Anasayfa / Mineraloji / Doğal Nanomateryal: Diyatomit

Doğal Nanomateryal: Diyatomit

Diyatomit, volkanik faaliyet sahalarına yakın bölgelerdeki, tatlı ve tuzlu sularda yaşayan tek hücreli, mikroskobik, silisten yapılmış bir yosun türü olan diyatomların ölmesi ve silisli kavkılarının biraraya toplanması sonucu meydana gelmiş organik tortul kayaçtır.

Diyatomit yataklarının oluşumunu sağlayan diyatomlar günümüzde de yaşamlarını sürdürmektedirler. Fakat sayıları eskiye oranla biraz daha azalmıştır. Diyatomlar su yosunları sınıfından, tek hücreli, koloniler halinde yaşayan bitkilerdir. İçinde yaşadıkları bol silisli sulardan silis olarak kendilerine kabuk (kavkı) oluştururlar. Ufak bitki organizmalarının her biri silis zar tarafından kuşatılmışlardır ve organizma kavkıları deniz diplerinde battıklarında burada kısmen ayrışırlar ve silisli kavkıların birikmesi sonucu diyatomit yatakları oluşur. Denizel, göl ve durgun nehir yataklarında çökelen bu diyatomlarda çökelme hızı yılda 0,1-4 mm arasında değişebilmektedir.

Hafif diyajenez geçirmiş diyatomlu çamur ekonomik önem kazanmaktadır. Diyatom kavkısının kolay kırılır özelliğinden dolayı, büyük bir metamorfizma ve kimyasal alterasyon geçirmemesi ekonomikliliği için gereklidir. Metamorfizma etkili olduğu zaman, diyatomit opal, çört veya porselenite dönüşebilir. Böylece diyatomit ekonomikliliğini kaybetmiş olur. En iyi kalitede olan diyatomit hafif, açık renkli ve gevşektir. Dünyada bilinen yatakların çoğu göl orijinlidir. Denizel kökenli olanlar sayıca az iseler de miktar olarak daha fazladırlar. Önemli diyatomit yatak tipleri aşağıdaki gibidir:

a) Kompakt denizel yataklar: Çoğunlukla Tersiyer yaşlı, kıta kenarlarında depolanmışlardır.

b) Tatlı su yatakları: Miyosen, Pliyosen veya Pleyistosen yaşlı göllerde veya eski nehirlere yakın bölgelerde oluşmuşlardır.

c) Genellikle Kuvaterner veya daha genç yaşlı bataklık ve yeni göllerde oluşmuş yataklardır.

Mineralojik ve Petrografik Özellikler

Büyük oranda diyatom türündeki fosillerden meydana gelen diyatomit üzerinde yapılan mineralojik çalışmalar daha çok kayaç içindeki diyatom türünün belirlenmesine yöneliktir. Diyatomlar, binlerce türdeki mikroskobik su yosunu ailesini içerir ve karakteristik olarak 50- 100µm boyutlarındadırlar. İskeletler silis içerirler ve geniş çapta değişik şekillerde bulunurlar. Bu şekiller, silindirik, çubuk, yıldız formundadırlar karakteristik olarak içleri boş ve delikli bir yüzeye sahiptirler. Diyatom iskeletlerinin açık yapılarından dolayı diyatomitler hafif kayaçtırlar (Şekil 1).

capture-20150814-170805

Diyatomların hücre çeperleri, biri içeride kalan, diğeri onun üzerine geçen iki parçadan ibaret kutuya benzer. Bu iki parça mekanik olarak kolaylıkla birbirinden ayrılabilir. Büyük olan üst kapağa epiteka, küçük olana ise hipoteka denir. Diyatom kabuğunun çevresel kısmına yani kapakların birbirini örtükleri kısma kuşak denir.Diyatomitlerin yandan görünüşleri genellikle dikdörtgene benzeyip, üst görünüşleri ise diyatomitin cinsine göre büyük değişiklik gösterir. Çubuk şeklinde olanların üstünde rafye denilen, boydan boya tek veya iki parça halinde uzanan bir yarık vardır. Kabukların üzerinde diyatomite mukavemet sağlayan bazıgirinti ve çıkıntılar mevcuttur (Şekil 2).

