Seramik Süreçler ISeramik Süreçler I

Afyon Kocatepe Üniversitesi Mühendislik Fakültesi

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü

Dersin Yürütücü Öğretim ÜyeleriDersin Yürütücü Öğretim Üyeleri

Prof. Dr. Ö. Faruk EMRULLAHOĞLU

Yrd. Doç. Dr. Süleyman AKPINAR

Dersin Devam ZorunluluğuDersin Devam Zorunluluğu

% 70 Devam zorunluluğu% 70 Devam zorunluluğu

(14 Haftada max.4 hafta (14 Haftada max.4 hafta devamsızlık)devamsızlık)

Dersin Vize Final OranlarıDersin Vize Final Oranları

Vize: %40Vize: %40

Final: %60Final: %60

Seramik Nedir?Seramik Nedir?Eskiden Çanak, Çömlek bilimi ve üretimi, günümüzde de toplumda

halen böyle bilinmektedir.

Seramik kelimesi yunanca “keramos” dan gelmektedir. Kera – Toprak (kil)

Kerameus – Çanakçı, Çömlekçi Kerameikos – Çanak Çömlek Pazarı

Günümüzde:Seramik ürünlerin Bilim Dalı

-Araştırma, Geliştirme-Üretim

-Özellik değerlendirmesi-Kullanım değerlendirmesi

Metal dışı İnorganik Malzemelerin Bilim Dalı (Seramik, Cam, İnorganik Bağlayıcılar – Çimento, Kireç, Alçı)

Seramiğin Genel TanımıSeramiğin Genel Tanımı

İnorganik doğaldoğal veya sentetiksentetik hammadde veya hammadde karışımlarının, belirlenen tane boyutuna öğütülüpöğütülüp uygun bir yöntemle şekillendirildiktenşekillendirildikten sonra dekorsuz veya dekorlu olarak, belirlenmiş bir ısıl ısıl işlemleişlemle kullanıma uygun teknik özellikler kazandırılmış yapılarına seramik denir.

Seramik Malzemelerin Teknik ÖzellikleriSeramik Malzemelerin Teknik Özellikleri

Malzeme grubu içerisinde yer alan diğer malzemelerle mukayese edildiğinde seramik malzemelere duyulan ilginin artmasındaki en önemli teknik özellikleri şu şekilde sıralanabilir;

Yüksek Sıcaklıklara Dayanıklılık; Refrakter üretiminde

Düşük Isı İletkenlik Katsayıları; Isı izolasyon amaçlı

Düşük Elektrik İletkenliği; Yüksek gerilim hatlarındaki porselen izolatörler

Yüksek Kimyasal ve Korozyon Dayanımları; Metalürjik ve cam ergitme amaçlı pota üretiminde

Yüksek Aşınma ve Basma Dayanımı: Kesici uçların üretiminde

Seramik Malzemelerin AvantajlarıSeramik Malzemelerin Avantajları

Farklı üretim teknolojileri kullanılarak aynı kimyasal bileşime sahip fakat değişik özellikler gösteren mamullerin üretimi mümkündür. Örneğin aynı oksitten sık yapıda ısıl iletkenliği olan malzeme üretimi mümkün iken diğer taraftan gözenekli yapıda ise ısıl iletkenliği düşük malzeme üretilebilinir. (Refrakter)

Seramik üretiminde kullanılan hammaddeler tabiatta bol miktarda bulunur.

Enerji tüketimi daha azdır.

Seramik sektörü geçmişe dayandığı için üretimde tecrübe vardır.

Seramik Ürünlerin Kullanım Alanları (1)Seramik Ürünlerin Kullanım Alanları (1)

Seramik endüstrisi birçok diğer endüstrinin temel taşlarıdır. RefrakterlerRefrakterler, metalurji endüstrisinin; AşındırıcılarAşındırıcılar, makina ve otomotiv endüstrisinin; CamCam, inşaat, elektronik ve otomotiv endüstrisinin v.b. Son yıllarda geliştirilen özel seramikler bilgisayar, elektronik, havacılık, uzay endüstrilerinde halen kullanılmaktadır.

İnşaat Sektörü: Tuğla – Kiremit

Kaplama Malzemeleri: Yer ve Duvar Karoları

Sıhhi Tesisat Ürünleri: Lavabo, Küvet, Klozet, v.s.

Mutfak Malzemeleri: Seramik Fincan, Tas ve Tabaklar

Enerji Nakil Hatları: Yüksek ve Alçak Gerilim İzolatörleri

Biyoseramikler: Diş-Kalça Protezleri, Alümina Kalp Kapakçığı,Pirolitik C

Seramik Ürünlerin Kullanım Alanları (2)Seramik Ürünlerin Kullanım Alanları (2)

Elektronik Seramikler: Elektro ve Magneto Seramikler (Yarı ve Süper İletkenler, Sert ve Yumuşak Magnetler)

Seramik Kesici ve Aşındırıcılar: Metal işleme amaçlı (Al2O3, SiC gibi)

Refrakterler: Yüksek sıcaklık reaksiyonlarının gerçekleştirildiği mekanların yapımında kullanılan (Silika, Şamot, Periklas, Korund, Mullit, Forsterit, Kromit, Grafit, Zirkonya ve Kordiyerit gibi ürünler)

Cam Seramikler: Cam üretim yöntemi ile üretilmiş akabinde ısıl işlemden geçirilerek yapılarında cam fazı yanı sıra önemli oranda hedeflenen kristal fazları da ihtiva etmeleri sağlanan bünyeler.

Emaye Ürünler: Cam tabaka ile kaplanmış metal bünyeler

Türkiye’de Türkiye’de Seramik Seramik

EndüstrisiEndüstrisi(Tarihçe)(Tarihçe)

TÜRKİYE SERAMİK TARİHİ (1)TÜRKİYE SERAMİK TARİHİ (1)

Cumhuriyet öncesi Kütahya ve Çanakkale civarında 15-20 civarında çanak-çömlek üreten atölyeler vardı. Kiremitler Avrupa’dan ithal ediliyordu. Cumhuriyetten sonra özellikle 2. Dünya savaşı sonra ithalin imkansızlaşması üretimi zorunlu kılmıştır.

Bu nedenle Nejat Eczacıbaşı İstanbul-Kartal’da cumhuriyet döneminin ilk seramik üretimi olan kulpsuz kahve fincanı üretmiştir. Daha sonraları 1950’de başlatılan sanayileştirme hamlesine paralel gelişen kentleşme olgusu konut sektörünün ihtiyacı olan seramiklerin üretimini zorlamıştır ve Eczacıbaşı’nın küçük atölyesi 1958’de 250 kişilik sofra ve süs seramiği ile sağlık gereçleri (saniter seramik) üreten modern bir fabrika haline gelmiştir.

Aynı dönemlerde Çanakkale-Çan’da İbrahim Bodur’un öncülüğünde duvar ve yer kaplama seramiği ile alçak ve yüksek gerilim izolatörleri (elektro seramik), Yarımca’da Sümerbank’ın sofra porselenleri, sağlık gereçleri ve yüksek gerilim izolatörleri girişimleri görülmektedir. Tuzla porselen, Bozöyük’te Sümerbank’ın Yer ve Duvar Seramikleriyle İstanbul-Yıldız’da çini fabrikaları dikkati etmektedir.

TÜRKİYE SERAMİK TARİHİ (2)TÜRKİYE SERAMİK TARİHİ (2)

Yine bu dönemde Filyos, Haznedar, Aslan ateş tuğlaları fabrikaları kısmen revize edilip kapasiteleri artırılmıştır. Sanayileşme ve kalkınmasını hızla sürdürmeye devam eden ülkemiz seramik ihtiyaçlarına paralel olarak kurulu fabrikalar kapasitelerini artırırken yeni kuruluşlar devreye girmiştir.

Örneğin Eskişehir’de tuğla-kiremit; Söğüt’te fayans ve refrakter, Turgutlu’da tuğla, fayans; Bozüyük’te ve Manisa’da sağlık gereçleri, Bilecik’te fayans, Kütahya’da porselen, Uşak’ta fayans, İstanbul’da elektro porselen ülkenin sanayileşme ve kalkınma devam ettiği, nüfus artış hızı yavaşlamadıkça talep de devamlı artacaktır. Talebe paralel olarak üretim kuruluşların sayısı artmaya devam edecektir.

Ülkemizdeki seramik sanayi ithal ikamesi malzemeler üretirken 1970’den itibaren seramik ürünleri ihraç etmeye başlamış ve 1980’den sonra dış pazarlarda diğer ülkeler ile rekabet etme gücüne ulaşmış ve pazardaki yerini almaya başlamıştır.

Üretim teknolojileri genellikle gelişmiş teknolojiler olup ürünle TSE, EN ve ISO dünya standartları uygun bulunmaktadır.

İthalat – rekabet – tüketim – üretim – ihracat !

Türkiye Seramik Sektörüne İlişkin Türkiye Seramik Sektörüne İlişkin Bazı İstatiksel VerilerBazı İstatiksel Veriler

Yıldız Çini:Yıldız Çini: 1892’de kuruluş, 1. Dünya savaşında kapanma, 1962’de tekrar üretim

Eczacıbaşı-Kartal:Eczacıbaşı-Kartal: 1942’de fincan, 1958’de sofra ve süs, 1962’de sağlık ürünleri üretim

Çanakkale Seramik:Çanakkale Seramik: 1960’da fayans, 1964’de mozaik ve sırsız yer karosu üretimi

Kalebodur Seramik:Kalebodur Seramik: 1972’de sırlı yer karosu, 1962’de İzolatör üretimi

İstanbul Porselen:İstanbul Porselen: 1963’de sofra seramikleri, 1991’de kapanış

Gorbon Işıl:Gorbon Işıl: 1963’de süs eşyası üretimi

Bozüyük Seramik:Bozüyük Seramik: 1966’da yer ve duvar karosu, 1998’de özelleştirme

Yarımca Porselen:Yarımca Porselen: 1969’da sıhhi tesisat, sofra eşyası, izolatör, 1998’de kapanış

Ege ve Söğüt Seramik:Ege ve Söğüt Seramik: 1972 ve 1973’de yer ve duvar karoları

Kale Porselen:Kale Porselen: 1974’de alçak gerilim elektrik malzemeleri

Kütahya Porselen:Kütahya Porselen: 1975’de sofra ve süs eşyası

Serel ve Toprak Seramik:Serel ve Toprak Seramik: 1978 ve 1982’de sağlık gereçleri, karo üretimi.

Yer ve Duvar Karosu Ürünlerinin Türkiye’de ve Yer ve Duvar Karosu Ürünlerinin Türkiye’de ve Dünyadaki DurumDünyadaki Durum

İşletmeler Bilecik-Eskişehir-Kütahya üçgeninde, Uşak – İzmir hattında ve Çanakkale’de, üretimin ağırlıklı olarak batıda yapılması nedenleri; Hammadde, Alt yapı (ulaşım, teknoloji) ve Teşvik (Bilecik).

İşletmeler 1960 ve 70’li yıllarda kurulmaya başlandı, 80’li yıllarda kapasite artırma, modernleşme

1960-2000 arası 40 senede ülke ihtiyacı karşılanmış ve ihracata başlanmış

90’lı yılların sonları itibarı ile 200 milyon m2/yıl, Avrupa’da İtalya ve İspanya’dan sonra 3., Dünya’da Çin ve Brezilya’dan sonra 5. üretici

1998 yılı itibarı ile:- Çin 1.400.000.000 m2/yıl- İtalya 590.000.000- İspanya 560.000.000- Brezilya 400.000.000- Türkiye 154.000.000

Porselen, Sıhhi Tesisat ve Porselen, Sıhhi Tesisat ve Refrakterler Ürünlerdeki DurumRefrakterler Ürünlerdeki Durum

Porselen üretiminde; Kütahya, Güral, Porland, Yıldız Porselen başlıcaları, Gorbon Işıl, Sanat Toprak ve Atölyeler (Stonware)

Sıhhi Tesisat ürünleri yapımında Eczacıbaşı, Ege, Kale, Serel, Toprak, Çanakçılar, Ece ve Turkuaz Seramik başlıca örnekleridir.

1997’de 5,8 milyon adet toplam üretim, 2,8 milyon adet ihraç (56 milyon Dolar), Avrupa’da 4. büyük üretici ve 5. büyük ihracatçı

Refrakter Ürünler 1998 yılı itibarı ile 16 işletme, 9’u SiO2-Al2O3 bazlı 7’si bazik refrakter, Tüketimin % 75 i demir-çelik, % 10 çimento sektörü. Üretimin % 40-60’ı bazik, % 38-40’ı asidik karakterde, yakın doğu ve doğu Avrupa ülkelerine ihracat.

