1.1.2 Kalsitin Üretim Yöntemi Ve Teknolojisi
Ülkemizde kalsit (iri kristalli mermer) üretimi açık işletme metoduyla işletilen maden ocaklarında yapılmaktadır. yapılmaktadır. Kalsit, inşaat sektörü için uygun uygun olmayan olmayan iri kristalli mermer yataklarında delme makinaları ile delip patlatılır. Çıkan cevher üretim kapasitesine göre ocaklarda ya elle ayıklanır veya kırma tesislerinden geçirilip triyaj bandında rengi kirleten kısımlar elle ayıklanır ve yaklaşık 3 mm’lik bir elekten geçirildikten sonra ocakta stoklanıp tesislere sevk edilir. Avrupa’da ve diğer bazı ülkelerde yüksek beyazlık ve saflıkta kalsit cevheri üretmek için yeraltı işletmesi ve flotasyon metodu kullanıldığı dikkate alınırsa ülkemizde kaliteli
hammadde
temini
nispeten
daha
düşük
maliyetlerle
gerçekleşmektedir
(http://ekutup.dpt.gov.tr ). ).
1.1.2.1 Doğal Öğütülmüş Kalsiyum Karbonat (GCC) a)Kuru öğütme a.1) 40-100 Mikron boyutlarında öğütme
Dış cephe boyaları, halı tabanı dolgusu ve çeşitli dolgu amacıyla tüketilen kalsitler A- Çeneli kırıcı
B- Çekiçli Değirmen
C- Seperatör (bazen ayrı olarak bazen çekiçli değirmen üzerinde olur)
D- Torbalama aşamalarıyla üretilir (Sargın, 2008 ). a.2) - 40 Mikron boyutlarda öğütme
Boya, plastik, kâğıt, kimya vb. alanlarda tüketilen kalsitler:
12
A- Çeneli Kırıcı (-5,10 cm. boyut unda) : Basınçla ezme sistemine göre çalışan bu tip kırıcılar (Şekil 1) sabit ve hareketli çenelere sahiptir. Ana prensip, eksantrik bir devire sahip hareketli
kincinin ezme gücünün kireçtaşının basınç mukavemetinden daha büyük olmasıdır (Sargın, 2008).
Şekil 1. Çeneli kırıcı (www.fsmakina.com) 9
B- Çekiçli Kırıcı (-3 mm boyutunda): Bu tip kırıcılar (Şekil 2) ise kırma işlemini kırma odasında
içinde yatay istikamette dönen bir rotora monte edilmiş edilmi ş tırnak veya çekiçlerle gerçekleştirirler (Sargın, 2008 ).
Şekil 2. Çekiçli kırıcı (www.nace.com.tr)
13
C- Bilyalı Değirmen ( -200 mikron boyutunda) : Çeneli veya çekiçli kırıcıdan alınan cevher
daha ince öğütülmek için dökme demir veya seramikten yapılmış bilyalı
veya borulu
öğütme elemanları bulunan silindirik değirmenlerde (Resim 5) öğütülür (Sargın, 2008 ).
Resim 5. Bilyalı değirmen (www.emsamakine.com) a.3) -2 Mikron boyutlarında öğütme A- Karıştırmalı Bilyalı Değirmenler (Dik Değirmenler)
Dik değirmen, ince ve çok ince materyallerin optimum öğütme verimi ile öğütülmesi için dizayn edilmiş dikey tahrik sistemleridir. Temelde sabit bir silindirik yapı içerisinde silindir gövde içinde dönen bir rotordan oluşmaktadır. Rotor üzerine belli aralıklarla yerleştirilmiş çubuk (pin) veya diskler yardımıyla silindiri dolduran ortamı hareket ettirerek öğütme yapılmaktadır. Öğütücü ortam olarak birkaç yüz mikrondan birkaç milimetreye kadar değişebilen bilyalar kullanılmaktadır. Uygulama alanına bağlı olarak değirmenin öğütücü ortamı boncuklar, çelik, seramik, cam (silis), alüminyum veya zirkon olabilmektedir (Hacıfazlıoglu, 2009 ).