capture-20150814-171243

Diyatomların dairesel veya elips şeklinde olanlarının en küçüklerinde çap 2.5 µm, en büyüklerinde ise nadiren 2mm; çubuk şeklinde olanlarda ise boy nadiren 2 mm’yi geçer. Diyatomlarda ortalama çap ve uzunluklar 5-100 µm arasındadır. Diyatom kavkısı üzerindeki deliklerin çapı 0,01 µm’den küçük olabilir. Genellikle delik boyutları 0,037-0,52µm arasında olup, ortalama 0,25µm civarındadır (Şekil 3).

capture-20150814-171406

Diyatomlar, çubuk ve daire şekillerinden başka, bulundukları ve geliştikleri yere göre, yıldız, elips, yarım ay vb. değişik şekillerde de bulunurlar (Şekil 4).

capture-20150814-171508

Kimyasal Özellikler

Diyatomit amorf bir yapıya sahip olup opalden ve hidrat halindeki silisten ibarettir ve %2-10 su içerir. Silis, diyatomitlerin oluşumunda, yaşamında ve gelişmesinde biyolojik öneme sahiptir. Diyatomit az denecek miktarlarda organik maddeler ile alüminyum oksit (Al2O3), demir oksit (Fe2O3), kalsiyum oksit (CaO), magnezyum oksit (MgO) ve alkaliler (Na2O, K2O, P2O5) içerebilmektedir. Feldspat, rutil, zirkon, mika, piroksenler ve amfibol diyatomitte bulunabilen çeşitli kırıntı minerallerdir (Anderson et al., 1947). Kimyasal bilesim diyatomitin endüstride kullanımında büyük önem tasımaktadır. Ekonomik diyatomit yataklarında SiO2’in % 86’dan fazla olması gerekmektedir. Izolasyon tuglası yapımında kullanılacak diyatomitlerde % 70-80 SiO2 içerigi yeterli olmaktadır (Mete, 1982). Filtrasyon sektöründe kullanılacak diyatomitlerde ise SiO2 içeriginin minimum % 80 olmalıdır (Isık, 1984). Dünyanın önemli diyatomit yataklarına ait kimyasal analiz sonuçları Cizelge 1’de verilmistir.

Üretim Yöntemi ve Teknolojik Özellikler

Diyatomit yatakları; açık işletme, kapalı işletme ve su altı işletmesi olarak üç şekilde işletilmektedir. Genelde diyatomit yatakları yeryüzüne yakın olduğundan açık işletme yöntemi yaygın olarak uygulanmaktadır. Kapalı ve su altı işletme metotları çok derinde olan veya oluşum halindeki diyatomit yataklarına uygulanır. Çukurlar, tüneller ve dar bölümler boyunca açılan düşey kuyular yüzeye yakın altere olmuş diyatomitin incelenmesinde kullanılırlar. Açılan kuyular diyatomitin tabakalanması, kompaktlığı ve yatağın eğimi hakkında gerekli bilgileri verirler. Islak göl ve bataklık yataklarında karot sondajı sık sık kullanılır ve bu yöntemle 30 cm uzunluğunda karot elde etmek mümkündür. A.B.D.’deki yaygın uygulamada kompakt diyatomit yataklarının işletilmesinde ekskavatörler kullanılmaktadır. Yeraltı isletme metotları olarak emme (vakumlama) veya oda-topuk teknikleri de kullanılır. Batı A.B.D.’deki yeraltı diyatomit isletmelerinde tavan destegi olarak kütükler kullanılır. Lompoc ve Kaliforniya’da powershovel’lar diyatomitleri düsey depolama kuyularına tasıyan büyük kamyonlara bosaltır. 14000 ft derinlige sahip tünellerde ögütülmüs diyatomitler elektrik kuvveti sayesinde yukarı cekilir. Dogu Kanada ve kuzeydogu A.B.D.’de diyatomit küçük göl ve bataklıklardaki yataklar zenginlestirilerek elde edilir. Buradaki diyatomit kazıma yöntemiyle ve ön hazırlık islemi olan süzme yöntemiyle isletilir. Su tamamen süzüldükten sonra tekrar elde etme islemi diyatomitin kürekle arabalar içine bosaltılması ile, kovalı veya vakumlu kazıyıcılarla gerçeklestirilir. Islak diyatomit serbest su tamamı yla süzülerek yığılır, sonra labarotuvar deneyleri öncesi kurutulur (Seeley, 1949). Diyatomit; öğütme, kurutma ve arıtma islemlerinden geçirildikten sonra pazara hazır hale getirilmektedir. Bu prosesler boyunca diyatomların mikroskobik yapısının bozulmaması için çok büyük dikkat ve özen gösterilmesi gerekir. Zira diyatomiti silisin diger sekillerinden ayıran ve ona özel bir yer saglayan diyatomların mikroskobik yapısıdır. Elde edilen ürünler doğal, kalsine ve flaks kalsine olmak üzere üç grupta toplanır:

