımı gittikçe artmaktadır. Çimento fırınlarında kullanılan mag-krom tuÄŸlalar, hegzavalent ( Cr+6) krom içeren zararlı artıklar oluÅŸturmaktadırlar. Bu iyon refrakter tuÄŸla yüzeyinde atmosfer koÅŸulllarında çözünebilen kanserojen bileÅŸikler oluÅŸturmaktadır.
Dolomit tuÄŸlaları çimento fırınında yüksek silika modüllü olsa bile, çok iyi bir kaplama formasyonu oluÅŸturması ile tanınmaktadır. Dolomit tuÄŸlaları sürekli olarak çalışan çimento fırınlarında en iyi maliyet/performans oranını yakalayarak, 40 yıldır kullanılmaktadır. Ancak kullanılan yakıtın deÄŸiÅŸim hızındaki artış, yanma zonunda kullanılan temel tuÄŸlalar üzerindeki aşınmanın ivmelenmesine sebep olmuÅŸtur.
Gerek çevre kirliliÄŸi baskısı gerekse teknik olarak karlılıktan uzaklaÅŸma, refrakter imalatçılarının iki alternatif üzerinde yoÄŸunlaÅŸmalarını gerektirmiÅŸtir. Bunlar; magnezya-spinel ve dolomitmagnezya tuÄŸlalarıdır. Bu konu ile ilgili olarak yapılan testler, magnezyaca zengin dolomit tuÄŸlalarının çimento fırınlarında mükemmel özellikler gösterdiÄŸi saptanmıştır.
TÜRKİYEDE DURUM
Rezervler
Dolomit Türkiyede Kambrienden Tersiyere kadar oldukça uzun bir yaÅŸ aralığında bulunmaktadır. CoÄŸrafik olarak da oldukça yaygındır. Hemen hemen her yörede az veya çok miktarda dolomit zuhurlarına rastlamak mümkündür. Dolomit, kireçtaÅŸlarında kalsiyumun yerini kısmen magnezyumun alması ile oluÅŸmaktadır. Bu yüzden bu iki kayaç grubu daima beraber bulundukları gibi birinden diÄŸerine de kolaylıkla geçiÅŸ göstermektedirler. İyi bir dolomitte MgO miktarı % 20 civarında olmaktadır. Türkiyede bulunan dolomitler sanayide kullanılabilir nitelikte olup genellikle demir içerikleri de düÅŸüktür. Ülkemizde dolomit coÄŸrafik olarak oldukça geniÅŸ bir yayılım göstermektedir. Buna raÄŸmen dolomit etüdleri devam ettirildiÄŸi sürece ortaya daha çok sayıda dolomit yataklarının çıkacağı açıktır. En azından mevcut yataklar ülke ihtiyacını uzun yıllar rahatlıkla karşılayabilecek durumdadır. Günümüzde üretim yapılan ve yapılmayan deÄŸiÅŸik büyüklüklerde bir çok dolomit yatağı mevcuttur.