
SEPİYOLİT LÜLETAÅžI ATAPULGİT


LÜLETAÅžI-TABAKALI SEPİYOLİT-ATAPULGİT (PALİGORSKİT)
Ülkemizde lületaşı, yüzyıllardan beri bilinen ve geleneksel ihraç ürünlerimizden olan bir mineral olmasına karşılık, sedimanter oluÅŸumlu, tabakalı tip sepiyolit yataklarına yönelik araÅŸtırmalar son yıllarda baÅŸlatılmış ve kullanım alanlarının tespitine yönelik teknolojik çalışmalar yürütülmüÅŸtür. Atapulgit ise, ülkemizde halen üretimi olmayan, ancak jeolojik olarak çeÅŸitli yörelerde bulunması muhtemel bir kil mineralidir. Tabakalı tip sepiyolit ve atapulgit, kullanım alanları ve tüketim miktarları son yıllarda oldukça büyük geliÅŸmeler gösteren kil mineralleridir.
Tanım ve Sınıflama
Sepiyolit ve paligorskit, fillosilikat grubuna dahil kil mineralleridir. Bu mineral grubunun tanımına uygun olarak (Brindley ve Pedro, 1972), T2O5 (T=Si, Al, Be...) bileÅŸimli, iki yönlü sürekli bir tetrahedral tabaka, buna karşılık diÄŸer tabaka silikatlarından farklı olarak süreksiz oktahedral tabakalardan oluÅŸurlar. Bu minerallerin kristal strüktürü, 2:1 fillosilikat strüktürüne ait zincirlerin birbirine baÄŸlanmasından meydana gelir. Herbir zincir, diÄŸerine ters ardalanmalı SiO4 tetrahedronları vasıtasıyla Si-O-Si baÄŸları ile tutturulmuÅŸtur. Zincir ÅŸeklindeki yapı, X-eksenine paralel uzanır ve Y-ekseni boyunca geniÅŸliÄŸi, sepiyolitte üç adet baÄŸlı piroksen-tipi zincir geniÅŸliÄŸi kadardır. Buna göre, 2,1 tabaka yapısı X-ekseni boyunca sürekli, buna karşılık Y-ekseni boyunca kesiklidir. Basit olarak sepiyolit sulu magnezyum silikat, atapulgit (paligorskit) ise sulu magnezyum-aluminyum silikat bileÅŸimli kil mineralleridir. Kimyasal formülleri ise, sübstitüsyonları olmaksızın ideal teorik bileÅŸimleri, Nagy-Bradley'e göre ÅŸu ÅŸekildedir:
Sepiyolit : (Si12)(Mg9)O30(OH6)(OH2)4.6H2O
Atapulgit (Paligorskit) : (Mg, Al)2 Si4O10(OH).4H2O
Sepiyolit mineralinin dokusu, yüzey alanı, porozitesi, kristal morfolojisi ve kompozisyonu, bu mineralin teknolojik uygulamalarına baz teÅŸkil eden fizikokimyasal özellikleri ile yakından iliÅŸkilidir. Sepiyolit strüktürü, ısıl muamelelere karşı hassastır. Zeolitik ve adsorbe su molekülleri, ısı derecesi yükseldikçe kaybedilir. Mineral ayrıca asitle muameleye karşı da duyarlı olup bu iÅŸlem sonucu kristal yapısı kısmen tahrip olabilir. Hem ısı hem de asit muameleleri, sepiyolitin yüzey özellikleri ve porozitesini deÄŸiÅŸtirebilir. Böylece mineralin en faydalı özelliklerinden (örneÄŸin absorptif, kolloidal ve katalitik özellikler) bazılarını bu iÅŸlemlerle deÄŸiÅŸtirmek mümkün olabilmektedir.
Tablo 1'de, bazı tipik lületaşı, sedimanter sepiyolit ve atapulgit (paligorskit) cevherlerinin kimyasal bileÅŸimleri verilmiÅŸtir.
TABLO 1. Bazı lületaşı, sedimanter sepiyolit ve atapulgitlerin kimyasal bileÅŸimi
Lületaşı (1) | Lületaşı (2) | Sedimanter | Sedimanter | Hidrotermal Sepiyolit (5) | Paligorskit6) | Atapulgit7) | |
SiO2 | 52.90 | 53.02 | 55.97 | 60.60 | 57.00 | 50.65 | 55.86 |
MgO | 25.89 | 23.13 | 22.81 | 22.45 | 10.10 | 7.75 | 9.20 |
Al2O3 | 0.27 | 0.19 | 1.56 | 1.73 | 8.50 | 11.97 | 10.54 |
Na2O | --- | 0.02 | 0.12 | 0.16 | 3.70 | --- | 0.68 |
K2O | --- | 0.02 | 0.27 | 0.58 | 1.20 | --- | 0.05 |
Fe2O3 | 0.36 | 0.51 | 0.77 | 0.62 | 2.50 | 7.45 | 3.23 |
MnO | --- | --- | 0.02 | --- | 0.20 | --- | --- |
TiO2 | --- | --- | 0.12 | --- | 0.30 | 0.20 | 0.47 |
CaO | 0.01 | 0.06 | 0.57 | 0.40 | 2.00 | 0.14 | 1.56 |
A.Z. | 20.55 | 21.63 | 17.75 | 13.22 | 13.35 | 20.28 | 17.84 |
1. EskiÅŸehir-Sepetçi (Sarıkaya ve diÄŸ., 1985); 2. Konya-Yunak (Yeniyol ve Öztunalı, 1985); 3. EskiÅŸehir-Sivrihisar (ITIT, 1993); 4. Vallecas sepiyoliti-İspanya (Singer ve Gallan, 1984); 5. Bolu-Kıbrıscık (İrkeç, 1992); 6. Paligorskit (İrkeç, 1992); 7. Atapulgit (İrkeç, 1992).
Levha yapısına sahip diÄŸer kil minerallerine göre daha nadir bulunmaları, çok özel ÅŸartlarda yataklanmalar göstermeleri, dokusal özellikleri, kristal yapılarındaki süreksizliklere baÄŸlı kanallar tarafından saÄŸlanan yüksek özgül yüzey alanları ile absorpsiyon özelliÄŸi, porozitesi, kristal morfolojisi ile kompozisyonun baÄŸlı uygun nitelikli fizikokimyasal özellikleri, anılan mineralleri tüm dünyada kıymeti gittikçe artan bir hammadde konumuna getirmiÅŸlerdir.