a) Doğal Diyatomit: Tüvenan diyatomit kurutularak kalsine edilmeden öğütülür. Torbalanarak piyasaya sürülür.

b) Kalsine Diyatomit: Cevher ufalanarak döner fırınlarda oksijen gönderilerek 600-1000 oC’de nem ve organik madde bileşenleri atılır.

c) Flaks Kalsine Diyatomit: Alkali tuz ilavesi ile kalsine edilen diyatomit çok ince öğütülerek torbalanır ve piyasaya sürülür. Bunlarda kendi aralarında tane iriliği dağılımları, fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre yeniden sınıflandırılırlar (Bircan, 1968).

Masif veya tabakalı saf diyatomitler gevrek, gözenekli, düşük görünür yoğunluklu ve tebeşir görünümdedir, elde un gibi dağılır ve dişler arasında çatırdar. Bir diyatomitte tane boyu dağılımı diyatomların türüne, iriliğine, kavkıların tam veya kırıklıoluşuna, kil kum gibi katkılarının varlıðına ve oranına bağlı olarak değişir. Organik madde içeriginin kaynagı sedimanter çamurdan çürümüs bitki kalıntılarına kadar degisir. Safsızlı klar az çok kil görünümlü, kumlu, kireçli veya çörtlü olmalidır. Diyatomitin çesitli fiziksel özellikleri su sekildedir (Yıldız, 1997). -İçerisindeki boşlukların hava dolu olması ve yüzeylerinin 0.037-0.52 μm boyutlarındaki mikro delikli hücrelerden meydana gelmesi, -Yüksek porozitesi, -Yüzeysel alanının geniş olması, -Hafif ve ağır tiplerinde porozitesinden dolayı sertliğinin 1-1.5 olması, -Özgül ağırlığının 1.9- 2.35 gr/cm3 olması, -Kuru birim hacim ağırlığının 320-2.440 kg/m3 arasında olması, -Isıve ses yalıtma özelliğinin yüksek olması, -Ses yutum katsayısının 600-3000 Hz arasında olması, -Beyaz, açık sarı, gri vb. soluk renklere sahip olması, -Genellikle amorf bir yapıya sahip olması, -Işığıgeçirme özelliğinin opak olması, -Erime noktasının 1000-1750 oC olması, -Ufalanabilir ve gevrek bir yapıya sahip olması, -(HF) haricindeki asitlerde çözünmez ancak kuvvetli alkalilerde çözülebilir olmasıdır.

Kullanım Alanları

Diyatomit yüksek gözenekliliği, ısı, ses ve elektriği az geçirmesi, kimyasal maddelere karşı dayanıklılığı ve yoğunluğun az olmasından dolayı birçok sanayi dalında kullanılmaktadır. Çok geniş kullanım alanı ve eşsiz özelliklere sahip olmasına rağmen diyatomit henüz ana hammadde olarak yerli endüstriye girememiştir. Diyatomit fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı birçok sanayi dalında ara ve yardımcı malzeme olarak kullanmaktadır. Bu özellikleri; gözenekliliği, ısı, ses ve elektriği az geçirmesi, kimyasal maddelere karşı dayanıklılığı ve yoğunluğunun az olmasıdır. Diyatomitin başlıca kullanım alanları şu şekildedir (Seelev, 1949; Mete, 1982; Yıldız, 1997).

