ENDÜSTRİYEL HAMMADDELER VE ZENGİNLEŞTİRME YÖNTEMLERİ KUVARS HAZIRLAYANLAR BURCU ŞEN ÜNAL GÖK

Asıl adı kuvars kristali olan kuvars taşı, yeryüzündeki en sert minerallerden birisidir. Kuvars, dünya yüzeyinde en bol ve en yaygın bulunan değerli taşlardandır. Hem kimyasal hem de mekanik ayrışmaya karşı dayanıklı olan kuvars taşı, metaformik ve tortul kayaçlardandır. Kuvarsın formülü SiO₂ olup, saf halde %46,5 Si ve % 53.3 O₂ içerir.

KUVARS FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Kimyasal SınıflandırmaSilikat RenkHer renkte görülebilir. İzRenksiz (çizgi plaka daha zor) ParıltıCam GörünümSaydam, şeffaf BölünmeYok Mohs Sertlik7 Spesifik Yer Çekimi2,6-2,7 Tanı ÖzellikleriKonkoidal kırılma, camsı parlaklık, sertlik Kimyasal BileşimSiO₂ Kristal SistemiAltıgen Şeklinde (hekzogonal) Kullanım AlanlarıCam yapımı, değerli taşlar, aşındırıcılık, döküm kumu, hidrolik çatlatma proppant

Doğal kuvars içerisinde katı eriyik halinde bulunan başlıca elementler Li, Na, Al, ve Mg’dir. Genel olarak renksiz ancak çok farklı renklerde de görülebilmektedir. Renkli oluşumlar gaz, sıvı, ve katı kapanımlarla oluşmuştur. Bu kapanımlar, CO₂, H₂O, NaCl, CaCO₃, rutil gibi bazı minerallerdir. Kuvars minerali erimemekle birlikte, sadece hidroflorik asitle çözünür.

Kuvars çeşitleri : İri kristalli => süt kuvars, ametist, mavi kuvars, pembe kuvars vb. Kriptokristalen kuvars => kalsedon, agat, oniks, akik, çökmetaşı, vb. olmak üzere 2 ayrı gruba ayrılır.

Dünya’da yaygın olarak bulunan kuvars, 3 farklı yapıda bulunmaktadır. Bunlar ; 1) Kuvars Kumu 2) Kuvarsit 3) Kuvars minerali

1) Kuvars kumu : Kuvarsça zengin magmatik, metamorfik kayaçların ayrışması sonucu oluşan 2 mm’den küçük kuvars tanecikleridir. 2) Kuvarsit : %75’ten fazla SiO₂ içeren doğal maddelerdir. Endüstriyel hammadde niteliği taşıması için minimum %90 SiO₂ içermelidir. 3) Kuvars minerali : SiO₂ bileşiminde olup kristal yapısında gaz ve sıvı kapanımlar, safsızlıklar içerebilir. Yüksek saflıkta kristal kuvars endüstriyel açıdan büyük öneme sahiptir.

KULLANIM ALANLARI Kuvars Optik ve elektronik sanayinde frekans kontrol osilatörlerinde ve frekans filtrelerinde ve süs taşı olarak kullanılır. Ayrıca, süt kuvars ve camsı kuvars, öğütme ve cevher hazırlama işlemlerini takiben cam, deterjan, boya seramik, metalurji sanayileriyle aşındırıcı ve dolgu maddesi olarak kullanılır. Kuvarsit Kuvars, kuvars kumu ve kuvarslı gre’nin kullanıldığı tüm alanlarda kullanılır. Ayrıca gazbeton yapı elemanları, silika tuğla ve ferrosilisyum üretiminde hammadde olarak, ferrokrom’un ara ürünü olan silika ferrokrom üretiminde ve demir çelik yüksek fırınlarda asit-baz dengesinin sağlanmasında kullanılır. Kuvars Kumu Cam, çimento, deterjan, seramik, boya, metalurji en önemli kullanım alanlarını oluşturur.