Sepiyolit terimi ilk defa 1847 yılında Glocker tarafından kullanılmış olup Yunanca "mürekkep balığı" anlamındaki kelimelerden türetilmiÅŸtir. Tabiatta sepiyolit zenginleÅŸmeleri, kabaca iki farklı tipte bulunmaktadır. Bunlardan birinci tip sepiyolit oluÅŸumu, ülkemizde özellikle EskiÅŸehir yöresinde ve Konya-Yunak civarında bulunan "lületaşı (meerschaum)" dur. Bir diÄŸer önemli sepiyolit oluÅŸumu ise, "sanayi sepiyoliti" veya "tabakalı sepiyolit" olarak da adlandırılan "sedimanter sepiyolit" lerdir. Bunlara daha çok EskiÅŸehir-Sivrihisar ve Mihalıççık-Yunusemre yörelerinde rastlanmaktadır. Ayrıca volkanosedimanter kökenli malzemelerin (vitrik tüf-kül tüfü) diyajenetik süreçler içerisinde, yeraltı ve yerüstü sularının da etkisi ile deÄŸiÅŸimi sonucu oluÅŸmuÅŸ sepiyolit, özellikle Na-sepiyolit (loughlinit) yataklanmaları da önemli bir yer tutar (EskiÅŸehir-Mihalıççık-Koyunağılı). Bunlardan baÅŸka ekonomik yataklanmalar oluÅŸturmamasına raÄŸmen, dünyada ve ülkemizde tanımlanmış pekçok farklı oluÅŸum ÅŸekillerine sahip sepiyolit türleri mevcuttur. Bunlardan bazıları; Fe-sepiyolit, ksilotil, Ni-sepiyolit, Mn-sepiyolit, Al-sepiyolit ve volkanosedimanter malzemelerin hidrotermal alterasyon ürünü olan Al, Fe-sepiyolittir (Bolu-Kıbrıscık, Çankırı-Orta).
Paligorskit-atapulgit, ifade ettikleri kil türü itibariyle eÅŸdeÄŸerdir. Paligorskit ismi ilk defa 1862 yılında Von Ssaftschenkar tarafından, ilk bulunduÄŸu yer olan Rusya'nın Paligorsk yöresinin ismine izafeten kullanılmıştır. Atapulgit ismi ise, ilk defa Lapparent (1935) tarafından ABD'nin Georgia-Attapulgus yöresine göre adlandırılmıştır. Bugün atapulgit terimi daha çok ticari alanda kullanılırken, bilimsel çalışmalarda paligorskit terimi tercih edilmektedir. Atapulgit-paligorskit türleri arasında Mn-paligorskit, Mn-ferropaligorskit, yofortierit ve tuperssuatsiait sayılabilir (Jones ve Gallan, 1988).
Tüketim
Tüketim Alanları
AÅŸağıda, sepiyolit mineralinin en belirgin özelliklerinden ve bunlara baÄŸlı teknolojik uygulama alanlarından kısaca söz edilecektir.
# Absorpsiyon ÖzelliÄŸi: Zincir yapısına sahip minerallerin kristal strüktürlerinde üç tür aktif absorpsiyon merkezi mevcuttur. Bunlar; (1) tetrahedral tabakalardaki oksijen iyonları, (2) yapısal zincirlerin kenarlarındaki magnezyum iyonlarına koordine olmuÅŸ su molekülleri, (3) lif eksenleri boyunca uzanan SiOH gruplarıdır (Serratosa, 1979). Sepiyolitte ortalama mikropor çapı 15 Å, mezoporların yarıçapı ise 15 ile 45 Å arasındadır. Teorik olarak sepiyolit için 400 m2/g dış yüzey ve 500 m2/g iç yüzey alanı saptanmıştır (Serna ve Van Scoyoc, 1979). Ancak yüzey alanı hesaplamalarında kristal içi kanallara gönderilen gaz moleküllerinin çap, ÅŸekil ve polaritesi önemli olduÄŸundan, bunlar mutlaka refere edilmelidir. ÖrneÄŸin, setilpiridinyum bromür kullanılarak elde edilen yüzey alanı 60 m2/g iken, aynı örnekte en yaygın metod olan ve nitrojen absorpsiyonuna dayanan BET metodu ile yapılan ölçümde 276 m2/g deÄŸeri elde edilebilmektedir (Ruiz-Hitzky ve Fripiat, 1976).
Genellikle su ve amonyum gibi polar moleküller ile nispeten daha az miktarda metil ve etil alkoller sepiyolitin kanallarına girebilmesine karşın, polar olmayan gazlar ve organik bileÅŸikler kanallara giremez. Isıtma iÅŸlemi mineralin absorpsiyon özelliÄŸini azaltır, çünkü yapısal deÄŸiÅŸime baÄŸlı olarak mikroporlar yıkılır. Sepiyolitin genleÅŸme özelliÄŸi yoktur.
Yukarda özetlenen özgül yüzey alanı ve buna baÄŸlı yüksek absorpsiyon özelliÄŸinden dolayı sepiyolitin baÅŸlıca kullanım alanları ÅŸunlardır:
1) Koku giderici olarak çiftlik ve ahırlarda; evcil hayvanlar ve ahır hayvanlarının atıklarının emilmesi ve koku giderilmesi için zeminlerde (pet-litter),
2) Tarım ve böcek ilaçları taşıyıcısı olarak,
3) Madeni esaslı yağlar, nebati yağlar ve parafinlerin rafinasyonunda,
4) Atık su arıtma sistemlerinde,
5) Karbonsuz kopya kağıtları ve sigara filtrelerinde,
6) Gastrointestinal sistemle ilgili ilaçlarda toksin ve bakteri emici formülasyonlarda,
7) Deterjan ve temizlik maddelerinde.
#Katalitik Özellik: Büyük yüzey alanı, mekanik dayanım ve termal duraylılığından dolayı son zamanlarda sepiyolit granülleri, katalizör taşıyıcı olarak smektit ve kaolin grubu minerallere tercih edilmektedir. Hidrojenasyon, desülfürizasyon, denitrojenasyon, demetilizasyon, etanolden butadien ve metanolden hidrokarbon eldesi gibi birçok katalitik proseste Co,Ni,Fe,Cu,Mo,W,Al,Mg'un katalitik destekleyicisi olarak sepiyolit kullanılmaktadır.