Andalusit, Bağlayıcılar, Grafit, deniz suyu magnezya, eriyik magnezya, eriyik ve tabular Al2O3, eriyik zirkonya ve MgO.Al2O3 gibi hammaddeler ithal edilmekte

Konya Krom Manyezit, KÜMAŞ, SÖRMAŞ, Haznedar Ateş Tuğlası, Filyos Ateş Tuğlası, AYSAN ve Magnezit A.Ş.

Seramik Ürünlerin GruplandırılmasıSeramik Ürünlerin Gruplandırılması

A) Bileşime Bağlı OlarakA) Bileşime Bağlı Olarak Silikat Seramikler: Kil, Kaolen, Feldspat, Kuvars, Pegmatit, Kalsit Oksit Seramikler: Tek Oksit veya Oksit karışımları Silikat ve Oksit olmayan Seramikler: Oksijen bileşeni ihtiva etmezler

B) Kullanım Alanlarına Bağlı OlarakB) Kullanım Alanlarına Bağlı Olarak Geleneksel (silikat) Seramikler: Yapı Malzemeleri ve Mutfak Seramikleri Refrakterler: Endüstri Fırınları İleri Teknoloji Seramikleri: Teknik Cihazların yapımı

C) Yapı Öğelerinin Büyüklüğüne Bağlı olarakC) Yapı Öğelerinin Büyüklüğüne Bağlı olarak İnce Seramik Ürünler Kaba seramik Ürünler

Yapı Öğeleri Büyüklüğüne Bağlı Olarak Seramik Ürünlerin Gruplandırılması

1- İnce Seramik Ürünler - ø<200 μm

Porselen, Sıhhi Tesisat, Yer ve Duvar Karoları, İTS %SE<2, sık yapılı (beyaz ve renkli stonware), %SE>2, gözenekli (açık ve koyu renkli hardenware) Silikat seramiklerde Pişirim sıcaklığı ≥ 1200 ◦C – sık yapılı Silikat seramiklerde Pişirim sıcaklığı ≤ 1200 ◦C – porlu yapılı

2- Kaba Seramik Ürünler - ø≥200 μm

Tuğla Kiremit, Refrakter Ürünlerinin büyük bir kısmı %SE<6 sık yapılı, %SE>6 gözenekli

Kullanım Alanlarına Bağlı Olarak Teknik Seramiklerin Gruplandırılması (1)

1) Elektriksel fonksiyonlu seramikler

Elektrik izole edici özellikte: Al2O3, BeO, MgO, MgAl2O4, AlN devre taşıyıcısı vb

Ferro-elektriksel özellikte: BaTiO3, SrTiO3 seramik kondansatör

Piezo elektriksel özellikte: (PZT) Pb (ZrTi)O3 (PbTiO3+ PbZrO3) katı çözelti Vibrator, Osilator, Filtre, ateşleyici v.s.

Yarı iletken özellikte: BaTiO3, SiC, ZnO-Bi2O3, V2O5 gibi Varistörler (direncin gerilime bağlı olarak değişmesi) ve Termistörler, NTC (sıcak iletken), PTC (soğuk iletken) BaTiO3

Elektriksel direnç özellikte: SiC, MoSi2 ve LaCrO3 Rezistanslar, ısıtıcılar

İyonik iletkenlik özellikte: -Al2O3, (katkılı) ZrO2 Oksijen ölçümü, pH ölçümü gibi

Süper iletken özellikte: Y2O3-BaO-CuO (YBCO) veya SrO-CuO-La2O3 sistemlerinde (T<100K veya -173ºC) , T ºC=K-273

Şekil: Elektriksel direnç özellikte seramik malzemelere örnek;SiC rezistanslar. Maksimum kullanım sıcaklığı 1600 oC.

Kullanım Alanlarına Bağlı Olarak Teknik Seramiklerin Gruplandırılması (2)

2) Magnetiksel fonksiyonlu seramikler

Yumuşak Ferritler: MO.Fe2O3 (M=Zn, Mn, Ni) ses kayıt sistemi, ısı sensörü gibi Sert (sürekli) Ferritler: MO.6Fe2O3 (M=Ba, Sr) küçük motorlar

3) Optik fonksiyonlu seramikler

Işık geçirgenliğine sahip malzemeler: Al2O3, MgO, Y2O3-ThO2, ZrO2-Y2O3 Işık yansıtma özelliğine sahip malzemeler: Kaplamalar Polarize etme özelliğine sahip malzemeler: Y2O3S, PLZT

4) Kimyasal fonksiyonlu seramikler

Gaz sensörü: ZnO. Fe2O3.SnO2 gaz kaçağı uyarısı, otomatik havalandırma fanları Karbonhidrat ve Florkarbon detektörleri

Neme duyarlı sensörler: MgCr2O4-TiO2 Mikrodalga fırında pişirim kontrol elamanı Elektrotlar: Titanatlar, sülfidler, boridler Alüminyum ve klor üretimlerinde Korozyona dayanıklı malzemeler: SiC, Si3N4, TiB2 Isı değiştiriciler, pompalar

Şekil: Optik özellikte seramik malzemelere örnek; Alümina (Al2O3) diskler.

a) Tek kristal alümina - transparantb) Polikristal-düşük poroziteli alümina - matc) Polikristal-yüksek poroziteli alümina - opak

Kullanım Alanlarına Bağlı Olarak Teknik Seramiklerin Gruplandırılması (3)

5) Mekanik fonksiyonlu seramikler

Kesici malzemeler: Al2O3, Si3N4, TiC, TiN, BN Aşınmaya dayanıklı malzemeler: Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, B4C, SIALON conta, seramik

kaplama, yatak, iplik yönlendirici, Basınç sensörü, Ventil, öğütücü parçaları Yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemeler: SiC, Al2O3, Si3N4, ZrO2 Seramik motor, Türbin

pervaneleri, Isı değiştiriciler, Kaynak brülör sistemi

6) Biyolojik fonksiyonlu seramikler

Protezler: Al2O3 (alümina) esaslı, Hidroksiapatit Biyocamlar

7) Nükleer fonksiyonlu seramikler

Nükleer yakıt: UO2, PuO2 Kaplama malzemesi: C, SiC, B4C Moderatör (yanmayı geciktirici) malzemesi: BeO Koruyucu malzeme: SiC, Al2O3, C, B4C

Seramik Malzeme Üretim Teknolojisi

Seramik hammaddelerSeramik hammaddeler Seramik hazırlamaSeramik hazırlama

-Kırma-Kırma-Tane gruplarına ayırma-Tane gruplarına ayırma-Dozajlama-Dozajlama-Karıştırma-Karıştırma

Seramik masseSeramik masse Seramik şekillendirmeSeramik şekillendirme

-Şekillendirme-Şekillendirme-Düzeltme-Düzeltme

Ham ürünHam ürün KurutmaKurutma PişirmePişirme SırlamaSırlama Seramik ÜrünSeramik Ürün

Seramik Malzeme Üretiminde Ana Prosesler

HammaddelerHammaddeler Seramik HazırlamaSeramik Hazırlama Seramik MasseSeramik Masse Seramik Şekillendirme (gerektiğinde dekorlama)Seramik Şekillendirme (gerektiğinde dekorlama) Ham ÜrünHam Ürün Seramik Kurutma ve Pişirme (Reaksiyonlar)Seramik Kurutma ve Pişirme (Reaksiyonlar) Seramik ÜrünSeramik Ürün

Seramik Malzeme Üretiminde Ara Prosesler

Örneğin: Seramik HazırlamaÖrneğin: Seramik Hazırlama

Hammadde hazırlamaHammadde hazırlama StokStok Kaba kırmaKaba kırma İnce öğütme İnce öğütme Tanelerin sınıflandırılmasıTanelerin sınıflandırılması Reçeteyi oluşturmaReçeteyi oluşturma DozajlamaDozajlama KarıştırmaKarıştırma Granül hale getirmeGranül hale getirme

Seramik Malzeme Üretiminde Değişken

(Çok parametreli) Prosesler Genelde bileşimleri değişken doğal hammaddelerin kullanımıGenelde bileşimleri değişken doğal hammaddelerin kullanımı

Çoğu kez katkı kullanımı Çoğu kez katkı kullanımı

Üretimde çeşitli proseslerin uygulanmasıÜretimde çeşitli proseslerin uygulanması

Fırın kesitlerindeki sıcaklık farklarıFırın kesitlerindeki sıcaklık farkları

Eleman faktörüEleman faktörü

Standart kuralların olmaması işletmelere özgü kuralların uygulanmasıStandart kuralların olmaması işletmelere özgü kuralların uygulanması

Aynı ürünlerin farklı pişirim sıcaklığı ve pişirim sürelerinin olmasıAynı ürünlerin farklı pişirim sıcaklığı ve pişirim sürelerinin olması

Denge koşullarının üretimde sağlanamamasıDenge koşullarının üretimde sağlanamaması

Klasik Seramik, Cam ve Çimento Üretiminde Kullanılan Hammaddelerin Karşılaştırılması

Klasik Seramikler Cam Çimento Killer Kuvars Kalsit Kaolenler Feldspatlar Kil Feldspatlar Kalsit Demir oksit Feldspat türevleri Soda Kuvars Kuvars Potas Killi Kalker Pegmatitler Kalsit Dolomit

Seramik, Cam ve İnorganik Bağlayıcı Üretim Teknolojilerinin Genel Olarak Karşılaştırılması

SERAMİK CAM İNORGANİK BAĞLAYICI

Toz Karışım Toz karışım Toz Karışım, farin

Şekillendirme Eritme Isıl işleme tabi tutma

Pişirme Şekillendirme Öğütme

Suyla reaksiyon (hidratlaşma)

MAMUL MAMUL MAMUL

Porselen Mamul Üretim Akım Şeması

Kaolen + K-Feldspat + Kuvars + Su + Elektrolitin dozajlanması Sulu olarak bilyalı öğütücülerde öğütme Süspansiyonu elek ve magnetten geçirerek stok havuzuna boşaltma(1) Filter Prese Pompalama

a) plastik şekillendirme için vakum strang prese b) döküm için açma havuzuna(2) Püskürtmeli Kurutucuya Pompalama-İzostatik presleme için granül stok silosuna Şekillendirmeden sonra rötuşlama, ilave (kulp takılması gibi) Kurutma sistemleri içerisinde kurutma Bisküvi fırını arabalarına yükleme-bisküvi pişirimi-boşaltma Gerektiğinde sır altı dekorlama, üretici adı, damga baskı mühür gibi baskılar Sırlama ve ayak kısımlarının temizlenmesi Glasür arabalarına raflarda ve kasetlerde yükleme ve glasür pişirimi Glasür arabalarında boşaltma, ayakların zımparalanması Dekorlama ve dekor pişirimi Kalite ayırımı ve Paketleme

2. HAFTA

SERAMİK HAMMADDELERİSERAMİK HAMMADDELERİ

Dünyayı oluşturan elementlerin ~% 90’nı O, Si ve Al oluşturmaktadır. Bu nedenle başlıca mineraller kuvars, silikatlar ve alümina silikatlardır. Bu elementler doğal olarak bulunan minerallerin çoğunu oluştururlar.

Seramik endüstrisinde kullanılan hammaddeler inorganik metal olmayan kristal yapıda katılardır. Kompleks jeolojik süreçler sonucunda oluşmuşlardır. Bu nedenle hammaddelerin fiziksel, kimyasal ve mineralojik özellikleri oluşum şartlarına (oluşum yeri, zamanı, oluşum esnasında fiziksel ve kimyasal olaylara) bağlıdır.

Hammaddelerin Gruplandırılması

1)1) Genel Olarak Genel Olarak 2)2) Teknik Olarak Teknik Olarak Doğal Hammaddeler -Plastik özellikte

-Şekillendirilemez

-Flakslaştırıcılar

-Direnç sağlayıcılar

Sentetik Hammaddeler -Oksit

-Oksit dışı

Sekonder Hammaddeler -Proses atıkları

-Proses katkı maddeleri

Genel Olarak Hammaddelerin Sınıflandırılması

1-Doğal Hammaddeler: 1-Doğal Hammaddeler:

Kil, Kaolen, Feldspat, Pegmatit, Kuvars, Kalsit ve Dolomit gibi.

Tuğla-Kiremit yapımında hammaddeler doğal bileşimleri ile kullanılırlar,

Porselen ve sıhhi Tesisat ürünlerinde ise genelde zenginleştirilmiş olarak kullanılırlar,

Klasik Seramik ürünleri yapımında kullanılan hammadde bileşimleri belli tolerans aralıklarında değişim gösterebilirler.