KULLANIM ALANLARI BOYUT Cam Üretimi mm Gaz-Beton Üretiminde, Seramik Çamuru, Sır üretimi mm Şişe Cam Üretimi mm Züccaciye Sanayi mm Seramik SanayiFlote edilmiş kuvars kumu

DÜNYA’DA KUVARS Dünyada en büyük kuvars yatakları Brezilya’ da bulunmaktadır. Bilinen, tabii, ultra-saf kuvars rezervleri Brezilya, A.B.D, Namibya, Angola, Madakaskar, Çin ve Hindistan’da bulunmaktadır. Bu rezervler ya primer veya sekonder oluşumlar olup devamlılık göstermezler. Bu tür kuvarslar elektronik sanayinde kullanılacak kadar iyi vasıftadır. Dünyanın en iyi ve en büyük ametistleri de Brezilya’ da mevcuttur. Amorf veya kriptokristalin kuvars yatakları ise Arjantin, Avusturya, Belçika, Lüksemburg, Macaristan, Güney Afrika Cumhuriyeti, İspanya ve Norveç’te bulunmaktadır.

TÜRKİYE’DE KUVARS Kuvars, Türkiye’de genellikle fay zonlarında, çatlaklarda, filonlarda ve cevher yataklarında gang minerali olarak bulunur. Türkiye kuvars rezervlerinin tespitine yönelik araştırma ve etüt çalışmaları yetersizdir. Kuvars cam, seramik, deterjan, dolgu malzemesi, filtre sanayinin önemli bir girdisidir. Ülkemizde kuvarsit rezervleri 6.3 milyar ton, kuvars kumu potansiyeli ise 65 milyon ton civarındadır.

Türkiye'de mevcut Kuvars sahaları arama ve işletme aşamasına göre gruplandırılacak olursa: Arama Ruhsatlı sahalar : 125 adet İşletme ruhsatlı sahalar : 210 adet olmak üzere toplam 335 adet Kuvars ruhsatı mevcuttur.

Kuvars üretiminde faaliyet gösteren bazı firmalar ; Özmaden Esan Esan Akmaden Akmaden Kaltun Kaltun Toprak Toprak Söğüt Söğüt Aydınlar Aydınlar Polat Polat

2017 ▪ -20 mikron, >92 parlaklık FOB Durban ▪Döküm/Cam kalitesi flint kum, bulk, Vietnam $ 30-35$ 2016 ▪ -20 mikron, >92 parlaklık FOB Durban ▪Döküm/Cam kalitesi flint kum, bulk, Vietnam $ $ 2015 ▪ -20 mikron, >92 parlaklık FOB Durban ▪Döküm/Cam kalitesi flint kum, bulk, Vietnam $ $ 2014 ▪ -20 mikron, >92 parlaklık FOB Durban ▪Döküm/Cam kalitesi flint kum, bulk, Vietnam $ $ 2013 ▪ -20 mikron, >92 parlaklık FOB Durban ▪Döküm/Cam kalitesi flint kum, bulk, Vietnam 295 $ $ 2012 ▪ -20 mikron, >92 parlaklık FOB Durban ▪Döküm/Cam kalitesi flint kum, bulk, Vietnam 295 $ $ Endüstriyel Mineral Fiyatları ( Aralık )

CEVHER HAZIRLAMA VE ZENGİNLEŞTİRME İŞLEMLERİ Kuvars genel olarak açık işletme yöntemiyle üretilmektedir. Üretimde dozer, loder, ekskavatör, kamyon ve konveyörler kullanılır. Patlayıcı madde kullanılarak patlatıldıktan sonra triyaj’a tabi tutulur.

Patlatma yöntemiyle üretilen kuvars cevheri ince boyut olarak çıkarılır (5-40 mm) ve ilk olarak triyaj’a gönderilir. Triyaj’dan ürün ve atık olarak ayrılır ve alınan cevher, içeriğindeki safsızlık oranlarına bakılarak, cevher hazırlama zenginleştirme işlemlerine tabi tutulur.

