ENDÜSTRİYEL HAMMADDELER VE ZENGİNLEŞTİRME FELDSPAT Prof. Dr. Ata Utku AKÇİL NECDET YALÇINKAYA HALİM CAN GÖK , ISPARTA

İÇERİK 1.Feldspatın Tanımı 1.1 Kimyasal Tanım 1.2 Fiziksel tanımı 2.Feldspatların Bulunuş Şekilleri 3.Feldspatın Zenginleştirilmesi 3.1 Manyetik Zenginleştirme 3.2 Flotasyonla Zenginleştirme 4.Feldspatın Kullanım Alanları 4.1 Seramik Sanayi 4.2 Cam Sanayi 4.3 Kaynak Elektrotu Üretimi 4.4 Boya Sanayi 4.5 Plastik Sanayi 5.Rezerv Durumu 6.İhracat 7.Ekonomik Durum 8.Kaynakça

Feldspatlar yerkabuğunun %60-65’ini oluşturan sodyum, potasyum, kalsiyum, lityum ve bazen de baryum ve sezyum ve bu elementin izomorf birleşimi ile oluşmuş susuz alümina silikatlardır. Bu mineraller her magma kütlesinde değişik şekillerde bulunduklarından bunların soğuyup kristalleşmesi ile feldspat zonları ve yatakları oluşmaktadır.

Kimyasal Tanımlama Feldispatların genel formülü (E)Al(1-2)Si(3-2)O8 olup bu formüldeki (E) Ca, Na, Na/K, K, K/Ca elementleri olabilir. Feldspatlar kimyasal bileşim ve yapıları açısından iki ana gruba ayrılmaktadırlar; 1) Plajiyoklaz Feldspatlar Albit NaAlSi3 O8 Oligoklaz (Na, Ca) AlSi3 O8 Andezin (Na, Ca) AlSi3 O8 Labrador (Na, Ca) AlSi3 O8 Bitovnit (Na, Ca) AlSi3 O8 Anortit CaAl2 Si2 O8 2) K-Feldspatlar veya Alkali Feldspatlar Mikroklin KAlSi3 O8 Sanidin KAlSi3 O8 Ortoklaz KAlSi3 O8

Bunlar arasında ticari öneme sahip feldspat mineralleri şunlardır; 1. Ortoklaz (Or); potasyum alüminyum silikat, KAlSi3 O8 2. Albit (Al); Na- alüminyum silikat, NaAlSi3 O8 3. Anortit (An); kalsiyum alüminyum silikat, CaAl2 Si2 O8

Feldspatların Fiziksel Özellikleri Feldspatların parlak vitra görünümlü, renkleri beyaz, krem, kahverengi, pembe, kırmızı, gri, yeşil ve mavimsi olmakta, renksiz veya sütümsü de olabilmektedir. Yapıları düzgün değildir. Mohs sertlik değerine göre sertlik derecesinde, yoğunlukları g/cm3 arasında değişmektedir. LABRADOR NEFELİNLİ SİYENİT ANORTİT

Seramik ve cam sektörü için feldspatların erime derecelerinin büyük önemi vardır. Genel olarak feldspat minerallerinin erime sıcaklıkları; Potasyum feldspat: °C Sodyum feldspat: °C Kalsiyum feldspat: °C aralıklarındadır.

FELTSPATIN BULUNUŞ ŞEKİLLERİ Feldspat magma kökenli, değişime uğramış veya çökelek oluşmuş silikatça zengin kayaçlardır. Yerkabuğunun yaklaşık %60’nı oluşturan feldspatik kayaçların %60’ı magma kökenli, %30’u şişt ve gnayslardan oluşan değişim kayaçları ve %10’u da çökelek olmuş kayaçlardır. Ekonomi değeri olan feldspatların genellikle pegmatitik yataklardan üretilmektedir. Bu yataklar kuvars, mika, turmalin ve metal oksitleri de içermekte olup spodümen, beril minerali ile diğer nadir toprak elementlerinin de kaynağıdır. Ekonomik olarak kullanılabilen feldspat kaynağı kayaç türleri şunlardır; Pegmatitler Aplitler Nefelinli Siyenit Alaskit Grafik Granit Pertit Feldispatik Kumlar Altere Granitler

FELDSPAT’IN ZENGİNLEŞTİRİLMESİ Feldspat mineralleri özellikle Aydın-Çine, Muğla-Milas albitlerinin bir kısmında olduğu gibi doğrudan veya basit yıkama ve eleme işlemlerinden sonra kullanılabilmektedir. Feldspatların tenörüne, kalitesine ve diğer özelliklerine bağlı olarak flotasyon, manyetik/elektrostatik ayırma, yoğunluğa dayalı zenginleştirme yöntemleri ile içerdiği safsızlıklardan temizlenebilmektedir. Feldspatların zenginleştirilmesinde en yaygın uygulanan yöntem flotasyon olup, feldspatın yaklaşık %70’i bu yöntemle zenginleştirilmektedir.