2-Sentetik Hammaddeler: 2-Sentetik Hammaddeler:

SiC, Si3N4, B4C ve BN başta olmak üzere doğada bulunmayan hammaddelerin, elementlerin değişik yöntemlerle kimyasal reaksiyona sokulması ile elde edilmeleri gerekmektedir.

Örneğin: SiO2 (kuvars)+C (grafit) ~2000 oC SiC (akezyon prosesi)

Oksitlerde ise oksidi ihtiva eden cevherin zenginleştirilmesi ile, örneğin Al2O3’in Boksitten elde edilmesi gibi.

İTS yapımında kullanılan hammaddelerin saf olması temel koşuldur.

3- Sekonder Hammaddeler: 3- Sekonder Hammaddeler:

Hammadde ve enerji tasarrufu, çevreyi koruma amaçlı kullanılırlar.

Bisküvi artıkları, proses artıkları, fırın yakıt artıkları; cüruf-kül gibi

Proses artıkları: Ham ve pişmiş artıklar – renk ve kırma sorunları!!! Kullanım sonrası artıklar:

1)Tipik örnek atık camların kullanımı – erime sıcaklığını düşürmesi avantaj sağlarken, artıkların farklı bileşimde olması

dezavantajdır!!! 2)Refrakter artıklarının tekrar değerlendirilmesi – kirlilikler yine bu ürünlerin kullanımında dezavantaj teşkil etmektedir!!!

Başka üretimlerde oluşan artıklar:Yüksek fırın cürufunun çimento yapımında, kömür külünün tuğla yapımında kullanımı gibi.

Hammaddelerin Teknolojik Özellikleri Hammaddelerin Teknolojik Özellikleri İtibarı İle Sınıflandırılmasıİtibarı İle Sınıflandırılması

1. Plastik Hammaddeler: suyla karıştırıldığında kalıcı olarak şekillenebilen hammaddeler – (killer, kaolenler ve pegmatitler)

2. Plastik Olmayan Hammaddeler: su ilavesi ile kalıcı şekillenmeyen – (kuvars, feldspat, kalsit, dolomit, sentetik ve oksit hammaddeler) – hasarsız olarak şekillendirilebilmeleri için kil veya organik plastik katkıların kullanımı gerekmektedir.

a) Flaks özellikte hammaddeler: karışımın sinterlenmesini ve erimesini kolaylaştıran hammaddeler – feldspatlar, kalsit ve dolomit gibi

b) Direnç sağlayıcı hammaddeler: plastik olmayan bütün hammaddeler ham bünyenin deformasyona karşı direncini artırmaktadır. – kuvars gibi erimesi zor olan hammaddeler pişirme esnasında da bünyeye direnç kazandırmaktadır.

Jeolojik Açıdan Doğal HammaddelerJeolojik Açıdan Doğal Hammaddeler

KRİSTAL: Atomların, belirli kurallar dahilinde oluşturdukları üç boyutlu (kafesin veya birim hücrenin) periyodik katı örgü yapısıdır.

• Kristaller belirli fiziksel ve kimyasal koşullarda; doymuş çözeltilerden, kor halindeki akışkan eriyiklerden, buharlardan veya diğer katı maddelerden oluşur.

• Geometrik olarak düz yüzeyler keskin kenar ve köşeler kristallerin tipik karakteristik özelliğidir.

• Her parça bütünü temsil eder yani her noktada aynı kimyasal ve fiziksel özellikler hakim, kendisine özgü bir formüle sahiptir.

MİNERAL: İnorganik kristallerdir, Kuvars, Albit, Ortoklas, Anortit gibi.

KAYAÇ: Geniş coğrafik alanlara yayılmış doğal mineral karışımlarından oluşan kütlelere denir. Kendilerine özgü bir kimyasal formülleri yoktur. Parça bütünü temsil etmez, Pegmatit, Kil, Kaolen gibi. Kayaçlar ana, yan ve iz minerallerden oluşurlar. Mono mineralli olanlar azdır.

HAMMADDELERİN YAPILARIHAMMADDELERİN YAPILARI

Ocaktan çıkarma tekniği ve öğütülebilirlik açılarından hammaddelerin yapı durumları (sertlikleri) önem arz etmektedir.

Sık yapılı (kompakt) kayaçlar – Granit, silis taşı, kalsit gibi Gevşek yapılı kayaçlar– Kum ve Kil gibi Mineral (Monomineral) şeklinde kayaçlar–Kalsit, Alçıtaşı, Kuvarsit gibi.

JEOLOJİK OLARAK KAYAÇLAR:JEOLOJİK OLARAK KAYAÇLAR:1-Magmatik Kayaçlar2-Sediment Kayaçlar3-Metamorfik Kayaçlar

MAGMATİK KAYAÇLARMAGMATİK KAYAÇLAR

Magma Silikatik bir eriyiktir. Akışkan kor haldeki eriyiklerden (lav) kristallenme neticesinden oluşan tüm kayaçlar magmatik kayaçlardır. Feldspat, Kuvars ve Mika gibi…

Feldspat gibi SiO2 miktarı yüksek olanlar açık renkli ve asidik karakterdedir.

Biyotit ve Olivin gibi, SiO2 oranı düşük olanlar koyu renkli ve bazik karakterdedir.

Yer küre kesitinde katılaşmanın gerçekleştiği konuma göre:

1. Derinlik Kayacı: Yer küre derinliklerinde yüksek basınç ve sıcaklıkların etkisinde (binlerce atmosfer, 900- 1500 ◦C), yavaşça katılaşarak oluşur. Granit, Olivin gibi Plutonik Kayaçlar.

2. Yüzey veya Volkanik Kayaçlar: Katılaşmanın yüzeyde hızlı bir şekilde gerçekleşmesi neticesinde oluşan kayaçlar, Tüf ve Bazalt gibi. Yüzeyde düşük basınç, gaz çıkışına bağlı gözenekli yapıda oluşurlar.

3. Ara Kayaçlar: Magma yüksek basıncın etkisi ile önceden katılaşmış kayaçların arasına girerek dikey ve yatay boşlukları doldurur. Pegmatit damarları gibi

SEDİMENT KAYAÇLARSEDİMENT KAYAÇLAR

Sediment Kayaçlar daha önceki kayaç oluşum prosesleri ile meydana gelen kayaçların ve minerallerin parçalanması neticesinde oluşmaktadır. Parçalama etkisine bağlı olarak:

1. Kimyasal Sedimentler: Bu kayaçlar suda çözünmüş maddelerin, suyun buharlaşması veya çözeltinin kimyasal bileşiminin değişmesi neticesinde çökme ile oluşmaktadır. Kireçtaşı, Boksit, Alçıtaşı, Dolomit, Limonit (α-FeOOH, γ-FeOOH) ve Tuzlar gibi.

2. Biyolojik Sedimentler: Sudaki canlı ve bitki kalıntılarının önemli oranda mikroorganizmaların etkisi ile birikmesi neticesinde oluşan kayaçlardır. Tebeşir, Kiselgur (Diatomit) ve kömür türleri gibi.

METAMORFİK KAYAÇLARMETAMORFİK KAYAÇLAR

Metamorfik kayaçlar Magmatik veya Sediment kayaçlarının tektonik hareketler (yer değişimi hareketleri) neticesinde yerin derinliklerinde yüksek basınç ve sıcaklıklar altında kısmen tekrar erime, karışma ve sıkışması ile oluşmaktadır. Çoğu zaman katı haldeki kristal dönüşümleri olmaktadır.

Kireçtaşı – Mermer Silistaşı – Kuvarsit Asidik magmatik kayaç – Gneis Bazik magmatik kayaç – Serpantin

SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE KAOLENLER (1)KAOLENLER (1)

Kil ve Kaolenler:Kil ve Kaolenler: Feldspat ve Feldspat içerikli granit gibi diğer magmatik veya metamorfik kayaçların hem mekaniksel–fiziksel (su, rüzgar, ısı değişikliği..vb) hem de kimyasal (CO, kükürt, florlu gazlar ve yüksek sıcaklık etkisi gibi) parçalanması neticesinde oluşan Sediment kayaçlardır.

Feldspatın Kaolinite dönüşmesi reaksiyonları: K-Feldspat K2O.Al2O3.6SiO2 (2KAlSi3O8) (%16,9 K(%16,9 K22O, %18,3 AlO, %18,3 Al22OO33, % 64,7 SiO, % 64,7 SiO22))

Parçalanmada K2O’nun tamamı ve SiO2’nun 43,05 birimi ayrılıyor, geride 18,3 birim Al2O3 ve 21,58 birim SiO2 kalıyor, yapıya 6,47 birim H2O giriyor.

K2O.Al2O3.6SiO2+8H2O2KOH+2Al(OH)3+2H4Si3O8

[Al2O3.2SiO2.2H2O+K2O+4SiO2+6H2O](Feldspat parçalandı K2O tamamen ve bir kısım SiO2 uzaklaştı yapıya bir miktar H2O alındı)

Al2O3.2SiO2. 2H2O (Al2[(OH)4Si2O5]) Kaolinit ( %39,5 Al2O3,%46,5 SiO2, %13,9 H2O

Şekil: Feldspatların kaoline parçalanmasının şematik gösterimi

SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE KAOLENLER (2)KAOLENLER (2)

Kil mineralleri, yaprak şeklinde, tabaka dokulu, kristal yapıda su içeren alüminyum silikatlardır, Örnek: kaolinit, Al2(Si2O5)(OH)4

Kil ve Kaolen kayaçları iki şekilde oluşmaktadır.

1-Primer Oluşum: Yeni oluşumun ana kayacın olduğu yerde gerçekleşmesi – Kaolenler bu grubu oluşturmaktadır. (İri taneli ve az plastik özellik gösterir)

2-Sekonder Oluşum: Yeni oluşumun, ana kayacın parçalandıktan sonra su ve rüzgar gibi doğal ortam koşulları etkisinde taşınması ve çökmesi neticesinde başka yerde gerçekleşmesi – Killer bu grubu oluşturmaktadır. (İnce taneli ve çok plastik özellik gösterir)

SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE KAOLENLER (3)KAOLENLER (3)

Killer taşınma sırasında geçtikleri yollar ve yataklardaki inorganik ve kütlesel maddelerle birlikte sürüklenirler. Böylece bünyesine metal oksitleri, karbonatları, sülfatları ve kömür gibi yanıcı maddeleri karışır. Genellikle karışan bu maddeler kilin saflılığını, kalitesini, beyazlığını bozucu etki yapar.

Metal oksitler karışım oranına göre killerin ham ve pişme renklerini değiştirirler.

Örnekler: Örnekler: Fe2O3: bej, sarı, kırmızı, kahverengi

MnO2: mor, kahverengi, siyah

TiO2 : sarı, bej, gri, kirli mavi

SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE KAOLENLER SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE KAOLENLER (4)(4)

Doğal öğünme – ince tane genelde < 2 mμ – Silikat Sediment

Taşınma esnasında kristal yapının bozulması – katyon değiştirme

FeO gibi safsızlıkların yapıya girmesi – pişme sonrası renkli bünye

Kaolenler yan mineral olarak genelde feldspat ve kuvars ihtiva eder

Killer az oranda ince kuvars, nadir feldspat ihtiva eder, bileşimdeki alkali metal oksitler (~%1) absorbe edilmiş katyonlardır.

SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE SERAMİKTE KULLANILAN KİL VE KAOLENLER (5)KAOLENLER (5)

Kaolenler killere göre İri tanelidir, düşük plastik özelliktedir,

zor sinterlenir, az kirlilik ihtiva eder, beyaz pişme rengine sahiptir.

Tabaka yapısı killerin şekillenebilme özelliğinin temelini oluşturur.

Yüzey elektriksel yük durumuna bağlı olarak paralel konum oluşturarak birbirine karşı rahat kayabilme (iyi akışkanlık) veya karmaşık yapı oluşturarak birbirine karşı zor hareket edebilme (Plastiklik) ve katyon değiştirme özellikleri silikat seramik masselerin reolojik davranışlarını belirlemektedir.

KİL MİNERALLERİNİN YAPI SİSTEMATİĞİKİL MİNERALLERİNİN YAPI SİSTEMATİĞİ

Kil minerallerinin esas yapısını su içeren alüminyum silikatlar oluşturmaktadır. Yapı olarak bu mineraller, [SiO4]4- tetraeder (ortada silisyum etrafında dört oksijen, iyonu, dört yüzlü yapı) ve [AlO6] oktaeder (ortada alüminyum etrafında 6 iyon, oksijen ve OH-) tabakalarını ihtiva eden paketlerden oluşmaktadır.