Kil minerallerinin katalitik aktivitesi, bunların yüzey aktivitelerinin bir fonksiyonudur. Sepiyolit partiküllerinin yüzeyindeki Silanol (Si-OH) grupları, belli derecede asit özelliÄŸe sahiptir ve katalizör ya da reaksiyon merkezi olarak davranabilir. Bu gruplar, mineralin lif ekseni boyunca 5 Å ara ile sıralanmışlardır. Sepiyolitin asitle muamelesi, adsorbe katyonların uzaklaÅŸtırılması ve yüzey alanında artışa yol açar; gözenek dağılımı ve kristallik derecesini etkiler.
Sepiyolitin katalitik uygulamaları şunlardır :
1) Olefinlerde doygun olmayan C=C bağlarının hidrojenasyonu,
2) Otomobil ekzosları ve fabrika bacaları için katalitik seramik filtre imali,
3) Etanolden butadien üretimi,
4) Metanolden hidrokarbon üretimi,
5) Sıvı yakıtların hidrojenasyonu.
# Reolojik Özellikler: Sepiyolit, su veya diÄŸer sıvılarla, nispeten düÅŸük konsantrasyonlarda yüksek viskoziteli (1000-40.000 cps/5 rpm, Brookfield viskozimetresi) ve duraylı süspansiyonlar oluÅŸturur. Sepiyolitten yapılan süspansiyonlar tiksotropik özellik gösterdiÄŸinden, kozmetik, yapıştırıcı ve gübre süspansiyonlarında kalınlaÅŸtırıcı (thickener) olarak kullanılır. Sepiyolit ayrıca, diÄŸer killere göre tuzlu ortamlarda daha duraylıdır ve bu nedenle özellikle petrol sondajlarında çamur malzemesi olarak kullanılır. pH=8'e kadar faydalı özelliklerini muhafaza eder, ancak pH>9 olduÄŸu koÅŸullarda peptizasyon viskozitede ani bir düÅŸüÅŸe neden olur.
Reolojik özelliklerinden dolayı kullanıldığı alanlar ÅŸunlardır :
1) Çözelti kalınlaÅŸtırıcı ve tiksotropik özellikleri nedeniyle boya, asfalt kaplamaları, gres yağı ve kozmetik ürünlerde
2) Yüksek elektrolit konsantrasyonu ve sıcaklığa sahip derin sondajlarda çamur malzemesi olarak,
3) Tarımda toprak düzenleyicisi olarak; tohum kaplama ve gübre süspansiyonlarında, haÅŸere ve böcek ilaçları taşıyıcısı olarak
4) BaÄŸlayıcı özelliÄŸinden dolayı eczacılıkta ve katalizör taşıyıcı pelet ve tablet olarak,
5) Kağıt, mukavva, filtre ve duvar kağıdı ve kauçuk sanayiilerinde dolgu maddesi olarak
6) TuÄŸla ve seramik ürünlerde (özellikle high-tech uygulamaları bulunan honeycomb seramikler),
7) Deterjan sanayiinde
Ayrıca besicilikte yemle karıştırıldığında verim artışı saÄŸlamakta ve hayvanlarda amonyum dengesini kontrol etmektedir. Yine son zamanlarda, özellikle Japonya'da yürütülen araÅŸtırmalarla, atık sulardan biyogaz üretiminde metanojenik bakteri taşıyıcısı ya da biyoreaktör olarak kullanımı geliÅŸtirilmiÅŸtir. Lifsi yapıda olması, buna karşılık kanserojen etkisinin asbeste kıyasla son derece düÅŸük olması, asbest yerine kullanılmasını da gündeme getirmiÅŸtir.
Tüketim Miktar ve DeÄŸerleri
Lületaşı, esas olarak pipo ve süs eÅŸyası yapımında tüketilmektedir. Lületaşı artık ve tozları ise preslenerek pipo astarları yapımında kullanılmaktadır. Lületaşı mamullerinin baÅŸlıca tüketimi Amerika BirleÅŸik Devletlerindedir. Bunun yanısıra Almanya, İngiltere, Belçika, Hollanda, İsveç, Norveç, Fransa ve İsviçre diÄŸer tüketici ülkelerdir. SaÄŸlık nedenleri ile pipo tüketimi artmasa da sanatsal deÄŸeri nedeniyle bu ürünlerin imalatında sürekli bir artmış gözlenmektedir. 1972 yılında ham lületaşı ihracatının durdurulması ile, daha önce Avusturya’da olan lületaşı mamulleri piyasası Türkiye’ye gelmiÅŸtir.
Sepiyolit ve atapulgit'in önemli yer tuttuÄŸu absorban kil endüstrisinde en büyük tüketim alanı cat-litter (kedi toprağı) olarak kullanımıdır. Halen bu alandaki Avrupa pazarı 1 milyon ton civarında olup bunun içinde ağır killer olarak tanımlanan fuller's earth ve bentonit; hafif killer olarak adlandırılan sepiyolit ve atapulgit ile diyatomit, silisli mineraller ve talaÅŸ ya da sentetik malzemeler bulunmaktadır. Bu pazar, her yıl istikrarlı bir biçimde büyümektedir.
Hayvan besiciliÄŸi alanında ise, Avrupa'da yıllık 120.000 ton sepiyolit tüketimi söz konusudur. Bu alandaki toplam kil tüketimi ise 300.000 tondur. Katı yemlerde baÄŸlayıcı ve sıvı yemlerde çözelti yapıcı olarak kullanılmaktadır. Sindirim sisteminde jel yapıcı özelliÄŸi nedeniyle daha uzun süre kalması nedeniyle, yararlı maddelerin emilmesi daha fazla oranda gerçekleÅŸir.