Manyetik Zenginleştirme Manyetik ayırma ile cevherin içerdiği Fe2O3 ve TiO2 içerikleri belirli seviyenin altına düşürülmesi hedeflenmektedir. Feldspat cevherinin zenginleştirilmesinde REM olarak ifade edilen Rear Eart Magnetic yüksek gradyanlı sabit mıknatıslı rulolu manyetik ayırıcılar kullanılmaktadır. Bu ayırıcılarla -75 mikron boyutunda ki feldspatın içerdiği manyetik mineraller ayırılabilmektedir.

FLOTASYONLA ZENGİNLEŞTİRME Genel olarak 3 kademeden oluşan feldspat flotasyonu ilk kademesinde mika, ikinci kademesinde demir oksitler, titanyum gibi renk verici mineraller ve son aşamada da feldspat ile kuvars ayrılmaktadır. Mika flotasyonu için ortamın pH değeri ve daha düşük olması, amin tipi toplayıcıların mikanın feldspat ve kuvars yüzeylerine yapışmasını önlemek, bunun yanında mika ve bazı demirli minarellerinin canladırılıp yüzmelerini sağlamak için yeterlidir. pH ayarlayıcı olarak H2SO4 kullanılmaktadır. Bu aşamada toplayıcı miktarı g/t cevher arasında değişmektedir. İkinci aşamada istenmeyen safsızlıklar genellikle anyonik yağ asitleri veya petrol sülfanatları gibi anyonik toplayıcılar la yüzdürülmektedir. Ortam pH değeri arasında sülfürik asit ile ayarlanmaktadır. Üçüncü aşamada hidroflorik asit, gazyağı, ve köpürtücü kullanılmaktadır. pH değeri seviyesinde feldspat kuvarstan seçimli olarak ayrılabilmekte ancak ortam asiti hücreleri oldukça fazla aşındırmaktadır.

SİBELCO COMPANY FELDSPAR ÇİNE/AYDIN Sibelco Company Çine/Aydın

WHITE MOUNTAIN CALCIUM FELDSPAR PROJECT GREENLAND

FELDSPATIN KULLANIM ALANLARI Feldspat, seramik, porselen ve cam endüstrisinde kullanılan önemli bir endüstriyel hammaddedir. Dünya feldispat üretiminin %60‘ı seramik, %35‘i cam sanayiinde, %5‘i kaynak elektrotu, kauçuk, plastik ve boya sanayilerinde dolgu malzemesi olarak kullanılmaktadır. Seramik Sanayii Feldspatik mineraller, yüzyıllardan beri seramik çamurunda yer almaktadır. Yakın gelecekte de feldspat ve nefelinli siyenit için son kullanım alanı olarak en önemli pazarlardan biri olma özelliğini devam ettirecektir. Nefelinli siyenitin seramik sanayiinde kullanımı, 200, 325 ve 400 mesh inceliğinde öğütülmüş ürün şeklindedir. Nefelinli siyenit, hem camsı faz oluşturucu, hem de eritici olarak yararlı özellikler sunar. Pişirme sıcaklığı ve zamanını önemli ölçüde düşürür. Sıhhi seramik reçetesinde %25-30, kimyasal porselende %15-30, yarı camsı porselende ise %55 oranında kullanılır.

Cam Sektörü Cam sanayii,seramik sanayinden sonra en önemli feldspat ve nefelinli siyenit tüketicisi olma durumunu korumaktadır. Feldspatik mineraller, cam reçetesinde esas olarak alümina kaynağı şeklinde yer alırlar. Bununla birlikte eritici (flaks) özellikleri vardır. Feldspat bünyesindeki alkaliler, erime sıcaklığını düşürecek flaks görevi yapmaktadırlar. Alümina ise duyarlılık sağlar ve çarpma, bükülme ve termal şoklara karşı mukavemet kazandırır. Camın saydamlığını kaybetmesini engelleyen üretim sırasında viskozitesini de arttıran alümina içeriği, konteyner ve düz cam ürünlerde de %1,5-2 oranında kullanılmaktadır.Bu alümina değeri yaklaşık %8 feldspata eşdeğerdir. Cam elyafında ise, kullanım amacına bağlı olarak %15‘e kadar çıkabilen oranda kullanılabilmektedir.

Kaynak Elektrotu Üretimi Kaynak elektrotları, feldspatlar için geleneksel kullanım alanlarından biridir. Çünkü bunların eritici özellikleri, elektrot kaplama malzemesi yapımında ideal bir bileşen olma özelliği kazandırır. Karışıma ilave edilen feldspatın iki önemli fonksiyonu vardır. Ark stabilizörü olarak davranır ve kaynak çukurunu korur. Ark stabilizörü olarak kullanılan malzemeler, feldspat yanında potasyum ve sodyum silikat, kil, talk, nikel ve demir tozları gibi metalik katkı maddelerini içerir. Bunlar, düşük iyonlaşma potansiyeline sahip elementler oluşturarak arkı stabilize ederler.