Kaolinit: mineralojik, Al2(Si2O5)(OH)4 veya Al2O3.2SiO2.2H2O

Reel koşullarda Tetraederde Si4+ yerine Al3+ ve oktaederde Al3+ yerine Fe2+, Fe3+ ve Mg2+ iyonları yer alabilmektedir.

Paketi oluşturan tabaka sayısı ve diziliş düzeni farklılıkları ile tabakalar arası mesafe farklılığı, çok sayıda ve çoğu kez de oldukça karmaşık yapılı kil minerali çeşidine neden olmaktadır.

Tetraederler düzlem içinde köşeler üzerinde birbirine bağlanarak düzenli altılı halkalar şeklinde örgü yapısı oluşturmaktadır.

- İki Tabakalı Kil Minerali: Paket bir Tetraeder ve bir Oktaeder tabaka ihtiva eder, 1:1 yapı - Üç Tabakalı Kil Minerali: Paket iki Tetraeder ve bir Oktaeder tabaka ihtiva eder, 2:1 yapı

Killerde Paketleri Oluşturan YapılarKillerde Paketleri Oluşturan Yapılar

Kil minerallerini oluşturan tabakalardan biri olan tetraederlerin düzlemde köşeler üzerinde bağlanarak oluşturdukları düzenli altıgen örgüsü

(ör:Mika)

KİL MİNERALLERİ YAPILARIKİL MİNERALLERİ YAPILARI

Reel yapılarda, çoğu kez Al3+ yerine Mg2+ yer alır, değişimin tam olması durumunda Mg-Silikatlar oluşur.

Elektriksel yük denge durumundan ötürü Alüminyum ile oktaeder boşluklarının sadece 2/3 ü “dioktedriş yapı”, Magnezyum ile bu boşlukların tamamı “trioktaedriş yapı” doldurulur.

İKİ TABAKALI KİL MİNERALLERİİKİ TABAKALI KİL MİNERALLERİ

Paketler bir Tetraeder ve bir Oktaeder tabakadan oluşur, 1: 1 yapıPaketler bir Tetraeder ve bir Oktaeder tabakadan oluşur, 1: 1 yapı

--------------- Silis-tetrahedral========= Alumina oktehedrali

Kaolinit grubu mineraller: Kaolinit AlAl22O3.2SiO2.2H2O Antigorit (Serpantin) 3Mg3MgO.2SiO2.2H2O (2Al+3 yerine 3Mg+2 iyonları) Dickit Al2O3.2 SiO2 .2 H2O

Nakrit Al2O3.2 SiO2 .2 H2O Fireclay Al2O3.2 SiO2 .2 H2O düzensiz bir tabaka sıralaması Halloysit Al2O3.2 SiO2 .2 H2O.nH2O (n 2) kalın paket, tabakalar arası zayıf bağ,

Oktaeder tab.<Tetraeder tab.–silindir şeklinde kıvrılmaya neden olmaktadır.

İlk üçünde tabakaların diziliş sıralaması farklıdır.

İki Tabakalı Kil Mineralleri (OH)3 Al2 O2, (OH) Si2 O3

p=piko 10-12

Halloysit grubu 2 tabakalı killerde paketlenme

--------------------------- Si-tetrahedrali---------------------------Al-oktahedrali

****su****su****su******--------------------------- Si-tetrahedrali---------------------------Al-oktahedrali

İki Tabakalı yapı (struktur)

ÜÇ TABAKALI KİL MİNERALLERİ (1)ÜÇ TABAKALI KİL MİNERALLERİ (1)

İki Tetraeder ve bir Oktaeder tabakadan oluşan Paketler, 2: 1

--------------- Silis-tetrahedral========= Alumina oktehedrali

---------------- Silis –tetrahedrali

ÜÇ TABAKALI KİL MİNERALLERİ (2)ÜÇ TABAKALI KİL MİNERALLERİ (2)

Pyrophyllit: Al2O3.4SiO2.H2O pirofilit Montmorillonit: Al2O3.4SiO2.H2O.nH2O (ideal), bentonit (Al2-x Mgx )[(OH)2Si4O10].Nax.n H2O (real) Oktaederde Al yerine kısmen Mg

yük dengeleme için paket aralığına Na absorbe edilmesi Beidellit: Al2[(OH)2Al0.5 Si3.5 O10]. Na0.5.n H2O Nontronit: Fe2,3+[(OH)2Al0.5 Si3.5 O10]. Na0.5.n H2O Muskovit: KAl2[(OH)2Al Si3 O10K2O.3Al2O3.6 SiO2.2 H2O Phlogopit (Glimmer gr.): KMg3[(OH)2Al Si3 O10] mika Biotit: K(Mg,Fe2+)3[(OH)2(Al,Fe3+) Si3O10] İllit: (K,H) Al2[(OH)2Al Si3 O10] (ideal) Üç Tabakalı Mg-Silikatlar Talk: Mg3[(OH)2 Si4 O10] 3MgO.4SiO2.H2O Saporit: Mg3[(OH)2Al0.5 Si3.5 O10]. Na0.5.n H2O Vermiculit: Mg0.33 (Mg, Al)3[(OH)2Al Si3 O10].n H2O vermikulit Dört Tabakalı Mg-Silikatlar Chlorit: 3Mg(OH)2. Mg3[(OH)2 Si4 O10] 6MgO.4 SiO2.4H2O

Montmorillonit grubu 3 tabakalı killerde paketlenme

--------------------------- Si-tetrahedrali---------------------------Al-oktahedrali-------------------------- Si-tetrahedrali

****su****su****su******--------------------------- Si-tetrahedrali---------------------------Al-oktahedrali-------------------------- Si-tetrahedrali

Üç Tabakalı yapı (struktur)

3 Tabakalı Kil Mineralleri İle 2 Tabakalı Kil Minerallerinin Karşılaştırılması

Kristal yapıları bozuktur.

Tabakalardaki Si4+ yerine Al3+ ve Al3+ yerine Mg2+, Fe2+ ve/veya Fe3+ yer alabilmekte. Oluşan eksi (-) yük fazlalığı yüzeye absorbe edilen ve sulu ortamda değiştirilebilen bir ve iki değerlikli (alkali veya toprak alkali metal iyonları) katyonlarla dengelenmektedir.

Paket aralarına önemli oranda su alarak şişme kabiliyeti gösterirler

Yüksek oranda Montmorillonit ihtiva eden killer Bentonit grubudur.

Katyon değiştirme kabiliyetleri yüksektir

İllit, Montmorillonit ve Chlorit ihtiva edenleri Mixed-Layer olarak bilinir

KİLLERLE İLGİLİ GENEL OLARAKKİLLERLE İLGİLİ GENEL OLARAK

Killerin Nomenklatur Sistemi Kapsamında K(A).I(B).Xml(C).Q(D).O(E) genel formunda yazılmaları önerilmektedir. K kaolin grubu, I illit grubu, X diğer mineralleri Q kuvars ve O organik kısımları ifade etmektedir. Parantez içinde bu bileşenlerin miktarları (A,B,C,D,E) belirtilmektedir.

Kil mineralleri yaprak şeklinde olup anizotrop özellik gösterirler.

Yaprak çapının (0.2- 1µm), kalınlığa (0.1µm) oranı 5:1- 100:1 arasında değişmektedir.

Spesifik yüzey iri taneli killerde (örneğin kaolinit) 1- 5 m2/g çok ince taneli killerde 100 m2/g

Tane büyüklüğü killerde genelde 10 µm, çok ince 0.02 µm

Katyon değiştirme kabiliyeti 20 µVal/g iri kaolinit, 1500 µVal/g Smectit (1 Val1 değerlikli iyonun bir molü)

Tane büyüklüğü, şekli ve Katyon değiştirme özelliği Süspansiyonların reolojik özelliklerini, küçülme mukavemet ve sinterleme davranışlarını etkiler.

Çeşitli adlandırmalar: Refrakter killer, Duvar karosu killeri, Yer karosu killeri, Çanak çömlek killeri, Bentonit gibi sınıflandırmalar yapılmaktadır.

KLASİK SERAMİK MAMÜLLERİ ÜRETİMİNDE KLASİK SERAMİK MAMÜLLERİ ÜRETİMİNDE KULLANILAN DİĞER DOĞAL HAMMADDELERKULLANILAN DİĞER DOĞAL HAMMADDELER

Kil ve Kaolenler ile birlikte Feldspatlar, Pegmatitler, Kuvars, Kalsit ve Dolomit (son ikisi bilhassa düşük sıcaklıklarda pişirilen gözenekli ürünlerde) kullanılan diğer hammaddelerdir.

FELDSPATLAR alkali veya toprak alkali metal oksit ihtiva eden alüminyum silikatlardır. 3 tipi vardır:Ortoklaz : KAS6 Albit : NAS6

Anortit : CAS2

Kalsiyum feldspat yüksek bir erime sıcaklığına (Anortit 1550 ◦C) sahip olması nedeni ile pek tercih edilmez.

Sodyum feldspat (Albit) 1120 ◦C de erimesi itibarı ile genelde 1200 ◦C nin altında pişirilen ürünlerin yapımında tercih edilmektedir. Büyük rezervler halinde Çine/Aydın – Milas/Muğla’ da

Potasyum feldspat (Ortoklas-Ortoz) 1150 ◦C’de parçalanmakta, kısmen erimekte ve kısmen de lösit kristallerine dönüşmektedir (inkongrent erime davranışı). Lösitin tamamen erimesi 1510 ◦C’de gerçekleşmektedir. Bu geniş erime aralığı ile genelde 1200 ◦C’nin üzerinde pişirilen ürünlerin yapımında tercih edilmektedir (Ör:porselen). Sınırlı oranda Kütahya – Balıkesir, turmalin ve Mika kirlilikleri, önemli oranlarda ithal edilmekte (Hindistan, Çin)

Feldspatlar ve Diğer Bazı Alüminyum SilikatlarFeldspatlar ve Diğer Bazı Alüminyum Silikatlar

Kaolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O (39.5, 46.5 ve 14) K-Feldspat Ortoklas, Mikroklin, Sanidin: K2O.Al2O3.6SiO2 (%17, %18 ve

%65) Na-Feldspat Albit (Analbit, Monalbit): Na2O.Al2O3.6SiO2 (12, 19.5, 68.5) Ca-Feldspat Anorthit: CaO.Al2O3.2SiO2 (20, 37,43) Ba-Feldspat Celsian: BaO.Al2O3.2SiO2

Nephelin: Na2O.Al2O3.2SiO2 (22, 35.9 ve 42.9) - K2O.3 Na2O.4Al2O3.8SiO2 (8, 16, 35,41)

Lösit (Kaliophilit): K2O.Al2O3.4SiO2

Kalsilit (Kaliophilit, synthetisch): K2O.Al2O3.2SiO2 (29.7, 32.3 ve 38), Lityum Alüminyum Silikatlar:

-Petalit: Li2O.Al2O3.8SiO2

-Spodümen: Li2O.Al2O3.4SiO2

-Eukryptit: Li2O.Al2O3.2SiO2

Feldspatlara göre Nefelin daha iyi bir erime davranışına sahiptir çünkü kristal yapısında Na2O ve K2O aynı anda yer almaktadır (katı çözelti).

Nefelin, mikroklin ve albit ile birlikte nefelinli siyenit kayaçlarında yer alır. Bu kayaçta kuvars mineralleri çok az veya hiç bulunmaz, SiO2 oranı feldspatlara göre düşüktür. Kaman/Kırşehir bölgelerinde çok, ancak koyu bileşenler (Demir oksit, Hornblend, Amfibol, Biyotit, İlmenit ve Pyroksen gibi) renkli pişme görüntüsüne neden olmakta.

Pegmatitler ağırlıklı olarak kil, feldspat, kuvars mineralleri ve bilhassa demir oksit safsızlıkları ihtiva eden kayaçlardır.

Alüminyumsulfat, alunit Al2(SO4)3.18H2O renksiz suda çözünür kirlilik

Talk (M3S4H: 3MgO.4SiO2.H2O): Killerle beraber elektriğe, ısıya (ısı değişimlerine) dayanıklı bileşikler oluştururlar. Bu nedenle elektrik izolatörlerinde, kordiyerit esaslı refrakter malzeme üretiminde (fırın istif malzemeleri) bazen duvar fayans üretiminde kullanılır.

Kromit: Refrakter malzeme üretiminde ve seramik renklendirmede (yeşil-sarı) kullanılır.