Ürün Standartları
Lületaşı üretimi, Somali hariç tutulursa, Türkiye’nin tekelindedir. Bu nedenle, standart olmaktan çok, yıllardan beri süregelen üretim sırasında alışılagelmiÅŸ ve yerleÅŸmiÅŸ terminoloji ve sınıflandırmadan söz edilecektir. Lületaşı parçaları, büyüklüklerine göre, ufaktan büyüÄŸe doÄŸru “cılız” dan “sıramalı” na kadar yedi cinse ayrılır. Her cins, kendi arasında damar yapısı, gözenek, renk ve ağırlık gözönüne alınarak onikiÅŸer türe ayrılır ve birden onikiye doÄŸru iyiden kötüye gider ÅŸekilde sıralanır. DeÄŸerlendirmede 1-7 arası iyi, 7-10 arası orta ve 10-12 arası düÅŸük kaliteli olarak deÄŸerlendirilir. Cılız lületaşı sigara ağızlığı, kolye ve parçalı bilezik gibi eÅŸyaların yapımında ve ve toz haline getirilerek presleme ile pipo astarı yapımında kullanılır. Sıramalı lületaşı, kabartma baÅŸlı ve saksafon tipi büyük pipo ve sanat eserleri deÄŸeri taşıyan vitrin süsleme eÅŸyaları yapımında kullanılır. Pipo yapımına en elveriÅŸli lületaşı cinsi pamuklu olarak adlandırılır. Standart bir satış sandığı ortalama olarak 120-150 adet pamuklu taşı alır. Yarı mamul olarak sandıklandığında 1-3 tipleri, 4-7 ve 7-12 tipleri birlikte konur. Genellikle bütün tipler pamuklu esası üzerinden deÄŸerlendirilir.
Kırma-öÄŸütme sistemi ile doÄŸrudan iliÅŸkili olmakla beraber, orijinal cevherin kompakt dokuya sahip olması, tozlaÅŸmayı azaltmaktadır.
TÜRKİYE’DE DURUM
Ürünün Türkiye’de BulunuÅŸ Åžekilleri
Ülkemizde ekonomik olarak deÄŸerlendirilen sepiyolit oluÅŸumları, EskiÅŸehir yöresinde yoÄŸunlaÅŸmaktadır. Lületaşı tipi sepiyolit yatakları, EskiÅŸehir-Margı, Sarısu, Sepetçi, GökçeoÄŸlu, BaÅŸören, Türkmentokat ve Nemli yörelerinde ikiyüz yıldan beri iÅŸletilmektedir. Konya-Yunak yöresinde bulunan lületaşı oluÅŸumları ise henüz iÅŸletilmemektedir.
EskiÅŸehir yöresindeki lületaşı oluÅŸumları doÄŸrudan manyezit oluÅŸumları ile ilgilidir. TopoÄŸrafik olarak yükseklikleri oluÅŸturan ofiyolitik kayaçlar içerisinde yer yer manyezit zuhurları bulunmaktadır. Pliyosen-Pliyokuvaterner dönemlerinde oldukça etkili olan mevsimsel yağışlara baÄŸlı örgülü tip akarsular, bu yükseltilerden havzalara büyük ölçüde malzeme saÄŸlamışlardır. Taşıdıkları silt-kum-çakıl ve blok boyutundaki bu malzemeleri yükseltilerin hemen önlerinden itibaren havzaların kenar zonlarında belirli bir dizilim içerisinde çökelterek dolomit çimentolu konglomeraları oluÅŸturmuÅŸlardır. Bu akarsuların drenaj alanları içerisinde manyezit zuhurları var ise, bunların çakılları da bazen konglomeralar içinde yer almıştır. Çok deÄŸiÅŸik boydaki bu manyezit parçaları, gerek formasyon içi sular, gerekse de yeraltı suyunun etkileri ile zaman içerisinde sepiyolite (lületaşı) dönüÅŸmüÅŸlerdir (in-situ ramplasman). İlksel malzeme olan manyezit parçalarının gerek büyüklükleri, gerekse saflıkları, oluÅŸacak olan lületaşının da kalitesinde önemli bir rol oynamaktadır.
Ayrıca bir diÄŸer lületaşı oluÅŸumu da, doÄŸrudan ofiyolitik kayaçlar içerisindeki manyezit zuhurlarında ve civarlarında damarlar ÅŸeklinde geliÅŸenidir. Bunların oluÅŸumlarında hidrotermal etkiler söz konusudur. Bunun örneklerine Konya-Yunak civarlarında rastlanmaktadır. Ayrıca EskiÅŸehir civarında da damar tipi lületaşı oluÅŸumları belirlenmiÅŸ olmasına raÄŸmen bunlar üzerinde ayrıntılı çalışmalar yapılmamıştır.
Sedimanter tip sepiyolit oluÅŸumları ise, lületaşı tipi sepiyolit oluÅŸumlarından oldukça farklıdır. EskiÅŸehir-Sivrihisar güneyi Yukarı Sakarya Neojen alanında Pliyosen çökellerinin evaporitik dönemlerine ait birimleri içerisinde, çok deÄŸiÅŸik boyutlarda mercekler ÅŸeklinde bulunur.
Saf ve safa yakın, organik maddece zengin kahverengi sepiyolitler bataklık ortamında Mg’ca zengin sulardan itibaren kimyasal çökelim yoluyla otijenik olarak oluÅŸmuÅŸlardır. Ayrıca organik madde içermeyen, bej-koyu bej renkli safa yakın sepiyolitler küçük playa göllerinde çökelmiÅŸlerdir. Bunlar oldukça nadir rastlanan oluÅŸumlardır. Beyaz renkli, masif, çok deÄŸiÅŸken oranlarda dolomit içeren dolomitli sepiyolitler ve sepiyolitli dolomitler ise, çok daha geniÅŸ ve devamlı, Mg’ca zengin alkali ve dolomit göllerinin ürünleridir. Bunlar kalın ve devamlı mercekler ÅŸeklindedir ve pet-litter olarak kullanıma uygundur.
Mihalıççık-Koyunağılı yöresinde ise, volkanik aktivitenin etkisi ile ortama saÄŸlanan sodyumdan dolayı, fay kaynakları civarında, yer yer kalınlık veren mercekler halinde louglinit (Na-sepiyolit) oluÅŸumlarına rastlanmaktadır. Yine bu bölgede, havzaya Al getiriminin fazla olmasına baÄŸlı olarak genelde paligorskit konsantrasyonu, Yukarı Sakarya havzasına göre artmaktadır.
Rezervler
Ülkemizde lületaşı oluÅŸumları, EskiÅŸehir ve Konya illerinde bulunmakla birlikte, en fazla ekonomik öneme sahip olan ve uzun yıllardan beri iÅŸletilenler, EskiÅŸehir ilinin yakın çevresinde yer almaktadır. EskiÅŸehir doÄŸusunda Sepetçi, Margı, Sarısu, Kayı, GökçeoÄŸlu ve Türkmentokat bölgesi ile batısında Nemli-Dutluca bölgeleri lületaşı açısından en önemli bölgelerdir. Batıdaki bölgede son yıllarda üretim yapılmamaktadır.