DSC01651

Filtre Yardımcı Malzemesi Olarak Kullanılması

Diyatomitin en yaygın kullanım alanıdır. Diyatomitin filtrasyonda kullanıldığı alanlar, kimya, metalurji, gıda, petrol sanayi, kuru temizleme ve diğer sanayi sahalarıdır. Filtre yardımcısı olarak bunlardan başka şeker rafinerilerinde, biyolojik araştırmalarda, antibiyotiklerin üretiminde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Diyatomit nötr veya asitli sıvılar için son derece etkili bir filtre ortamı ve filtre yardımcısıdır (Borat, 1992). Diyatomit yardımı ile süzülebilen maddeler; şeker suyu, alkollü ve alkolsüz içkiler, asitler, su, petrol bileşikleri, vernik, gres yağı, reçine kaplama ve kuru temizleme solüsyonları, nebati yağlar, jelatinler vcapture-20150814-171652e antibiyotiklerdir. Endüstride kullanılan filtrelerin filtre kısmında veya tel eleklerinde kafesler bulunmaktadır. Kafesler üzerinde genellikle diyatomit olan gözenekli filtre yardımcısı bulunur. Bu bölmenin iki yanındaki basıncın farklı olması sebebiyle süzülecek süspansiyon filtre yardımcısı ve filtre içine itilir ve katı kısımlar kafes üzerinde birikir (Şekil 5) (Açıkalın, 1991).

Yardımcı filtre elemanı olan diyatomitler, süzülen sıvı içindeki yabancı maddeleri tutarlar. Süzme işleminin hızı azaldığında geri yıkama veya çözücü uygun sıvılarla diyatomitin gözenekli ortamı temizlenerek yeniden devreye sokulur (Borat, 1992). Filtrasyon işleminde kullanılan diyatomitin mikroskobik izleniminde karışık türlerden oluşan ve discoid (yuvarlak şekilli) türlerinin parçalı bir yapı göstermesi istenir (Şekil 6.).

capture-20150814-171854

Dolgu Maddesi Olarak Kullanımı

Diyatomit hafifliği, sağlamlığı, elastikiyeti, kimyasal maddelere karşı dayanıklılığı, ısıyı az geçirmesi, ışık yansımasını azaltması gibi özelliklerden dolayı dolgu alanında kullanılır. Sentetik boya, kağıt, lastik, plastik, kibrit, cila, temizlik malzemesi, ilaç ve kozmetik, diş macunu ve kimya sanayilerinde dolgu maddesi olarak kullanılır. Diyatomit, kullanıldığı alanda son üründe arzu edilen özelliklerin gösterilmesini ve arttırılmasını sağlar.

Dolgu Maddesi Olarak Kullanımı

Diyatomit hafifliği, sağlamlığı, elastikiyeti, kimyasal maddelere karşı dayanıklılığı, ısıyı az geçirmesi, ışık yansımasını azaltması gibi özelliklerden dolayı dolgu alanında kullanılır. Sentetik boya, kağıt, lastik, plastik, kibrit, cila, temizlik malzemesi, ilaç ve kozmetik, diş macunu ve kimya sanayilerinde dolgu maddesi olarak kullanılır. Diyatomit, kullanıldığı alanda son üründe arzu edilen özelliklerin gösterilmesini ve arttırılmasını sağlar.

Diatomit

Absorbant Olarak Kullanımı

Diyatomitin kendi ağırlığının 3-4 katına kadar ulaşabilen su emme yeteneği vardır. Bu nedenle kedi, köpek gibi evcil hayvanların altına sergi ve yataklık yapılmasında, ahırların ve kümeslerin kurutulmasında kullanılırlar. Ayrıca asitlerin taşınması sırasında kolaylık sağlamak için asitler diyatomite emdirilerek nakliyesi yapılır. Sonradan asit basınçla çıkarılarak kullanılır. Asit şişeleri kırıldıkları zaman dökülmemelerini saglamak için etrafları diyatomit ile sarılır. Ayrıca diyatomit dinamit imalatında kullanılır.

Cila Maddesi Olarak Kullanımı

Gümüş ve metallerin, otomobillerin cila işlerinde diyatomit kullanılmaktadır.