Dolomit:Seramik bünye ve sırlarında, refrakterlerde, cam üretiminde, CaO ve MgO’nun beraber istendiğinde kullanılır. Kullanımı sınırlıdır, duvar karosunda %10-15 civarında. Karadeniz, Kütahya, Eskişehir’de bulunur.

Magnezit: Genellikle kalsine/sinter işleminden sonra yüksek sıcaklıklarda metalürjik fırınlarda refrakter malzeme (tuğla/monolitik) üretiminde kullanılır.

Boksit:Bünyesinde su bulunan Al-oksittir. Alumina Al2O3 ve Alüminyum Al üretiminde kullanılır. α-alumina:Korund eldesinde kullanılır. Korund (Mohs’a göre 9) elmastan (10) sonra sert olan mineraldir. Korund yüksek sıcaklığa dayanıklı refrakter, zımpara-parlatma toz eldesinde kullanılır. Alümina esaslı seramik malzemeler bugün dünyada en çok kullanılan mühendislik seramiklerdir. Konya-Seydişehir, Muğla vd. yatakları vardır. Yunanistan ve Fransa’da da zengin ve temiz yataklar vardır.

Feldspat kaolin boksit alümina Al

Kuvars/Silika/Silis/Silikon: SiOKuvars/Silika/Silis/Silikon: SiO22: :

Dünya üzerinde silika ve bileşikleri bol miktarda bulunur. Eldesi kolay olduğundan ve özellikleri aranan nitelikleri sağladığından çok çeşitli malzemelerde kullanılır. Kuvars bileşime genellikle diğer hammaddelerle girmekte, gerektiğinde duruma göre silis kumu (karolarda) veya temiz kuvars (porselen, sıhhi tesisat, sır v.s.) kullanılmakta.

Kristalin Silika (SiO2)-Yapısı Si+4 ve O-2 atomlarının ‘iyonik’ olarak bağlanmalarından oluşur. Si etrafında 4 tane oksijenin bulunuşu ile oluşan silis tetrahedrali

(düzgün dört yüzlü) Si ve O içeren bileşiklerin tipik karakteristiğidir.

O’in iyonik yarıçapı 1.40 Ao ve Si’in iyonik yarıçapı 0.41 Ao

olduğundan 4 oksijen atomu bir Si atomunun etrafını sarabilmektedir.

Silika Yapı Sistematiği Silika Yapı Sistematiği Valans elektron ihtiyacını dikkate alınırsa her Si iyonu 4 tane pozitif yük taşımaktadır. Bunları 4 oksijen atomu paylaşmaktadır. Böylece Si valans elektron ihtiyacı doymuş olmaktadır. Fakat oksijenlerde kalan birer valans elektronu açıkta kalır. Bunu karşılayabilmek için silis tetrahedralinin başka iyonlara ihtiyaçı vardır. Si- tetrahedrali de bu serbest elektronlar diğer bir Si-tetrahedrali ile birleşerek bağlanırlar.

Böylece her oksijen iyonu 2 Si iyonuna bağlanmış olur. Hem Si- ve hem O-iyonları dengelenmiş olur.

Silikanın Polimorfları (1)Silikanın Polimorfları (1)

Kuvars doğada serbest halde bol miktarda bulunurken, tridimit ve cristobalit bol bulunmaz fakat kuvars ısıtıldığı zaman bu minerallere (fazlara) dönüşür. Hepsi aynı kimyasal bileşime sahip fakat farklı kristal yapılarından dolayı yapılarında Si-tetrahedrallerin düzenlenişi farklıdır.

Kuvars 870 oCTridimit1470 oCKristobalit 1723 oC (ergime)camsı silika

Bu dönüşümler çok yavaş gerçekleşir ve dönüşümlerden sonra fiziksel özelikler de değişir.

Silikanın polimorfik dönüşümleri: Kuvars: 2.65 g/cm3

Tridimit: 2.27 g/cm3

Cristobalit : 2.32 g/cm3

Kuvars Tridimit dönüşümünde kütlede büyük bir genişleme olur, Tritimit Cristobalit dönüşümünde kütlede bir küçülme olur.

Silikanın Polimorfları (2)Silikanın Polimorfları (2)

Soğurken bir miktar kristobalit tridimite dönüşür, ancak bunlar kuvarsa dönüşmezler.

Endüstride üretim yöntemi, bu dönüşümler göz önüne alınarak belirlenmelidir. Özellikle silika refrakterlerinde önemlidir. Bunun için pişirimlerinde (uzun süre) tamamen kristobalit veya tridimite dönüşmesi (artık serbest kuvars!) gerekir.

Ayrıca ikincil dönüşümler de vardır: α β γ İkincil dönüşümlerde %3 hacimsel genleşme oluşur. Birincil dönüşümlerde % 16 genleşme vardır.

AMORF SİLİKA AMORF SİLİKA

Amorf silika olarak silika jeli ve camsı silika vardır.

Silika jelinde ve camsı silikada (silika camı) silis tetrahedraller düzensiz gelişi güzel bir halde bulunurlar.

a) Kristalin Silika b) Amorf Silikanın Yapısı

DOĞAL SİLİS BİLEŞİKLERİDOĞAL SİLİS BİLEŞİKLERİ

Kum, kumtaşı, kuvarsit (silika refrakterlerinde), kuvars

Ganister (silika refrakterlerinde)

Flinttaşı, sileks taşı, agat taşı:kripto kristalin yapı, küçük kristalli ve sert. Seramiklerin öğütülmesinde kullanılan değirmenlerde astar ve bilya olarak kullanılır.

Kalsedon, Opal

Ülkemizdeki kuvars ocakları: Genellikle Batı bölgesi. Aydın,Trakya, Çatalça, Bilecik, Kütahya, Çanakkale, Kemer

Yer ve Duvar Karoları yapımında kullanılan Türkiye’deki başlıca hammadde yatakları

Türkiye’deki Feldspat ve diğer bazı hammaddelerin kimyasal bileşimleri potasyum feldspat: K2O.Al2O3.6SiO2 (%17, %18 ve %65) ortoklas sodyum feldspat : Na2O.Al2O3.6SiO2 (12, 19.5, 68.5) albit

3.HAFTA

DOĞAL HAMMADDELERİN TEMİNİDOĞAL HAMMADDELERİN TEMİNİ

Fabrikalar hammaddelerini ya kendilerine ait hammadde şirketlerinden veya harici hammadde üreticilerinden temin ederler.

Hammaddelerin işetme sahasındaki stoklanması bilhassa kış ve bahar gibi yağışlı dönemlerde dikkate alınarak ~ 6 aylık stoklama, ekonomik koşullar!

Kil gibi yumuşak hammaddelerin ocaktan çıkarılması, yüzeyde dekabaj çalışmalarından sonra, yerüstü ocak işletme tekniği ile yapılmakta,

Dozer, Kepçe ve benzeri harfiyat makinaları ile yerinden kaldırılan hammaddeler, kamyonlarla stok sahasına taşınarak, farklı kalitelerde yığınlar oluşturulur. Kil ocakları çoğu kez üst üste farklı tabakalardan oluşur, her tabakanın ayrı stoklanması ile farklı kaliteler oluşturulur, ince damarlardan oluşan ocaklardaki hammaddenin iyi homojenleştirilmesi gerekir.

Kaolen, kuvars ve feldspat gibi kompakt ocaklar, önce dinamitle patlatılır, sonra kepçelerle kamyonlara yüklenir stok sahasına veya fabrikalara gönderilir.

GENEL OLARAK OCAK İŞLETMEGENEL OLARAK OCAK İŞLETME

Bir Hammadde Ocağının işletilmesinin arzu edilmesi:

Piyasa araştırılarak, ihtiyaç tespit edilir. Saha çalışmaları: rezerv tespiti, jeolojik yapısı, sondaj (damar

veya ayna, yüzeyde veya derinde, yüzeye paralel veya dik) Bürokratik işlemlerin yerine getirilmesi (arazi, orman, yol

durumu, yerleşim birimlerine yakınlığı – patlatma), Maden işletme Dairesinde ruhsatın alınması.

Üretmekten çok satmak daha zor, Seramik sektörü genelde yeni Hammadde ve katkılara karşı çekimser olur.

Tüm teknik özelliklerin yer aldığı kataloglarla iyi bir tanıtım, malzemenin sürekli teminini garanti ederek güven kazanmak

Güncel ihtiyaçların karşılanması yanı sıra yeni kullanım alanlarının araştırılması yeni ürün geliştirilmesi gibi

HAMMADDE ZENGİNLEŞTİRMEHAMMADDE ZENGİNLEŞTİRME

Silikat hammaddeler, Tuğla- Kiremit, Yer ve Duvar karoları yapımında, doğal bileşimleri ile kullanılabilmektedir, ancak Porselen, Sıhhi Tesisat üretimlerinde genelde zenginleştirilmiş olarak kullanılır.

Feldspat zenginleştirmede, belirli bir tane boyutunun altına öğütülmüş hammaddedeki renklendirici kirlilikler flotasyonla sulu ortamda organik katkıların yardımı ile askıda tutularak ayrıştırılmakta, standart feldspata göre daha beyaz bir pişme rengi elde edilebilmektedir (sırlık feldspat)

Kil ve Kaolen zenginleştirmede genel olarak iri kuvars çöktürme, ince kuvars ise hidrosiklon sistemleri ile ayrıştırılmakta.

Oksit hammaddelerinin zenginleştirilmesinde, genel olarak doğal oksit hammaddelerinin duruma göre asidik veya bazik ortamlarda çözeltilmesi ve hedeflenen oksidin uygun bir bileşiği örneğin hidroksiti olarak çözeltiden çöktürülüp akabinde kalsine edilmesi ile elde edilmektedir.

KAOLİN ZENGİNLEŞTİRMEKAOLİN ZENGİNLEŞTİRME

Zenginleştirme ile kil minerali miktarı ~ % 30-45 civarında olan tüvenan kaolendeki kil minerali miktarı % 80-95’a kadar çıkarılabilmektedir.

Kırma, Kaolenin suda açılması (katı madde miktarı ~ % 5) İri ve orta büyüklükte kumun aşama aşama eleme ve çöktürme

ile ayrıştırılması İnce kumun hidrosiklonlarla ayrıştırılması, dekantörler Çöktürme havuzlarında süspansiyonun katı madde miktarının

yükseltilmesi (% 20- 40) Filter preslerde su oranının düşürülmesi (katı madde miktarı ~

% 75) ve kurutma (Bantlı kurutucu %90 katı, öğütmeli kurutma katı >%98) veya süspansiyonun püskürtmeli kurutucularda kurutulması

Dekantör: Sıvı içerisindeki çok ince taneleri ayırma veya sınıflandırma işlerinde kullanılabilen merkezkaç kuvvet etkisi ile çalışan makine.

Oksit eldesine örnek:Oksit eldesine örnek:Boksit Zenginleştirmesi, AlBoksit Zenginleştirmesi, Al22OO33

Boksit cevheri, alüminyum hidroksitlerin yanı sıra kuvars, demir ve titan bileşikleri ihtiva eden bir karışımdır. Genel olarak kimyasal bileşimi: Ağırlıkça % 40-60 Al2O3, %12-30 H2O, % 7-30 Fe2O3 , % 1-15 SiO2 ve % 3-4 TiO2 ihtiva edebilmektedir.

Bayer yöntemine göre: Boksit, Otoklav koşullarında (250 ◦C ve 40 bar, basınç altında, 6-8 h sürede) NaOH (kostik) ile muameleye tabi tutulur.

Demirhidroksitler, Kuvars ve Titan oksit çözünmezler çökerler. Seyreltilmiş çözeltiye ince alüminyum hidroksit ilave ederek karıştırma ile

kristallenme sağlanır. Çöktürülen alüminyum hidroksit 1200- 1300 ◦C’de kalsine edilerek Al2O3’e

dönüştürülür.

REKASİYONLAR: Al(OH)3 + NaOH ↔ Na(Al(OH)4) (Na2O.Al2O3.4H2O) Su ilavesi ile seyreltme ve Al(OH)3 tozu ilavesi Na(Al(OH)4) → Al(OH)3 + NaOH seyreltik Al(OH)3 →α-Al2O3 + 3H2O (1200-1300 ºC de kalsine etme, % 80-99 arasında

değişen oranlarda Al2O3)

Hammaddelerin Kalsine EdilmesiHammaddelerin Kalsine Edilmesi

Bazı seramik mamullerin yapımında kullanılan hammaddeler ancak bir ısıl işlemden geçirildikten sonra ürün yapımında kullanılabilmektedir.