Sedimanter sepiyolit yataklarının aranması ve deÄŸerlendirilmesine iliÅŸkin çalışmalar, MTA Genel MüdürlüÄŸü tarafından 1990 yılında baÅŸlatılmış ve İç Anadolu Neojen Havzasının Yukarı Sakarya Kesiminde (EskiÅŸehir-Sivrihisar güneyi) jeolojik etütler, havza etütleri bazında hemen hemen tamamlanmıştır. Sedimanter sepiyolit oluÅŸumları karbonat istifleri içinde yer almakta ve cevher kalitesi, sedimantasyon ÅŸartlarına baÄŸlı olarak deÄŸiÅŸimler göstermektedir. Sepiyolitli dolomitler ile saf sepiyolit oluÅŸumları arasında keskin veya geçiÅŸler gösteren cevherleÅŸme, Türktaciri, İlyaspaÅŸa, Tatar (YenidoÄŸan) KurtÅŸeyh ve OÄŸlakçı köyleri civarlarında ekonomik zenginleÅŸmeler ÅŸeklindedir. Çalışmalarda 1., 2. ve 3. kalite sepiyolit ayırımları gerçekleÅŸtirilmiÅŸ olup bu sınıfların sepiyolit minerali içerikleri sırasıyla (% olarak) >90, 70-89 ve 50-69 arasındadır. Bunların dışında, sepiyolit içeriÄŸi % 50'nin altında olan ve dokusal özellikleri itibariyle pet-litter malzemesi olarak kullanılabileceÄŸi saptanan oluÅŸumlar tespit edilmiÅŸtir. % 50 nin üzerinde sepiyolitli cevher rezervi, görünür rezerv bazında 1,5 milyon ton civarındadır. Pet-litter rezervi ise birkaç milyon ton mertebesindedir.
Türkiye'deki atapulgit yatakları üzerinde detaylı bir çalışma mevcut deÄŸildir. Sivrihisar güneyindeki Neojen havzasının daha çok kenar fasiyeslerinde mineralojik bazda saptanmış atapulgit oluÅŸumları mevcuttur. Yine Mihalıççık-Koyunağılı yöresinde ve Çankırı-ÇerkeÅŸ-KurÅŸunlu havzasında mostra bazında saptanmış oluÅŸumlar mevcuttur.
Tüketim
Lületaşı tüketimi, daha çok pipo ve sanat eserleri yapımı ÅŸeklindedir. Bu alanda iyi kaliteli taÅŸlar kullanılmakta, artık ve düÅŸük kaliteli taÅŸlar ise, pipo astarı ve pres malzemesi olarak tüketilmektedir. Son yıllarda, sigara filtresi ve absorban olarak çeÅŸitli alanlarda kullanımı üzerine de araÅŸtırmalar yürütülmüÅŸ ve olumlu sonuçlar alınmıştır. Sedimanter sepiyolit oluÅŸumlarından, beyaz renkli dolomitli sepiyolitlerin de daha düÅŸük kaliteli süs eÅŸyası yapımında kullanıldığı bilinmektedir.
Sanayi sepiyoliti olarak da adlandırılan sedimanter tipteki sepiyolitin yurtiçi tüketimi henüz olmamakla birlikte pet-litter kullanımı için yurt içi piyasa oluÅŸmaya baÅŸlamıştır. Bu piyasada önemli bir yer tutacağı muhakkaktır. Ayrıca endüstriyel baca gazlarının absorpsiyonu ve petrokimya sanayiinde atık tutulması ve proseslerde deneysel uygulamalarında baÅŸarılı sonuçlar vermiÅŸtir. Avrupa TopluluÄŸuna girme çalışmalarının yürütüldüÄŸü bugünlerde, otomotiv endüstrisine yönelik olarak, çevre problemleri nedeniyle katalitik ekzost kullanımının bir zorunluluk olarak ortaya çıkacağı düÅŸünüldüÄŸünde, bu uygulama için sepiyolitten mamul kordiyerit seramik kullanımının gerekeceÄŸi açıktır. Bu konuda MTA-GIRIN (Japon araÅŸtırma enstitüsü) arasında yürütülen ve 1993 yılında tamamlanan bir ortak araÅŸtırma projesinde (ITIT, 1993) olumlu sonuç alınmıştır.
Türkiye'de bugün için atapulgit tüketimi yoktur.
Üretim
Üretim Yöntemi ve Teknolojisi
Ülkemizde lületaşı üretimi 200 seneden beri genellikle ilkel metodlarla yapılmaktadır. Lületaşı bulunan seviyelere tahkimatsız bir kuyu ile inilip dar galeriler sürülerek yapılan en eski metodda ikili veya üçlü ekiplerle çalışılır. Bu metoda çıkrık yöntemi denilmektedir. Son yıllarda madencilikte bazı geliÅŸmeler görülmekte, bir veya iki kompresör kullanılarak kuyu-galeri sisteminde 5-10 iÅŸçi çalıştırılabilmektedir. Bazı iÅŸletmelerde ise, derin kuyular sürülerek madencilik yapılmakta, ancak yeraltı suyu problemi ve pompaj iÅŸlemi maliyetleri yükseltmektedir. Açık iÅŸletme yönteminde kazma iÅŸlemi 5 metre derinliÄŸe kadar dozer ve kepçelerle yapılmakta, ancak derinlik arttıkça madencilik zorlaÅŸmaktadır.
Çıkarılan lületaşı yumruları, önce ocaklarda rutubetli bir yerde ıslak çuvallarla örtülerek bekletilir ve bünye suyunu kaybetmemesi saÄŸlanır. Sonra çırpma, saykal, kaba, lama, arış, perdah, tandırlama, ıslak aba, oyma, yaÄŸlı aba, parlatma ve tasnif iÅŸlemlerine tabi tutulur. Böylece yarı mamul haline gelen lületaşı, iriliklerine göre 6 gruba ayrılarak pipo ve sanat eserleri yapımı için atölyelere satılır.
Lületaşının en çok kullanılan alanı olan pipoö imalinde el sanatı önde gelmektedir. Yapılan pipo türleri, düz, kabartma, baÅŸlıklı, saksafon ve çıllım diye sınıflandırılmaktadır.