Katalizör ve Katalizör Taşıyıcısı Olarak Kullanımı

Diyatomitin önemli kullanım alanlarından biriside katalizör sanayidir. Uzun yıllardan beri hidrogenaration çalışmalarında nikelli diyatom toprağı katalizörü kullanılmıştır. Sülfürik asit imalinde, sülfür dioksit oksidasyonu için ve fitalik anhidrit için oksidasyon muamelelerinde de vanadyumlu katalizör kullanılmaktadır. Sentetik alkol ameliyesinde de diyatomit katalizör taşıyıcı olarak kullanılır.

Sentetik Silikat İmalinde

Diyatom toprağı toprak alkali silikatların özellikle kalsiyum ve magnezyum hidroksitlerin değerini arttırmaktadır. Diyatom toprağı sentetik altromesi vb. boyaların üretiminde kullanıldığı gibi seramik sanayinde ve cam perdahları yapımında da kullanılmaktadır.

Hafif Yapı Malzemesi ve Refrakter Üretiminde

Çimento, harç, beton ve hafif tuğlalarda karışım malzemesi olarak kullanılır. Betona %3 diyatomit ilavesi ile betonun basınç direncinin %20, çökme direncinin % 10 oranında arttığı gözlenmiştir.

Kimyasal Gübrelerde Sertleşmeyi Önleyici Olarak

Diyatomit, amonyum nitrat kaplamasını (sertleşmesini) önlediğinden, tarımsal işlemlerde kullanılmaktadır. Diğer kimyasal gübrelerde özellikle granüle gübrelerde tercih edilmektedir. Bundan başka endüstride maddelerin katılaşmasını, yapışkanlığı ve tıkanmayı önleyici bir unsur olarak önemlidir.

images

Diğer Kullanım Alanları

Zararlıbitki öldürücüsü, atese dayanıklıpotalar ve su bardaklarıyapımında, kozmetik sanayinde kullanılmaktadır. Özellikle 1960’lıyıllardan sonra iyon mücadelecisi olan reçine kullanılarak diyatomitte su arıtma sistemini gelismesini saglamak mümkün olmustur. Bu sistem ve diyatomit filtresi ile yapılan filtrasyon, çamaşır suyunu ihtiva ettiği alkali benzen sülfanatıve süspans halindeki maddeleri önemli miktarda azaltmıştır.

Türkiye Diyatomit Yatakları

Türkiye’de çeşitli bölgelerde diyatomit oluşumları yaygındır. Bunlar Neojen yaşta, volkanitlerle ardışıklı gölsel oluşuklardır. Volkanizmanın da dağılımı göz önüne alınarak Türkiye’deki diyatomit yatakları üç bölgede toplanmıştır (Açıkalın, 1991; Yıldız, 1997)

di_dis

a) Batı Anadolu Yöresi: Denizli’de Karakıran ve Tırkaza köyleri civarında orta kalitede diyatomit yatakları bulunmaktadır. Afyonkarahisar’ın Seydiler Kasabası ve Tınaztepe belde sınırları içinde orta kalitede diyatomit yatakları vardır. Ayrıca Aydın’ın Karacasu ilçesi, Bursa’nın Orhaneli ilçesi, Balıkesir’in Gönen ilçesi, Uşak’ın Kayağıl köyü, Çanakkale, Eskişehir’in Kırka ilçesi ve Kütahya’nın Alayunt köyünde de orta kalitede diyatomit yataklarının olduğu bilinmektedir.