Massesi tamamen refrakter killerden (Al2O3.2SiO2.2H2O kaolinit) oluşturulan Şamot ürünleri yapımında kilin bir kısmı önce ısıl işlemden geçirilip şamotlaştırıldıktan sonra bir miktar ham kille karıştırılarak masse oluşturulmaktadır.

Plastik yöntemle şekillendirilen karoların yapımında kullanılan massenin bir kısmı da önce ısıl işlemden geçirilir.

Magnezya ve Dolomit gibi refrakter ürünleri yapımında kullanılan manyezit (MgCO3) ve Dolomit (MgCO3CaCO3) hammaddeleri önce 1700 ◦C civarında döner fırınlarda sinterlendikten sonra kullanılabilmektedir.

İTS yapımında kullanılan karbonat ihtiva eden masseler önce ısıl işlemden geçirilmektedir.

SENTETİK HAMMADDELERSENTETİK HAMMADDELER

SiC, Si3N4, B4C ve BN gibi ileri teknoloji seramikleri yapımında kullanılan hammaddeler önce sentetik olarak elde edilmektedir.

1- Elementlerin reaksiyona sokulmasıyla:1- Elementlerin reaksiyona sokulmasıyla:3Si + 2N2-------- Si3N4,, Si + C-----SiC, B+ C-----------B4C gibi.

2- Oksitlerin karbonla indirgenmesi2- Oksitlerin karbonla indirgenmesi2B2O3+7C----- B4C+6CO

SiC, Acheson yöntemi ile elde edilmektedir: Grafit Elektrotlar kuvars kumu ve petrokoks karışımları içinde geçirilerek ısıtılmaktadır (Elektro ark) reaksiyon sonunda, SiC siyah veya yeşile çalan iri kristaller halinde elde edilmektedir.

SiO2 + 3C → SiC + 3CO 528kJ/mol SiC (2000-2300◦C),

3- Oksitlerin metalotermik indirgenmesi:3- Oksitlerin metalotermik indirgenmesi: Si3N4, B4C, BN, SiCB2O3 +Na +N2 ---------BN + Na2O B(+1, +3) N (+1, +5, -3) C(+2, +4, -4)

4- Gaz faz reaksiyonları ile:4- Gaz faz reaksiyonları ile:BX3 + Cg -------B4C + HX- (x halojen, F,Cl, Br, J), BF3 renksiz kokulu gaz

Acheson fırınında reaksiyondan önce ve reaksiyondan sonra kesit görüntüsü

Akezyon prosesiyle üretilmiş SiC

ORGANİK VE İNORGANİK KATKILARORGANİK VE İNORGANİK KATKILAR Neden Katkılar: Neden Katkılar:

Seramik üretiminde katkı kullanımının bazı nedenleri şu şekilde sıralanabilir:

Masselerin reolojik davranışlarını etkileme – Akışkanlaştırma, bilhassa kil ihtiva eden masselerde elektrolit kullanımı

Masselerin şekillenme davranışlarını etkileme –– Plastik özelliği olmayan bilhassa İTS masselerinde plastiklik sağlamak

Masselerin ham ve kuru mukavemet özelliklerini etkileme, Plastik özelliği olmayan bilhassa İTS masselerinde, bağlayıcılığı sağlama

Erime ve sinterlenmesi zor olan masselerde teknik özellikleri olumsuz etkilemeyecek şekilde sinterleme davranışlarını etkileme

Kuru preslemeyi etkileme tane yüzeyinde ince bir film oluşturarak tanelerin birbirine ve kalıp yüzeylerine karşı kayganlaştırılarak rahat hareket etmelerini sağlamak – Kayganlaştırıcı yağlar, Mg, Zn, Ba ve Al Tuzları

ELEKTROLİT KATKILAR ELEKTROLİT KATKILAR

Bilhassa kil ihtiva eden masselerde elektrolitler kil tane yüzeyinin elektriksel yük durumunu etkileyebilmektedirler.

1. Deflokulantlar (Peptizatör) taneleri disperse ederek birbirinden uzaklaştırır ve yüksek katı madde oranında süspansiyonun akmasını sağlar, çökme esnasında iyi bir paketlenme gerçekleşir. Kil tane yüzeyi bir değerlikli katyonlarla kaplandığı zaman olmaktadır.

2. Flokulantlar (Koagulatör) tanelerin sınırlı oranda birbirine tutunmasını sağlayarak süspansiyonun koyu bir kıvam almasını sağlamaktadırlar, çökme esnasında taneler salkım oluşturarak askıda kalmakta. Kil tane yüzeyi iki değerlikli katyonlarla kaplandığı zaman olmaktadır.

Başlıca İnorganik Deflokulantlar Başlıca İnorganik Deflokulantlar (Peptizatör)(Peptizatör)

Soda: Na2CO3, Kristal soda: Na2CO3.10H2O, Sodyum hidroksit: NaOH, Sodyum aluminat: Na2Al2O4, Na-Fluorid: NaF Lityum hidroksit: LiOH, Lityum karbonat: Li2CO3 Sodyum fosfatlar: Na2H2P2O7, Na3HP2O7, Na4HP2O7, Na6P4O13, (NaPO3)nH2O Sodyum pirofosfat: Na4P2O7, Kristal sodyum pirofosfat: Na2P2O7.10H2O Sodyum metafosfat: NaPO3 Amonyum oxalat: (NH4) C2O4.H2O, Na-oxalat: Na2(COO)2 Na-Cam suyu: Na2O.3,3SiO2 (1:3 etki çok iyi) Sodyumpolifosfat (NaPO3)n, STPP, SHMP Potasyum tuzları hygroskop özelliklerinden dolayı pek tercih edilmezler.

Organik akışkanlaştırıcılar Etilamin, Propilamin ve Butilamin C2H7N, C3H9N, C4H11N Polyvinilamin Tetrametilamonyumhidroksit (CH3)4N(OH) v.s.

Başlıca İnorganik Flokulantlar Başlıca İnorganik Flokulantlar (Koagülatör)(Koagülatör)

Genelde Ca ve Mg bileşikleri Ca(OH)2 CaB2O4.6H2O CaSO4.2H2O MgCl2.6H2O, Mg3B7O3Cl, MgSO4.H2O Asetik Asit: CH3COOH Borikasit: H3BO3 ve ticari isimleri altında satılan çeşitli katkılar. Sonraki iki slayt bilhassa ileri teknoloji seramikleri

üretiminde önemli oranda kullanılan çok çeşitli organik katkıları ifade etmektedir.

Organik Deflokulantlara örnekler (Peptizatör)

Deflokulatorlara Örnekler:

Sentetik ve Doğal Bağlayıcılara Örnekler

Termoplastik Şekillendirmede kullanılan Plastikleştiricilere örnekler

Değişik Folio Döküm Masselerine Örnekler

KLASİK SERAMİK HAMMADDELERİNİN KLASİK SERAMİK HAMMADDELERİNİN KARAKTERİZE EDİLMESİKARAKTERİZE EDİLMESİ

A-Kimyasal olarak önemli kriterler:A-Kimyasal olarak önemli kriterler: Ana bileşenler ve İz bileşenler Demirin değerlikleri Uçucu elementler Katyon değiştirme kapasitesi Zeta- Potansiyeli

B-Mineralojik olarak önemli kriterler:B-Mineralojik olarak önemli kriterler: Ana mineral bileşenler Kil mineralleri ve İz mineraller Yapı düzenliliği, düzgün veya bozuk kristal yapı

C-Fiziksel olarak önemli kriterler:C-Fiziksel olarak önemli kriterler: Tane boyut dağılımı Spesifik yüzey büyüklüğü

SERAMİKTE KİMYASAL BİLEŞİM TESPİTİSERAMİKTE KİMYASAL BİLEŞİM TESPİTİ

X- Işınları Floresans (XRF): Elementel analiz için kullanılan teknik

Alev Fotometresi: Alkali ve toprak alkali metaller 0,1 mg/l hassasiyetle, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni ve Cu gibi renklendirici elementler ancak düşük hassasiyetle

Atomik Absorbsiyon: Alkali ve toprak alkali metaller 0,1 mg/l hassasiyetle, Si, Al, Ti ve Zr gibi oksitleri yüksek sıcaklıklarda eriyen elementleri tespit hassasiyeti sadece 1-10 mg/l, B tespiti çok kötü.

Kütle Spektrometresi (Inductively Coupled Plasma-ICP): bütün elementler çok yüksek sıcaklıklarda belli dalga boylarında karakteristik ışınlar gönderir.

Alev Fotometresi ve Atomik Alev Fotometresi ve Atomik Absorbsiyon için Numune HazırlanmasıAbsorbsiyon için Numune Hazırlanması

Tümü temsil edecek şekilde numune alma, toz haline getirme

A.Z. tespiti için ~1 g numune, 1000 ◦C’de pişirme ve ağırlık kaybı tespiti

SiO2 tayini için ~1g numune, Na2CO3, K2CO3, KNO3 veya Boraks Na2O.2B2O3.10H2O gibi flaks katkılarla platin kroze içinde ör.1000 ◦C’de eritilir, cam halindeki numunenin HCl ile çözeltilip süzülmesi, bileşimde ZrO2 yoksa filtre üzeri SiO2 olarak tespit edilir. Bileşimde ZrO2 varsa Filtre üzeri HF ile muamele edilerek Silisyumun SiF4 şeklinde buharlaşması sağlanır ve ağırlık kaybı SiO2 olarak tespit edilir.

Alkali ve toprak alkali metallerin tespiti için ~0,1 g numune önce HF asit ile muamele edilerek SiO2’nin uzaklaşması sağlanır. Numune kum banyosunda ısıtılarak HCl asit ile çözeltilir. Numunenin çözünmemesi durumunda flaks bir katkı ilave edilerek eritilip cam haline getirilir ve HCl asit ile çözeltilir. Seyreltik çözelti süzülerek AF ve AAS testlerine hazırlanır.

Alev FotometresiAlev Fotometresi

Ölçüm prensibi her alkali ve toprak alkali metalin alevin etkisinde kaldığında alevi kendine özgü bir şekilde renklendirmesine dayanmaktadır. Isıtma esnasında Atomların elektronları yüksek bir enerji seviyesine çıkmakta ve soğuma ile normal konumuna geçerken açığa çıkan enerji atoma özgü görünen ışın şeklinde açığa çıkmaktadır. Alevden gelen ışınlar her defasında sadece belli bir dalga boyundaki ışınları geçiren filtrelerden (renkli camlar) geçirilip bir detektörle güçlendirilerek Fotosele gönderilmekte ve sırası ile elementler ve miktarları şiddetleri tespit edilmektedir. Karşılaştırma numunesi olarak genelde saf su yeterli olmaktadır. Cihazın kalibrasyonu bileşimi bilinen bir çözelti ile yapılır.

Çözelti Hava ve gaz (Propan 1525 ◦C veya Asetilen 2150 ◦C) karışımı ile birlikte brülör sistemine ulaştırılarak alevin etkisine bırakılır.

Atomik AbsorbsiyonAtomik Absorbsiyon

Ölçüm prensibi alev içindeki her alkali ve toprak alkali element atomunun aleve dışardan bir ışın demeti gönderildiğinde sadece kendine özgü dalga boyundaki ışınları absorbe etme özelliğine dayanmaktadır. Çözeltinin gönderildiği aleve her defasında sadece belli bir dalga boyundaki ışınlar gönderen lambalar yardımı ile ışınlar gönderilmekte ve alevden geçtikten sonra bir dedektörle şiddetleri tespit edilerek önceye göreki zayıflama durumuna bağlı olarak konsantrasyon tespiti yapılmaktadır. Ölçümden önce lambalar ısıtılır ve çözeltisiz alevin ölçümü 0 sinyal olarak kaydedilir.

Çözelti Hava ve gaz (Propan 1525 ◦C veya Asetilen 2150 ◦C) karışımı ile birlikte brülör sistemine ulaştırılarak alevin etkisine bırakılır.

Alev Fotometresi ve Atomik Absorbsiyon testlerinin şema halinde gösterilmesi

X Işınları Floresans (XRF)X Işınları Floresans (XRF)

Bu yöntemin ölçüm prensibi numune yüzeyine yüksek enerjiye sahip çok kısa dalga boylu, x-ışınları gönderilerek Atom yapısına etki edilmesi ve atomun kendine özgü Sekonder x-ışınları yayması ve bu ışınların analizine dayanmaktadır. Numunede gelen Işınlar dhkl değeri bilinen bir kristal (örneğin Li veya Si tek kristali, büyümeyi engellemek için Azotla soğutma) tarafından dalga boylarına ayrıştırılmakta ve her dalga boyundaki ışının ayrı ayrı geliş açısı (Θ) dedektörle tespit edilmektedir. Numunede gelen ışınların dalga boylarının (λ) hesaplanmasına Bragg eşitliği temel teşkil etmektedir.