Cevher hazırlama işlemleri sonucu, kuvars içeriğinde bulunan safsızlıklar, fiziksel işlemler veya yıkama işlemleri sonucu uzaklaştırılabilir. Bu uzaklaştırma sonucu elde edilen ürünün safsızlık içeriği, uygun alan da kullanılabilir. Kullanım alanına göre yüksek oranda safsızlık özelliği arayan sektörler için, kuvars cevheri, cevher zenginleştirme işlemlerine tabi tutulur.

Kuvars cevheri kullanım alanı artışı ve bu alanlarda istenilen kuvars özelliklerinden dolayı, farklı zenginleştirme yöntemleri üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Bu yöntemler, fiziksel yöntemler ve hidrometalurjik yöntemler olmak üzere 2’ye ayrılır.

FİZİKSEL YÖNTEMLER Zenginleştirme için en ekonomik yöntemler fiziksel zenginleştirme yöntemleridir. Fiziksel zenginleştirme aşamalarında, fiziksel olarak bağlanmış veya suda çözünebilen safsızlıklar ayırt edilir. Fiziksel zenginleştirme yöntemleri, işlem yapılacak cevherin içeriğindeki istenmeyen safsızlık oranlarına bağlı olarak farklı yöntemlere ayrılmıştır.

Fakat bu farklı yöntemlerinde, verimlerinin düşük olduğu tespit edilmiştir. Bu yöntemler ; 1)Mekanik Aşındırma Yüzeyleri kil ve demir oksitle kaplanmış kuvars taneleri, çelik bir tank içinde birbirlerine ters yönde dönen pervaneli karıştırıcılar yardımıyla temizlenebilir. Bu yöntemde taneler arası sürtünme ve tane yüzeylerinin aşınmasının sağlanabilmesi için pulp oranının yaklaşık %70-80 arasında olması gerekir.

2) Flotasyon Flotasyon, minerallerin fizikokimyasal özelliklerinden faydalanılarak yapılan bir çeşit zenginleştirme yöntemidir. Özellikle ince tanelere uygulanabilmesi ve büyük miktarlarda üretime olanak tanıması açısından zenginleştirme yöntemleri arasında birinci sırayı almaktadır. Kuvars kumlarının zenginleştirilmesinde flotasyon önemli bir yer tutmaktadır.

Çünkü kuvars kumlarında yaygın olarak bulunan demiroksit, kil ve ağır mineralleri (zirkon, turmalin vb. ) yıkama ve gravimetrik yollarla temizlemek çoğunlukla mümkün olmamaktadır. Kuvars tanelerinin zenginleştirilmesinde uygulanan flotasyon yöntemi genellikle ters flotasyondur. Bu yöntem kuvars tanelerinin bastırılıp diğer minerallerin yüzdürülmesi esasına dayanır.

Kuvars kumu içerisindeki safsızlıkları yüzdürmek için çeşitli toplayıcılar kullanılmaktadır. Yağ asitleri ve türevleri, sülfonatlar ve aminler flotasyon reaktifi olarak kullanılarak, kuvars cevherinde yaygın olarak bulunan demiroksit, kil ve ağır mineraller cevherden uzaklaştırılabilmektedir.

3) Gravimetrik Yöntem Flotasyon yöntemiyle zenginleştirmeye başlamadan önce en yaygın olarak kullanılan yöntem sallantılı masalardı. Ancak gerek kapasite düşüklüğü gerek kapladığı alan ve gerekse ayırma hassaslığının düşüklüğü nedeniyle masaların kullanımı oldukça azalmıştır. Ayrıca sallantılı masalar belirli bir tane boyu fraksiyonu için etkin ayırım yaparlar.

4) Manyetik Ayırma Manyetik ayırma yöntemi, manyetik içeriğe sahip safsızlıkların uzaklaştırılmasında kullanılır. Kuvars kumunda sıkça rastlanan ve renk vericiler olarak adlandırılan demir içerikli mineralleri, sahip oldukları manyetik alınganlıklarından faydalanılarak ayırmak mümkündür. Bunun için, yüksek alan şiddetli ( gaus) boyutuna göre yaş veya kuru manyetik ayırıcılar kullanılmaktadır.