b) İç Anadolu Bölgesi: İç Anadolu Bölgesi’ndeki diyatomit yatakları Aksaray-Kayseri illeri arası, Çankırı ve Nevşehir illerinde yoğun olarak bulunmaktadır. Erciyes ve Melendiz Dağları Neojen volkanizması ile ilişkili diyatomit yatakları Aksaray-Kayseri arasında yer alırlar. Kayseri ’nin 30 km kadar kuzeyindeki Alt Pliyosen yaşlı Hırka diyatomiti Türkiye’nin en büyük yatağıdır. 70 milyon m3 (görünür + muhtemel) iyi kalitede sayılabilecek diyatomit rezervi bulunmaktadır. Niğde-Nevşehir arasında Gelveri Bucağı Belisırma ve Ihlara ’da diyatomit yatağı vardır. Ayrıca Kayseri-Develi, Nevşehir Ovalı’da diyatomit zuhurları vardır. Çankırı il sınırları içinde Çerkeş, Orta, Şabanözü ilçeleri arasında kalan bir alanda Akhasan, Karaağaç, Bastak ve ayrıca Kızılcahamam-Güven zuhurları bilinmektedir. Akhasan ’da 3.5 milyon ton (görünür + muhtemel) iyi kalitede diyatomit rezervi vardır. c) Doğu Anadolu Yöresi: Erzurum -Tortum ’da 50 milyon ton muhtemel iyi kalite diyatomit rezervi ve Bingöl ’de diyatomit zuhuru vardır. Ayrıca Sivas’ın Koyulhisar ve Demetler, Van’ın Muradiye ilçelerinde de orta derecede diyatomit oluşumları bilinmektedir. Akhasan ’da 3.5 milyon ton (görünür + muhtemel) iyi kalitede diyatomit rezervi vardır.

c) Doğu Anadolu Yöresi: Erzurum -Tortum ’da 50 milyon ton muhtemel iyi kalite diyatomit rezervi ve Bingöl ’de diyatomit zuhuru vardır. Ayrıca Sivas’ın Koyulhisar ve Demetler, Van’ın Muradiye ilçelerinde de orta derecede diyatomit oluşumları bilinmektedir. Üretim maliyetleri yanında kalitenin sürekli geliştirilmesi prensibiyle rezerv araştırma çalışmaları da yapan T.Ş.F.A.Ş. diyatomit fabrikası 1994 yılına kadar daha önce bilinen AydınKaracasu yatağının işletilebilmesi için gerekli olan ön fizibilite çalışmalarını tamamlamıştır. Ayrıca bu yataklara ilaveten Afyonkarahisar-Tınaztepe, Niğde, Aksaray, Çanakkale, Sivas, Kayseri, Konya, Ayvalık, Bingöl gibi yörelerde bilinen diyatomit rezervlerinin de ortaya çıkarılmasına yardımcı olacak çalışmalar yapılmıştır.

Kaynaklar

Açıkalın, N., 1991. Türkiye’de ve Dünya’da diyatomit. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü Yayınları, 30s, Ankara.
Anderson, R.B., and others, 1947. Kieselguhrs, suitability as carriers in catalysts. Ind. and Eng. Chemistry, 39/12, 1618-1628.
Bircan, A., 1968. Türkiye diyatomit envanteri. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü Yayın No: 138, s: 1-28, Ankara.
Borat,M., 1992. Türkiye diyatomitlerinin özellikleri ve filtrasyon karakteristikleri. Doktora Tezi İTÜ Fen Bilimleri Enst., 115s, İstanbul.
Işık, I., 1984. Diyatomit, A.Ü. Müh – Mim. Fak. Maden Müh: Böl. s: 81-98, Eskişehir.
Meisenger, A.C., 1985. Minerals facts and problems, United States Department of The Interrior, s: 249-254.
Mete, Z., 1982. Kimi Batı Anadolu diyatomit yataklarının özelliklerinin incelenmesi ve kullanım alanlarının araştırılması. Doçentlik Tezi, E.Ü. Kimya Fak. Kimya Müh. Böl s: 84- 90, İzmir.
Seeley, W., 1949. Industrial Minerals and Rocks, Second Edition, p:294-312.
Yıldız, A., 1997. Seydiler (Afyon) Diyatomit Cevherinin Jeolojisi ve İzolasyon Tuğlası Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, AKÜ Fen Bil.Ens.128s, Afyonkarahisar.

Hakkında Alperen Tolga GÖZÜTOK

Tolgagztk
Kurucu Yönetici - Jeoloji Mühendisi

İlginizi Çekebilir

ÇAKMAKTAŞI NEDİR ? NASIL OLUŞUR ?

ÇAKMAKTAŞI NEDİR ? NASIL OLUŞUR ? Çakmaktaşı nedir ? Çakmaktaşı, gri, kahverengi veya siyah renkli ...

Bir Cevap Yazın