2dSinΘ = n.λ, -------- λ = 2dhkl.SinΘ

Ölçüm numunesi değerleri bileşimi bilinen standart bir numune değerleri ile karşılaştırılarak miktar tespiti yapılır.

Numune toz veya Lityumtetraborat (Li, B, ve O atomları çok hafif tespit edilemezler) ile eritilip cam haline getirilir, daha homojen (Eritici: Numune = 5:1 – 10:1, seyreltme!)

λ X-ışınları=0.02-0.2nm

Mineralojik (Rasyonel) Bileşimin Tespiti

X- Işınları Difraksiyonu (XRD)

Yöntemde prensip olarak numune yüzeyine düşük enerjili uzun dalga boylu, (söz konusu x-ışınları atom yapısını etkilemez) x-ışınları gönderilerek kristal fazların atom düzlemlerinde geri yansıttıkları (Difraksiyon) ışınların açıları dedektörle tespit edilmektedir. Difraksiyonun oluşması için ışınların aynı fazda olmaları gerekmektedir. Bunun içinde ışınların Brag açısı Θ olarak ifade edilen bir açı ile atom düzlemine gelmesi gerekir. Işınların geldiği Anot malzemesi belli olduğu için λ biliniyor. X- ışını difraksiyonu için gerekli koşulu ifade eden Bragg bağıntısı yardımı ile atom düzlemleri arasındaki mesafe dhkl değerleri hesaplanarak kristal fazlar tespit edilmektedir.

2dSinΘ = n.λ, -------- dhkl= λ /2SinΘ

Elde edilen değerler bilinen minerallerin değerleri ile karşılaştırılarak yapıda yer alan mineraller belirlenmektedir. Θ Brag açısı X ışınları ile atom düzlemlerinin yaptığı açı, λ X ışınlarının dalga boyu, n difraksiyon sırası (1,2,3,……)

Kuarz masse ve alumina kullanılan izolatör bünye XRD Grafikleri örnekleri

TERMAL ANALİZLERTERMAL ANALİZLER

Seramik Hammaddelerinin çoğu sıcaklığın etkisine tabi tutulduğu zaman belirli sıcaklıklarda kendilerine özgü parçalanma veya dönüşüm reaksiyonları göstermektedir.

Bu reaksiyonlar ısı alan (Endotermik- genelde parçalanma) veya ısı veren (Ekzotermik- genelde kristallenme) ve/veya ağırlık değişimine neden olan reaksiyonlardır.

Reaksiyonların gerçekleştiği sıcaklıklar ve ağırlık kayıpları tespit edildikten sonra bilinen verilerle karşılaştırma yapılarak numune değerlendirilir.

Diferansiyel Termal Analiz (DTA) ve Diferansiyel Termal Analiz (DTA) ve Termogravimetrik Analiz (TGA)Termogravimetrik Analiz (TGA)

DTA: Bu yöntemde bir Referans numune (genelde Alümina tozu) ile teste tabi tutulacak numune aynı fırın içerisinde sıcaklığın etkisine tabi tutularak iki numune arasındaki sıcaklık farkı fırın sıcaklığına bağlı olarak tespit edilmektedir. Ölçüm Termokupl ile yapılmaktadır. Ölçüm Sistemi Termokupl bağlantı uçlarından biri Referans numune diğeri ise ölçüme tabi tutulacak numune ile irtibatlı olacak şekilde oluşturulmuştur. İki uç arasında sıcaklık farkı olması durumunda bir potansiyel farkı oluşmakta ve bu potansiyel farkı sıcaklık farkı ile doğru orantılı olduğu için direk sıcaklık farkı olarak verilmektedir.

TGA:TGA: Bu yöntemde sıcaklığa bağlı olarak numunedeki ağırlık değişimi tespit edilmektedir. Bu şekilde kristal yapıdaki suyun miktarı, karbonat miktarı, organik bileşen miktarı gibi ağırlık kayıpları ve bu kayıpların hangi sıcaklıklarda gerçekleştiği tespit edilebilmektedir.Test genelde DTA ile kombineli olarak aynı cihazla yapılmaktadır.

Bazı Kil Minerallerinin örnek DTA Grafikleri

Çeşitli Hammaddelerin DTA Grafikleri

Sıcaklığa Bağlı Olarak Boyut Sıcaklığa Bağlı Olarak Boyut Değişiminin TespitiDeğişiminin Tespiti

Bir hammadde veya massenin sıcaklığa bağlı olarak gösterdiği boyutsal değişim gerek pişirim prosesinin uygulanması gerekse sırla bünye arasındaki uyum ve ürün kullanımı esnasındaki ısı şoku dayanımı bakımından önem arz ettiği için tespit edilmesi gerekmektedir. (kaplama masseleri: α > 65. 10-7K-1).

Dilatometre: Dilatometre ile çubuk şeklindeki bir numunenin sıcaklığa bağlı olarak gösterdiği uzunluk değişimi ölçülmekte ve Isısal Genleşme Katsayısı α hesaplanmaktadır. Dilatometre Grafiğinde birim uzunluk değişimi ∆l/l0 veya (yüzde uzama ∆l/l0x100) sıcaklık farkına bağlı olarak ifade edilmektedir. Genel olarak:

lT= l0+l0.α.∆T------------ α = ∆l/(l0.∆T)

Numune ebatları: Uzunluk 35 - 40 mm, kesit 2-3 mm (Dörtgen veya daire) Refrakterler gibi kaba seramiklerde dik konumlu numune ile ölçüm yapılmakta ve ebatlar daha fazla olmakta

Dilatometre Grafiğine Örnekler

Bazı Seramik Hammaddelerinin Dilatometre Grafikleri: sıcaklığa bağlı olarak % uzunluk değişimi ∆l/l0x100

Tane Boyut Dağılımının TespitiTane Boyut Dağılımının Tespiti

Tane boyut dağılımı bir massenin hem reolojik davranışlarını hem de sinterlenmesini dolaysı ile teknik özelliklerini önemli derecede etkilemektedir. Kil ve Kaolen gibi hammaddeler karakterize edilirken göz önünde tutulan kriterlerden bir tanesi de doğal tane boyut dağılımlarıdır. Aynı özelliklerde ürün eldesi için masse tane boyut dağılımının kontrol altında tutulması önem arz etmektedir.

Tane boyut dağılımının ölçümünde geçmişte çok değişik yöntemler uygulanmıştır, ancak günümüzde öncelikli olarak “Laser Granulometre” kullanılmaktadır. İşletmelerde rutin öğütme kontrolleri basit ve pratik olması nedeni ile halen elek bakiyesi tespit edilerek yapılmaktadır. Bu yöntemle toplam tane boyut dağılımı tespit edilememektedir. Eleman, Elek temizliği ve suyun akış hızı gibi deney uygulamaları sonucu önemli derecede etkilemektedir.

Lazer Granülemetre Lazer Granülemetre

Bu yöntemin ölçüm prensibi laser ışını gönderilen bir partikülün gerisinde oluşan izdüşümü büyüklüğünün tespitine dayanmaktadır. İz düşümü büyüklüğü tane büyüklüğü ile ters orantılı olmaktadır. Uygulamada toz numune suda seyreltik (~ yarım litre suya değirmenden alınmış süspansiyondan 1-2 damla ilavesi gibi) halde önce aglomerasyonları (Topak) çözmek için titreşimin etkisine tabi tutulur ondan sonra Laser ışınlarının gönderildiği bir hazne içerisinde geçirilerek ölçüme tabi tutulur. Ölçüm esnasında her büyüklükteki iz düşümleri ve kaç defa tekrarlandıkları bir dedektör vasıtası ile tespit edilerek Tane Boyut Dağılımı grafiği elde edilmektedir.

Laser granulometrenin şema olarak çalışma Prensibi

Tane Boyut Dağılımı Grafiği

0

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400 500 600

% Miktar (E.Ü)

% Miktar (E.A)

% M

ikta

r

Tane Boyutu (m)

4563

90125

250 500

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300 400 500 600

Mut

lak

Dağ

ılım

Tane Boyutu (m)

Çökme (Sedimentasyon) Yöntemi ile Tane Boyut Dağılımının Tespiti

4.HAFTA

REÇETE OLUŞTURMAREÇETE OLUŞTURMA

Bir seramik ürünün yapımında kullanılan Hammadde, Katkı ve Su oranlarının ifade edildiği tablo Reçete olarak adlandırılmaktadır. Reçetede hammaddeler yüzey nemsiz yani kuru, katkılar ise katı madde bazında % ağırlıkça ifade edilir.

Planlanan herhangi bir mamul üretimi için uygun bir reçete eldeki hammadde ve teknolojik koşullarda ancak uzun çalışmalar neticesinde ortaya çıkmaktadır.

Reçete oluşturmada ilk adım eldeki hammaddelerin başta kimyasal ve mineralojik bileşimleri olmak üzere tüm teknik özelliklerinin belirlenmesidir. Örneğin Silikat seramik masselerde önemli oranlarda kullanılan kil ve kaolen hammaddelerinin ihtiva ettikleri mineraller massenin reolojik ve teknik özelliklerini önemli oranda belirlemektedir.

Kimyasal Bileşimi Reçeteye ÇevirmeKimyasal Bileşimi Reçeteye Çevirme

Kimyasal Bileşim: Bileşimde yer alan oksitleri ve uçucu bileşenleri % ağırlıkça ifade eden Tablodur.

Mineralojik (Rasyonel) Bileşim: Bileşimde yer alan mineralleri % ağırlıkça ifade eden Tablodur.

Verilen kimyasal bileşimi reçeteye dönüştürebilmek için önce Rasyonel bileşimi oluşturmak gerekiyor. Ondan sonra eldeki hammaddelerin Rasyonel bileşimleri biliniyorsa Reçete hesaplanabilir.

Kimyasal Bileşimi Kimyasal Bileşimi Rasyonel Bileşime Dönüştürme (1)Rasyonel Bileşime Dönüştürme (1)

Kimyasal Bileşim

%

SiO2 70.0

Al2O3 18.0

Na2O 3.0

K2O 2.0

CaO 1.0MgO 0.5Fe2O3 1.0

TiO2 0.5

SO3 0.1

A.Z. 4.0Toplam 100

MineralHammaddeler

A B C

Kil 70 - 10

Feldspat 10 85 -

Kuvars 20 15 90

Kimyasal Bileşimi Rasyonel Bileşime Kimyasal Bileşimi Rasyonel Bileşime Dönüştürme (2)Dönüştürme (2)

K2O Ortoklas minerali: K2O.Al2O3. 6SiO2 MA: 556 Na2O Albit Minerali: Na2O.Al2O3.6SiO2 MA: 524 Al2O3 Kil minerali (kaolinit): Al2O3.2SiO2. 2H2O MA: 258 SiO2 Kuvars minerali: SiO2 MA: 60

Ortoklas miktarı= (556/94).2= 11,83 Albit miktarı= (524/62).3=25,35∑Feldspat miktarı= 11,83+ 25,35= 37,18

Kaolinit mikt.= (258/102).(Kim. Bil. Al2O3 mik.- Feldspatla gelen Al2O3)=(258/102).[18- (102/94).2- (102/62).3]= (258/102).10.9= 27,57

Kuvars miktarı= Kim. Bil. SiO2 mikt.- Feldsp. ve kille gelen miktar =70-[(360/94).2-(360/62).3]-(120/102).[18-(102/94).2- (102/62).3]=32,16

A.Z. Üzerinde kil miktarının hesaplanması:(258/36).4= 28,66

Kimyasal Bileşimi Rasyonel Bileşime Kimyasal Bileşimi Rasyonel Bileşime Dönüştürme (3)Dönüştürme (3)

Rasyonel Bileşim (%)Rasyonel Bileşim (%) Feldspat minerali 37,18 Kil minerali 27,57 Kuvars minerali 32,16 Fe2O3+TiO2 1,50 Diğerleri 1,50

Kimyasal bileşimden Rasyonel bileşime geçişi genelleştirerek ifade Kimyasal bileşimden Rasyonel bileşime geçişi genelleştirerek ifade edersek;edersek;

Feldspat, F= 5,908x(% K2O) + 8,457x(% Na2O) Kaolinit, K= 2,532x[ (% Al2O3)–1,082x(% K2O)–1,646x(% Na2O )] K=7,169x(%A.Z.)(kil mikt. A.Z. üzerinde hesaplanması) Q= (%SiO2)-3,823(%K20)-5,813(%Na2O)-1,178[ (%Al2O3)-1,082(%K2O)-

1,646(%Na2O)] Orenk = ( %Fe2O3)+(%TiO2) Diğer oksitler=(%CaO+%MgO) veya (%CaO + % MgO)

Rasyonel Bileşimden Reçeteye ÇevirmeRasyonel Bileşimden Reçeteye Çevirme

Reçetedeki mineral toplamı= Hammaddelerin getirdiği mineral toplamı F= A.(%FA) + B (%FB) + C (%FC) K= A.(%KA) + B (%KB) + C (%KC) Q= A.(%QA) + B (%QB) + C (%QC)

Mineralojik ReçeteMineralojik Reçete37,18= A.0,1+ B.0,85+ C. 0,00 1. 27,57= A.0,7+ B.0,00+ C. 0,10 2.32,16= A.0,2+ B.0,15+ C. 0.90 3.