Pipo yapımının yanısıra, iyi kaliteli büyük lületaşı (sıramalı) oyma ile sanat eserleri haline getirilmekte, ufak lületaÅŸları ise, küçük heykel, sigara ağızlığı, broÅŸ, kolye, iÄŸne, tespih ve bilezik yapımında kullanılmaktadır.
Lületaşı üretim ve imalat artıkları, toz haline getirilip preslenerek pipo yapılmakta veya pipo astarı olarak da kullanılabilmektedir.
Sivrihisar güneyi Neojen Havzasında sedimanter sepiyolit üretimi, İlyaspaÅŸa ve YenidoÄŸan (Tatar) köyleri civarındaki ocaklarda zaman zaman yürütülmektedir. Ayrıca Günyüzü-Kayakent civarında sepiyolitli dolomit üretimi yapılmaktadır. İlyaspaÅŸa ve YenidoÄŸan ocaklarında, kazma ve üretim faaliyetinde Cat-955 kepçe kullanılmakta, üretilen cevher ocak mahallinde güneÅŸte kurutma iÅŸlemine tabi tutulmaktadır. 1-1,2 tonluk big-bag'ler içinde ambalajlanan kahverengi sepiyolitler, teknolojik uygulamalar için Japonya ve İngiltere'ye ihraç edilmektedir. Cat-litter amaçlı üretim ise genel olarak yığın (dökme) ÅŸeklinde gönderilmektedir.
Sepiyolitte tuvenan cevher üretimi, klasik açık ocak iÅŸletme yöntemleri ile yapılmaktadır. Mevcut iÅŸletmelerde patlayıcı kullanılmamakta, paletli ekskavatör ve dozer kullanılarak ocak aynası hazırlandıktan sonra, üretimde kontaminasyon ve tozlaÅŸmayı asgariye indirmek amacıyla lastik tekerlekli ekskavatör veya beko kullanılarak söküm ve yükleme yapılmaktadır. Üretilen cevherin zaman zaman % 35’e kadar ulaÅŸabilen doÄŸal nem içeriÄŸi nedeniyle, aynadan sökülen hammaddenin ocak mahallinde sergilenerek kurutulması, bunun da ötesinde, tesisin ocak yakınında kurulması mümkün deÄŸilse en azından primer-sekonder kırma ve eleme iÅŸlemlerinin ocakta yapılarak gereksiz nakliyeden kaçınılması ekonomik rantabilite açısından gereklidir.
Sepiyolit mamulleri elde edilmesi için uygulanacak mekanik ve teknolojik prosesler, ana hatları ile ÅŸu ÅŸekilde özetlenebilir:
1. Cevherin ocaktan üretildiÄŸi haliyle tuvenan satışı söz konusu deÄŸildir.
2. En basit piyasaya sunum ÅŸekli, belli tane aralıklarında granüle edilmiÅŸ ürün ÅŸeklindedir. Bu, daha çok basit absorban amaçlı kullanımlarda uygulanabilir. Temin edilen Pazar koÅŸulları elverdiÄŸi taktirde, sadece güneÅŸ altında kurutma ve ocak mahallinde mobil veya sabit kırmaeleme tesisi ile bu gerçekleÅŸtirilebilir. Ancak, mevcut ÅŸartlarda, nihai ürünün nem içeriÄŸinin en fazla % 5-7 civarında istenmesi dolayısıyla granüle edilmiÅŸ hammaddenin fırınlanarak kurutulması kaçınılmaz olmaktadır.
3. Primer ve sekonder kırma iÅŸlemleri konvansiyonel çeneli kırıcı-çekiçli/silindir kırıcı kombinasyonları ile yapılabilmektedir. Burada teknik anlamda dikkat edilmesi gereken husus, kırmaya beslenen sepiyolitin nem içeriÄŸinin çenelerde veya çekiç ya da silindir yüzeyinde sarma yapmayacak düzeye ön kurutma ile indirgenmesidir. Sekonder kırıcı olarak çekiçli kırıcı kullanıldığında, çekiç sayısının malzemede tozlaÅŸma oluÅŸturmayacak sayıda olması ve alt elek aralığının ayarlanması teknik olarak dikkat edilmesi gereken noktalardır. Sekonder olarak silindir kırıcı kullanılması durumunda ise, düz yüzeyli deÄŸil, helix ÅŸeklinde yivli veya konik röliyefli kırıcılar tercih edilmelidir.
4. Sekonder kırıcıdan çıkan kırılmış malzemenin iki kademeli bir vibrasyonlu elekten geçirilmesi proses verimliliÄŸi açısından gereklidir. Böylece, hem fırına ÅŸarj edilen elek üstü malzemenin gereksiz yere kurutulması, dolayısıyla fırında gereksiz enerji ve ısı kaybı önlenmiÅŸ olur, hem de nihai ürün eleÄŸinde yığılma önlenerek elek verimi artırılmış olur.
5. Sepiyolit mamulleri üreten bir tesisteki en can alıcı nokta, fırınlama iÅŸlemidir. Genellikle döner fırınlar kullanılmakla birlikte, çelik bantlı, vibrasyonlu tünel tipi fırınlar da bazı tesislerde devreye girmeye baÅŸlamıştır. Sepiyolitin temel fiziksel, mineralojik ve reolojik özelliklerini bozmadan etkin bir kurutma yapılabilmesi için, gerek fırının mekanik yapısı, gerekse de malzeme karakteristiklerinden kaynaklanan hususların göz önünde bulundurulması gerekir. Bunlar ana baÅŸlıklar olarak aÅŸağıda sıralanmıştır:
a). Fırın tipi ve boyutlarının belirlenmesi için mutlaka ısı mühendisliÄŸi hesaplarının yapılması gerekir. Bunda, malzemenin ısıl iletkenlik deÄŸeri, beslenen ve çıkan malzemenin nem oranı, fırın içi atmosfer koÅŸulları, esas kuruma bölgesi, bağıl nem miktarı ve basıncı, kapasite, yakıt türü ve kalorifik deÄŸeri gibi veriler dikkate alınmalıdır.
b). Yukarıdaki çalışma sonucu elde edilen hesaplara göre, fırın çapı, uzunluÄŸu, eÄŸimi, fan tipi, yanma hücresi tipi, bek veya brülör tipi ve malzemenin fırın içinde savrulmasını saÄŸlayacak en uygun fırın iç dizaynı (helezon ve kanatların miktarı, eÄŸimi, bağıl dizaynı) belirlenir.