Hidrometalurjik Yöntemler Fiziksel yöntemlerin etkin olmadığı durumlarda yüksek saflıkta kuvars üretmek için liç gibi çeşitli asit çözeltilerinin kullanıldığı kimyasal yöntemlerdir. Fiziksel proseslerde yeterli verim elde edilemediği için kimyasal ve biyolojik yöntemler ile kuvars bünyesindeki demir uzaklaştırmaya çalışılmaktadır.

Kuvars içeriğinde bulunan demir, organik veya inorganik asitlerle uygun sıcaklık ve derişim ile liç işlemlerine tabi tutularak içeriğinde bulunan demir minerallerinin uzaklaştırılması veya istenilen safsızlık ve beyazlık değerlerine ulaşılması istenmektedir. Bu aşama da bir çok asit tek başına veya farklı asitlerle birlikte değişen parametrelerde denenmiştir.

Bu işlemlerde genellikle aşağıdaki asitler çözücü ortam olarak kullanılmaktadır. Sülfürik asit Nitrik asit Hidroklorik asit Organik ve inorganik asitler

KİMYASAL ZENGİNLEŞTİRME LİÇ YÖNTEMLERİ Sülfürik asitle liç : En yaygın yöntemlerden birisi olup kuvars kumu bir miktar sülfürik asit ilave edildikten sonra 100°C civarına kadar ısıtılarak kuvars kumundaki demir içeriği Fe₂SO₄’e dönüştürülür. Daha sonra yıkama ile Fe₂(SO₄)₃ ortamdan uzaklaştırılır.

Okzalik asitle liç : 1935’te geliştirilen bu yöntemde, kuvars kumları sodyum hidrojen okzalat solüsyonu ferrik sülfat içeren pulp 35°C’ye kadar 5 dk süreyle ısıtıldıktan sonra yıkamaya tabi tutulur. Yıkama ile reaksiyon ürünleri ortamdan temizlenir. Ancak bu yöntem bünyesinde kalker içeren kuvars kumları için uygun değildir. Çünkü okzalat tüketimini, kalsiyum okzalat oluşumu nedeniyle çok arttırır.

Hidroflorik asitle liç : Bu yöntemle %1 titan klorid ve %1 hidroflorik asit ile 15 dk karıştırılan kuvars kumundaki demiroksit içeriği önemli ölçüde temizlenerek optik cam yapımına uygun özellikte bir konsantre haline dönüştürülür. Bu yöntemle %0,21 Fe₂O₃ içeren kuvars kumunda işlem sonunda %0,0054 Fe₂O₃ içeren konsantre elde edilmiştir.

Kuvars Çeşitleri Kristal Kuvars Sütlü Kuvars

Ametist Dumanlı Kuvars

Pembe Kuvars Sitrin

Kaplangözü Kedigözü

KAYNAKÇA php php merkezi/kuvars merkezi/kuvars merkezi/maden-dis-ticaret merkezi/maden-dis-ticaret

D.P.T. 1996; Diğer endüstriyel mineraller özel raporu, Cilt : 3 KURŞUN. İ., İPEKOĞLU, B., (1995) İPEKOĞLU, B., 1999; ‘kuvars, kuvarsit, kuvars kumu’, İstanbul maden ihracatçıları Birliği, Türkiye Endüstriyel Mineraller Envanteri, Köse, M., Türeli, K., Cam Üretiminde Kullanılan Kuvars Kumlarında Aranılan Özellikler- Zenginleştirme Yöntemleri ve Yozgat Sarıkaya Kuvarsitlerinin Bu Açıdan İncelenmesi Cilt.5 S.4

Candan, Y., 2009; ‘Kuvarsın Saflaştırılması ve Uygulanan Kimyasal Yöntemler’ -grubu.html -grubu.html