Boya Sanayii Boyalar genellikle bir pigment olarak isimlendirilen renk verici, bağlayıcı ve inceltici olarak isimlendirilen solventten oluşur. Pigmentlere katkı olarak, birçok boyaya, üretim maliyetini düşürmek veya daha pahalı pigmentlerin kısmen yerine kullanılmak üzere dolgu maddeleri veya ekstenderler ilave edilir. Bunun ötesinde söz konusu katkılar, boyaya parklık ve akma özelliği gibi çeşitli fonksiyonel özelliklerde kazandırılabilir. Ekstender olarak feldispat veya nefelinli siyenit kullanılmaktadır.

Plastik Sanayii Plastik sektörü; katkı, dolgu, ekstender, renk verici ve yanmayı geçiktirici katkı maddeleri olarak kullandıkları endüstriyel mineraller için önemli bir pazardır. Dolgu mazlemesi veya mukavemet kazandırıcı dolgu maddesi olarak mineral kullanımı, önemli araştırmalara konu olmuştur. Plastikler, polimer yapısına sahip, yumuşak halde döküm yapabilen ve sertleştiğinde katı ürün veren, katkı maddesi içeren veya içermeyen malzemeler şeklinde genel bir tanım altında toplanabilirler. Dolgu maddeleri plastik reçetelerinde maliyet düşürücü veya mukavemet kazandırıcı olarak kullanılır. Plastiklerde dolgu ve mukavemet kazandırıcı olarak kullanılacak minerallerin önemli özellikleri; düşük yoğunluk, tane boyutunda düzenli dağılım için ince öğütülmüş olması, daha iyi mukavemet özelliği kazandırdığından lifsi veya levhamsı yapı, sertlik, absorbsiyon, serbest nem içeriği olmaması, beyazlık ve iyi dağılım özellikleridir.

REZERV DURUMU Dünya feldspat kaynağı olarak granitler, metagranitler, gnayslar, pegmatitler, nefelinli siyenitler ve feldspatik kumlar görülmektedir. Bu kaynakların bolluğu nedeniyle dünya feldspat rezervlerini rakamsal değerlerle ifade etmek mümkün değildir. Literatüründe de bu kaynaklardan bahsedilmekte ancak kesin rakamlar verilememektedir. Dünya toplam feldspat rezervlerinin 1.740x10*6 ton olduğu, bu rezervin büyük bir bölümü Asya kıtasında yer almıştır. Türkiye 240x10*6 tonluk rezerv ile dünya feldispat rezervinin %14‘ ünü oluşturmakta ve ülke bazında en büyük sodyum feldspat rezervine sahip durumdadır Kaynak : Industrial Minerals and Minerals Yearbook January 2017

U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2017

Feldspat 50‘ den fazla ülkede üretilmektedir. USGS (United State Geological Survey)‘ nin 2017 yılında yapmış olduğu araştırmalar ve tahminlere göre başlıca feldspat üretici ülkelerin üretim miktarları tabloda verilmiştir yılında 5 milyon tonluk feldspat üretimi ile Türkiye dünyada 1.‘dir. İtalya 4.7 milyon ton ile 2. sırada yer almaktadır. Ayrıca İtalya,Türkiye‘den sonra en çok feldspat üreten ülke olmasına karşın ülkemizden de en fazla ithalatı yapan ülkedir.

Kaynak İstanbul Maden ve Metaller İhracatçı Birlikleri 2016

İstanbul Maden ve Metaller İhracatçı Birlikleri

İstanbul Maden ve Metaller İhracatçı Birlikleri 2016

2017'de küresel feldspat pazarı 3,2 milyar dolar değerinde oldu. Asya Pasifik, küresel pazarda 1.2 milyar dolar veya% 37,7 oranındaki en büyük coğrafi bölgedir. Ve ABD, global feldspat pazarının 0,6 milyar dolar veya% 19'unu oluşturan en büyük ülke oldu. EKONOMİK DURUM Aralık 2017

KAYNAKÇA İ Bayraktar, O.Y Gülsoy, NM Can, E.C. Orhan ‘’Feldspatın Zenginleştirilmesi’’ 4.Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu Ekim 2001, İzmir, Türkiye Sümer, G ve Kaya, M. ‘’Aydın-Çine Feldspatlarının Flotasyon İle Zenginleştirilmesi’’ Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, Köse ve Kızıl (İzmir / Türkiye / Nisan 1995 TMMOB Maden Mühendisleri Odası Feldspat Raporu N Yıldız Cevher Hazırlama ve Zenginleştirme 2. cilt s Recovery of Na-feldspar (albite) from anionic and cationic collectors and feldspar slime G.Çobanoğlu 2009 Feldspat cevherlerindeki minerallerin flotasyon özellikleri S. Özün 2012 The increasing benificiation of feldspar ore recovery İ. Kurcan 2006 Na-K feldspat minerallerin flotasyon yöntemi ile ayırımında hidrofobisiteyi etkileyen parametreler C. Karagüzel