c). Fırın dönüÅŸ devri mutlaka otomatik frekans kontrol ünitesi ile ayarlanmalı, fırına giren malzemenin özellikle nem içeriÄŸine göre devir sürekli kontrol edilmelidir.
d). Fırın dizaynı sepiyolit için ters akım tekniÄŸinde yapılmalı, fırının soÄŸuk bölgesinden giren cevher, adsorbe suyunu atabilecek süre burada kalmalı, orta sıcaklık bölgesinde (≈140-350oC) absorbe ve kanal yapısındaki zeolitik suyun çıkışına imkan tanıyacak optimum süre belirlenmelidir. Yanma hücresine yakın yüksek sıcaklık bölgesinde ise, kurumuÅŸ malzemenin tekrar fırın içi nispi neminden etkilenmeyecek ve mineralojik olarak faz dönüÅŸümüne yol açmayacak bir sıcaklıkta termal ÅŸoka tabi tutularak fırından çıkışına imkan verilmelidir.
e). Cehennemlik tabir edilen yanma hücresi içindeki sıcaklık 1000-1100 oC olabilmesine karşın, kurutulacak sepiyolitin maruz kalacağı maksimum sıcaklık deÄŸerinin 500-550 oC ı aÅŸmamasına dikkat edilmelidir. Her ne kadar mineralojik anlamda enstatit transformasyonu 800oC üzerindeki ısı deÄŸerlerinde gerçekleÅŸse de, kristal kafes yapısındaki rotasyon daha düÅŸük derecelerde baÅŸlamakta ve bundan dolayı sepiyolit mineralinin reolojik özelliklerinde endüstriyel kullanımı aleyhine bozulmalar meydana gelebilmektedir.
f). Fırına beslenen cevher rutubet oranının olabildiÄŸince sabit tutulmasına özen gösterilmeli, fırın içi sıcaklık ve baca gazı sıcaklığı devamlı takip edilmelidir.
g). Fırın içinde rotasyon sırasında oluÅŸabilecek tozun iyi aspire edilmesi ve ısının perdeleme etkisinde kalmaması, fırın verimliliÄŸi açısından zorunludur.
h). Baca gazlarının çevrilerek ön kurutmada kullanılması, enerji tasarrufu saÄŸlar ve fırın verimini artırır.
i). Fırın dış izolasyonunun çok iyi yapılması, enerji kaybını önler.
6- Fırından çıkan kurutulmuÅŸ granüle malzeme bantlar üzerinde dolaÅŸtırılarak atmosferik koÅŸullarda soÄŸutulmalı ve yüzey buharını atmasına imkan saÄŸlanmalıdır. Bu iÅŸlem, aynı zamanda nihai ürün eleÄŸinde yapışmayı ve tıkanmayı önleyerek elek verimini artıracaktır.
7- Nihai ürün eleÄŸinin boyutları iyi belirlenmeli, kuru malzemenin elek üzerinde sıçrama özelliÄŸi göz önüne alınarak eÄŸimi verilmelidir. İnce gözlü elekler çabuk aşınabildiÄŸinden, alttan daha büyük göz açıklıklı elekle astarlanarak kullanılabilir.
8- Genellikle big-bag’lere doldurularak ihraç edilen absorban sepiyolit ürününün kapalı ve nemden arındırılmış bir alanda stoklanmasına dikkat edilmelidir.
9- Sepiyolit, gerek kırma devreleri ve bant üzerinde taşımada, gerekse fırınlama sırasında, otojen olarak tozlaÅŸma eÄŸiliminde olduÄŸu için, uygun büyüklükte ventil veya jet-pulse filtrelerle toz emisyonu olan her noktada tutulmalı, böylece hem saÄŸlık hem de iÅŸletmecilik açısından uygun ortam yaratılmalı, havadaki mikronize tozların hassas mekanik parçalara etkimesi önlenmelidir.
10- Perakende olarak pazarlanacak sepiyolitin dolumu için kullanılacak paketleme ünitesinin, kırma-eleme ve fırın ünitelerinin yer aldığı bölümden bağımsız ve tozsuz, kapalı ayrı bir bölümde yapılması ve tamamen otomatik kontrollü kapalı devre olarak çalışması idealdir.
11- Sepiyolit içeriÄŸi, uygun mikron tane boyutu ve nem içeriÄŸine sahip tozların filtreden toplanarak, örneÄŸin yem sanayii dolgu maddesi olarak deÄŸerlendirilmesi de iÅŸletme verimliliÄŸini artıran bir unsur olarak alınabilir.
Üstte anlatılanlar, kurutulmuÅŸ, uygun yoÄŸunluk ve nem deÄŸerlerine indirgenmiÅŸ ve ebatlandırılmış, tozdan ari granüle ürün prosesi olup, ÅŸu andaki sınai bazda Türkiye sepiyolit üretiminin hemen hemen tamamını temsil etmektedir. Bunun yanı sıra, özellikle high-tech uygulamalar (örneÄŸin, ileri seramikler), boya, gübre, tarım ve diÄŸer birçoklarında, sepiyolit mineral içeriÄŸi % 80’in üzerinde olan yüksek kaliteli sepiyolit, mikronize edilerek ve bir dizi kimyasal iÅŸlemlerden geçirilmek suretiyle kullanılmaktadır.
Mikronizasyon prosesinde, genellikle yaÅŸ yöntem tercih edilmektedir, zira kuru öÄŸütmede lifler enine ve boyuna kırılarak reolojik özelliklerini kaybedebilmektedir. Teknik uygulamalarda istenen 5-10 mikron gibi deÄŸerlere inebilmek ve mikron çalma iÅŸlemini hassas olarak yapabilmek, oldukça ileri teknolojik uygulamalar gerektirmektedir. Bugün için ülkemizde 5-10 mikron boyutunda mikronize sepiyolit üreten firma yoktur.