Mikronize kalsit sektöründe d 50’ si 2 µm’ ye kadar ürün almak için kullanılmaktadır. Seperatörlerle kapalı devre çalıştırılmaktadır. 14
Şekil 3. Karıştırmalı bilyalı değirmen (Dik Değirmen) [www.reduktordergisi.com] B- Jet Değirmenler
Jet değirmenlerde, değirmen gövdesi içine çok yüksek basınçlarda verilen hava ile tanelerin birbirine ve değirmen gövdesine çarpması sonucu darbe ve aşınma etkisiyle öğütme gerçekleştirilmektedir. Değişik tiplerde tasarlanmış olan jet tipi değirmenler Şekil 4’de gösterilmiştir. Besleme boyutu genellikle 0,5 mm’nin altında olan bu tip değirmenler ile birkaç mikron düzeyine öğütme yapmak mümkündür
15
Bu tip değirmenlerde akışkan ortam olarak; sıcak basınçlı buhar, hava veya herhangi bir inert gaz kullanılabilmektedir. Gazların basınçları ise malzemenin sertliğine göre 100 ile 200 psi arasında olabilmektedir. Jet değirmenler endüstriyel ölçekte yaygın olarak kullanılmasa da; bazı tesislerde silis, feldspat, cam ve zirkon gibi aşındırıcı malzemelerin öğütülmesi için kullanılmaktadır. Daha çok pl astik, polimer, pigment ve pestisit gibi malzemelerin mikron boyutuna öğütülmesi için kullanılmaktadır. Kapasiteleri 0,5 ile 5000 kg/saat arasında değişmektedir değişmektedir (Hacıfazlıoglu, 2009 )
Şekil 4. Çeşitli jet tipi değirmen tasarımları (Hacıfazlıoglu, 2009 ). b) Yaş öğütme
Kalsitin kâğıt sektöründe kaplama (kuşe) olarak ve yeni boya üretim tekniklerinde kullanılması için % 70 -90’ı 2 mikron altı boyutlarında öğütülmesi gerekmektedir. Bu ince boyutlarda öğütme sırasında ortaya yüksek miktarda ısı enerjisi çıkmaktadır. Bu yüzden -20, -30 mikron boyutlarının öğütülmüş öğütülmüş (kuru sistemle) kalsit kalsit ince öğütme için sulu ortama alınır. A- -20-30 mikron öğütme (bilyalı değirmenlerde)
B- Sulu ince öğütme, zirkon veya seramik bilyaların kullanıldığı, dik bir milin yardımıyla
karıştırılan sulu ortamda kalsit -2 mikron boyutlarına indirilir. 16
C- %75 su, %25 katı madde ihtiva eden ince öğütülmüş kalsit özel tanklarla t anklarla kâğıt fabrikalarına
sevk edilir veya kurutulup torbalanarak pazarlanır. (Sargın, 2008 ) Resim 6’ da doğal öğütülmüş kalsiyum karbonat ve Presipite kalsiyum karbonatın taramalı elektron mikroskobu (SEM) altındaki görüntüsü görülmektedir .
Resim 6. GCC’ nin ve PCC’ nin SEM Görüntüsü [www.specialchem4polymers.com]
1.1.2.2 Presipite (Çöktürülmüş) Kalsiyum Karbonat Üretimi (PCC)
Kalsit oluşumu (kireç taşları) her ülkede istenilen saflıkta ve beyazlıkta bulunmamaktadır. Bu yüzden özellikle ABD’de bulunan yönteme göre silisi sili si düşük kireçtaşları yakılarak önce kalsine CaO elde edilir ve suyla karıştırılarak oluşan kireç sütünden bir reaktör içerisin de CO2 gazı
basınç altında (bazı kimyasallar eklenerek) sisteme verilerek tane büyüklüğü (1 -3 mikron boyutlarında) ve kristal şekli kontrol edilebilen suni ve saf kalsit kristalleri oluşturulur. Bu metot özellikle CO 2 gazının proseste elde edildiği kâğıt ve selüloz üretim tesislerinde uydu tesis
olarak kurulmaktadır. Kâğıt sektöründe gerek dolgu gerekse kuşe (kaplama) olarak kullanılacak bu ürün kâğıt fabrikalarının yakınında uzun vadeli anlaşmalar yapılarak kurulmaktadır. Maliyeti doğal olarak yaş öğütülmüş kalsite göre daha yüksek fakat standardı çok daha iyi olduğu için özellikle ABD’de yaygın olarak kullanılmaktadır. Avrupa’da yeni tesislerin projesi hazırlanmaya başlanmıştır (http://ekutup.dpt.gov.tr). .gf.1711
17
Resim 7’ de PCC’nin farklı fazlardaki , resim 8’de ise PCC nin farklı minerallerdeki taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüsü görülmektedir.
Resim 7. PCC’nin farklı fazlardaki SEM görüntüsü (Kılıç, 2012)
Resim 8. PCC nin farklı minerallerdeki SEM görünümü (Kılıç, 2012) 18