Kimyasal iÅŸlemler ise, kimya sanayii, malzeme mühendisliÄŸi, endüstriyel tasarım, detay mineraloji branÅŸlarının ortaklaÅŸa yürütmesi gereken ileri teknolojik uygulamalar olarak ortaya çıkmaktadır. Kimyasal proseslerin uygulanma nedeni, yüzey alanının büyütülmesi veya oryantasyonu, katyon ilavesi, diÄŸer bazı yüzey modifikasyonları, afinite deÄŸiÅŸiklikleri gibi nedenler olabilir. Bu iÅŸlemler sonucunda elde edilen çok yüksek katma deÄŸerli ürünler, katalitik reaksiyonlarda, ağır metallerin tutulmasında, petrol rafinasyonunda özellikle hydro-cracking prosesinde, yüksek tiksotropik özellik isteyen uygulamalarda ve diÄŸer birçok detay endüstriyel uygulamalarda kullanılabilmektedir.
Kimyasal prosesler, mutlaka zaman içinde ülkemizde de bu sektörün geliÅŸimi ile devreye girecektir. Bunların herbiri ayrı ayrı nitelikler taşıdığı için burada anlatılması mümkün olamamaktadır, ancak politikalar bölümünde öneriler arasında bu konunun önemi vurgulanmaktadır.
Sepiyolitin insan saÄŸlığı üzerine etkileri
Daha önceki bölümlerde bahsedildiÄŸi gibi sepiyolit, iÄŸnemsi veya lifsi yapıda bir kil minerali olup çok geniÅŸ endüstriyel kullanım alanlarına sahip bulunmaktadır. Halen dünya sepiyolit üretiminin büyük bir kısmı İspanya'da gerçekleÅŸtirilmekte olup, daha az miktarda Türkiye ve ABD'de de üretim yapılmaktadır. Madrid yakınlarındaki Vallecas-Vicalvaro sepiyolit yatakları TOLSA SA tarafından iÅŸletilmekte olup söz konusu sepiyolit oluÅŸumları Tajo havzası içindeki gölsel ortamlarda Miyosen zamanında kimyasal çökelim yoluyla oluÅŸmuÅŸlardır. Lifsi materyallerin insan saÄŸlığı yönünden olumsuz etkileri ve özellikle de kanserojen etkisi göz önünde tutularak Tolsa tarafından sepiyolit konusunda epidemiyolojik çalışmalar, deney hayvanları üzerinde testler ve in-vitro testleri yapılmıştır. Bu çalışmaların sonuçları, Industrial Minerals-Nisan 1994 sayısında J. Santaren ve A. Alvarez tarafından özetlenmiÅŸtir. Çalışmalar sonucunda, sepiyolitin kanserojen etkisinin oluÅŸum ÅŸekli ile yakından iliÅŸkili olduÄŸu, sedimanter oluÅŸumlu sepiyolitlerin genel olarak kanserojen olmadığı, buna karşılık hidrotermal kökenli oluÅŸumların kanserojen etki yarattığı saptanmıştır. Japon Çalışma Bakanlığı-Endüstriyel Hijyen Milli Enstitüsünden Kohyama ve arkadaÅŸları tarafından gerçekleÅŸtirilen çalışmalarda, İspanya ve Türkiye'den sedimanter sepiyolit örnekleri ile Çin'den sedimanter olmayan sepiyolit örnekleri üzerinde biyolojik aktivitelerine yönelik bulgular elde edilmiÅŸtir. Çin sepiyoliti, diÄŸerlerine göre daha yüksek kristallik derecesine sahip olup kristaller çok daha uzundur. In-vitro çalışmaları, İspanyol ve Türk sepiyolitlerinin düÅŸük sitotoksik ve genotoksik etkisine raÄŸmen Çin sepiyolitinin bu etkilerinin çok kuvvetli olduÄŸunu ortaya koymuÅŸtur. In-vivo çalışmalarında, Çin sepiyoliti ve Türk sepiyoliti denenmiÅŸ olup, Çin sepiyoliti farelerin plevral boÅŸluklarında malin mezotelyomlar oluÅŸturmuÅŸtur. Öte yandan Türk sepiyoliti, zayıf fibrojenik etki göstermekte ve mezotelyoma oluÅŸumuna neden olmamaktadır.
Sepiyolitlerin ve diÄŸer lifsi materyallerin kanserojen etkisi, lif boyu ve çapı ile ilintilidir. Özellikle lif boyu uzadıkça kanserojen etki artmaktadır. Mineralojik açıdan, sedimanter sepiyolitler, genellikle 2-10 arasında lif boyuna sahip olmasına karşılık, hidrotermal ve diÄŸer oluÅŸumlu sepiyolitler, 20 'a kadar çıkabilen liflerden teÅŸekkül etmektedir. Sedimanter sepiyolitler, Türkiye, İspanya, ABD'de ekonomik yataklar sunmakta, diÄŸer oluÅŸum türlerine ise Finlandiya, Çin, Japonya, Kore ve Güney Afrika'da rastlanmaktadır. Sedimanter sepiyolitlerin oluÅŸumu sırasında sedimanter ortamda çok daha yüksek sayıda kristal çekirdeÄŸi teÅŸekkül ettiÄŸinden, agregasyon daha kolay gerçekleÅŸmekte ve sonuçta daha düzlemsel partiküller meydana gelmektedir. Bunlar, daha düÅŸük kristalinite ve kristal defektleri göstermektedir.
Sonuç olarak, sedimanter kökenli sepiyolitlerin kanserojen etkisi olmamasına karşın, diÄŸer oluÅŸum türlerine sahip uzun lifli sepiyolitler kanserojen etkilidir. MTA Genel MüdürlüÄŸü tarafından yürütülen Sepiyolit Projesi kapsamında yapılan SEM ve TEM çalışmalarında Türk sepiyolitlerinin (EskiÅŸehir-Sivrihisar ve Ankara-Polatlı yöreleri, Türktaciri, KurtÅŸeyh, OÄŸlakçı sepiyolit oluÅŸumları) lif boyu 2-5 arasında bulunmaktadır. Dolayısıyla kanserojen olmadıkları belirtilebilir.
Kaynak:ekutup.dpt.gov.tr/madencil/
Marbleport : Türkiye'nin DoÄŸal Yapı TaÅŸları Maden ve Mermer Portalı
Maden kanunu, doÄŸal kaynaklar, yönetmelikler, duyurular, bakanlık, meclis, , mermer firmaları, kobi, kosgeb, teknoloji, biliÅŸim, ekonomi, maden haberleri, faydalı linkler, maden ruhsatı alımı, üretim, eleman alımı,mesleki eÄŸitim, ekonomi, ithalat ihracat, ihale, liman, gümrük, iÅŸ ilanları ve daha fazlası