REÇETE %

A Hammaddesi 36,39 37,60 B Hammaddesi 39,46 40,70 C Hammaddesi 21,07 21,70

96,92 100

Safsızlıklar 3,08

Reçeteyi Kimyasal Bileşime Çevirme (1)Reçeteyi Kimyasal Bileşime Çevirme (1)

Reçetenin teorik olarak kimyasal bileşime çevrilebilmesi için reçetede yer alan hammaddelerin mineralojik bileşimlerinin bilinmesi gerekli.

Reçetedeki Hammaddelerin Rasyonel Bileşimleri (%) % Kaolinit Kuvars Albit Ortoklas

D Hammaddesi 30 70 25 -- 5 E Hammaddesi 35 50 30 -- 20 F Hammaddesi 25 5 15 70 10 G Hammaddesi 10 5 95 -- --

Karışımın rasyonel bileşiminin hesaplanmasıKarışımın rasyonel bileşiminin hesaplanması D E F G R.B. %

Σ Kaolinit = 30x0,70 + 35x0,5 + 25x0,05 + 10x0,05 = 40,25 Σ Kuvars = 30x0,25 + 35x0,3 + 25x0,15 + 10x0,95 = 31,25 Σ Albit = 30x0,00 + 35x0,0 + 25x0,70 + 10x0,00 = 17,50 Σ Ortoklas = 30x0,05 + 35x0,2 + 25x0,10 + 10x0,00 = 11,00

Reçeteyi Kimyasal Bileşime Çevirme (2)Reçeteyi Kimyasal Bileşime Çevirme (2)

Rasyonel Bileşimden Kimyasal Bileşimin Rasyonel Bileşimden Kimyasal Bileşimin HesaplanmasıHesaplanması

MA %MA % SiO SiO22 AlAl22OO33 Na Na22O KO K22O O A.Z. A.Z. ΣΣ

258 Kaolinit 40,25 18,72 15,91 ---- ----5,61 40,24

60 Kuvars 31,25 31,25 ---- ---- ---- ---- 31,25 524 Albit 17,50 12,02 3,40 2,07 ---- ---- 17,49 556 Ortoklas 11,00 7,12 2,01 ---- 1,86 ----

10,99 Kim. Bil.℅Σ 100,00 69,11 21,32 2,07 1,86 5,61 99,97

Kaba Seramik Mamullerde Reçete OluşturmaKaba Seramik Mamullerde Reçete Oluşturma

Başta refrakter ürünlerinin büyük bir kısmı olmak üzere kaba seramik masse reçeteleri çoğu kez aynı hammaddenin farklı tane boyut gruplarının belirli oranlarda ve katkıların bir araya getirilmesi ile oluşturulmaktadır. Değişik kullanım yerlerinde aranan özellikler hedefli bir şekilde bünye yapıları oluşturularak sağlanmaktadır. Başlıca özellikler:

Isı izole etme ---- gözenekli yapı Isı şokuna dayanıklı Eriyiklere ve gazların kimyasal etkilerine dayanıklı ---- sık yapılı Yüksek mukavemete sahip ------ sık yapılı Yüksek ısıl iletkenlik----- sık yapılı

Şeklinde dolgu yoğunlukları seramik malzeme bünye yapısına etki etmektedir.

Teorik Olarak Sık Yapılı seramik Üretiminde Dolgu Yoğunluğu

Yapıyı oluşturan hammadde tanelerini bilye şeklinde düşünürsek; Hangi durumlarda sık yapı hangi durumlarda gözenekli yapı oluşur???

a) Aynı büyüklükte bilye kullanımı: Olası koordinasyon sayıları 6, 8 ve 12’dir. Koordinasyon sayısının artışıyla gözeneklilik düşer, sık dolgu oluşur.

Koordinasyon sayısı 6……… Gözeneklilik %47,6 Koordinasyon sayısı 8……… Gözeneklilik %39,5 Koordinasyon sayısı 12………Gözeneklilik %25,9

b) İki farklı büyüklükte bilye kullanımı: (Tane çap oranları 1:50): En sık yapı hacimsel % 79,4 oranında büyük, % 20,6 oranında küçük bilye karıştırıldığında elde edilebilmekte ve koordinasyon sayısı 12’de gözeneklilik % 6,7 civarında olmaktadır.

c) Üç farklı büyüklükte bilye kullanımı: d1>>d2>>d3 % Hacim İri taneler 64,45 d1 } Orta taneler 25,25 d2 } K.S= 8’e ulaşmakta ve gözeneklilik

% 6,7 İnce taneler 10,30 d3 }

Dolgu Yoğunluğu Genel KriterlerDolgu Yoğunluğu Genel Kriterler

Belirli bir dolgu yapısı oluşturmak için, sürekli üretilebilecek belirli tane büyüklüğü dağılımları gerekir.

İri tanelerin ortalama Ǿ: İnce tanelerin ortalama Ǿ=10/1- 30/1 -5 mm iri taneler 0,5- 0,15 mm ince taneler-1 mm iri taneler 0,1- 0,03 mm ince taneler

Orta tanelerin miktarı düşük olmalı, iri tanelerden fazla olmamalı,

İri ve ince tanelerin toplam ağırlıkları %70’ten büyük olmalı, Dış mekanik etkiler dolgu yoğunluğunu artırıcı etki yapar.

(Pres Basıncı)

Dolgu Yoğunluğuna Göre Oluşturulan Dolgu Yoğunluğuna Göre Oluşturulan Reçetelerle Üretilen Seramik MalzemelerReçetelerle Üretilen Seramik Malzemeler

-Şamot Refrakter Üretiminde: Killer Şamot Kırma Ayırma Reçete Oluşturma

-Magnezya Esaslı Refrakter Üretiminde:Magnezya(MgCO3) Sinter Magnezya Kırma Ayırma Reçete

-Tuğla Üretiminde: Dolu tuğla üretiminde: -20µm, dağılım çok hassas değil Delikli tuğla üretiminde: %70 iri tane. Plastiklik için -20µm fazla istenir. Kiremit üretiminde: İnce tane miktarı yüksek, iri ve orta tane oranları

düşük. Yüksek plastiklik iyi şekillendirme sağlamakta. İçi boş mamul üretiminde: İri taneler çok fazla istenmez. Karmaşık

geometrili yapılarda iri tanelerden kaçınılır. İnce tane arttıkça plastiklik artmakta ve şekillendirilebilirlik artmakta.

Kalsinasyon

Kalsinasyon

Kuvars–Kaolin–Feldspat üçlü sisteminde bazı ürünler ve porselen karışımının modifiye edilmesi ile değişik ürünlerin elde edilmesi

BileşimDuvar Karosu1120-1250oC

Yer Karosu1180-1230 oC

Sıhhi Tesisat 1250-1280 oC

Çin Porseleni1250-1300 oC

Yumuşak Porselen1250-1300 oC

Sert Porselen1370-1430 oC

Kaolin 50-55 50-55 40-55 40-50 30-40 40-60

Kuvars 35-45 35-45 35-55 20-30 30-40 20-30

Feldspat - 2-4 3-12 20-30 25-40 20-30

CaCO3 5-10 2-6 - 0-3 - -

Çeşitli Seramik Malzemelerin Üretiminde Reçetelerinde Yeralan Hammaddeler

Geleneksel seramikler başta olmak üzere birçok seramik mamul massesinde birden fazla hammadde yer almaktadır. SiC, Si3N4, B4C ve BN gibi İTS ürünlerinin yapımında masse çoğu kez tek bileşenlidir, şekillendirme ve sinterleme katkıları kullanılır.

Süs eşyaları, yapı malzemeleri, sıhhi tesisat ve porselen: Kil, Feldspat ve Kuvars mineralleri ihtiva eden hammaddeler

Silika ürünleri: Kuvarsit, Periklas ürünleri: Sinter Manyezit, Korund ürünleri: Kalsine Alümina

Forsterit ürünler (2MgO.SiO2): Olivin, Fayalit (2FeO.SiO2) Steatit (MgO.SiO2): Talk (3MgO.4SiO2.H2O), Kil, Feldspat veya BaCO3 Mullit ürünler: Disten, Andaluzit veya Silimanit (Al2O3.SiO2) MA Spinel (MgO.Al2O3): Magnezya ve alümina karışımları Kordiyerit (2MgO.2Al2O3.5SiO2): Kaolen, Kil, Lületaşı (Talk), Alüminyum

hidroksit, Feldspat, Serpantin (3MgO.2SiO2.2H2O) ve sentetik Ensteatit Cam Seramikler:MgO-Al2O3-SiO2 sisteminde + TiO2

Li2O-Al2O3-SiO2 sisteminde + TiO2

K2O-MgO- Al2O3-SiO2-B2O3 ve F CaO, MgO, SiO2- P2O5- K2O- Na2O- F Biyo seramikler: Alümina, Apatit [Ca3(PO4)2],, Na2O-CaO-CaF2-P2O5-SiO2 bazlı Bio-

camlar

Manyetik ve Elektriksel Özellikli Seramik Manyetik ve Elektriksel Özellikli Seramik Ürünlerin Yapıldığı Bazı Karışım Ürünlerin Yapıldığı Bazı Karışım

Olasılıkları Olasılıkları Yumuşak seramik Magnetler (MeO.FeYumuşak seramik Magnetler (MeO.Fe22OO3 , 3 , %66 demiroksit):%66 demiroksit): Fe2O3, Mn, Ni,

Zn, Co, Cu ve Mg gibi ağır metallerin oksitleri veya karbonatları (örneğin mangan karbonat).

Sert seramik Magnetler (MeO.6FeSert seramik Magnetler (MeO.6Fe22OO3 3 %83 demiroksit):%83 demiroksit): Fe2O3, BaCO3 veya SrCO3 karışımları. Yumuşak ve sert magnet karışımlarında kayganlaştırıcı ve plastikleştirici organik katkılarda kullanılmaktadır.

Ferro elektriksel ve Dielektriksel seramikler:Ferro elektriksel ve Dielektriksel seramikler: TiO2, ZrO2, BaCO3, Pb3O4, MgCO3, CaCO3, SrCO3, NbO5 ve SnO2 gibi hammaddelerden oluşturulan karışımlar

Piezo elektrik seramikler:Piezo elektrik seramikler: Daha çok PbO+ZrO2+TiO2 karışımları ve BaCO3 + TiO2 kondensatör için uygun. PbTiO3+ PbZrO3 sisteminde (1:1 mol) PbZrTiO3 (PZT) veya BaCO3 + TiO2 karışımlarında elde edilen BaTiO3 ürünleri

Yarı iletken seramikler:Yarı iletken seramikler: Al veya N katkılı SiC

Süper iletken seramikler:Süper iletken seramikler: (-173 ◦C) seramikler (La,x)CuO4 (x=Ca, Sr, Ba) bazlı veya yBa2Cu3O7 (y=Y veya La olabilir) bazlıdır.

5. HAFTA

SERAMİK HAZIRLAMA

Seramik hammaddelerinin ayrı veya karışım halinde şekillendirmeye uygun bir kıvamdaki masse haline getirilmesi için uygulanan tüm işlemler Seramik Masse Hazırlama olarak tanımlanmaktadır. Bu kapsamda genel olarak uygulanan başlıca işlemler:

Kırma, Öğütme, Tane gruplarına ayırma, Suyunu azaltma veya tamamen kurutma, Dozajlama, Karıştırma, Granül haline getirme, Stoklama ve taşıma. Hazırlama proses akım gidişatı genelde ön görülen şekillendirme yöntemine bağlı olarak oluşturulmaktadır.

Kaba seramik mamulleri üretiminde kuru yöntem yani kuru kırma ve öğütme yapılırken, ince seramik mamulleri üretiminde sulu yöntem uygulanmaktadır. Kaba seramiklerde ortalama tane boyutu birkaç mm ye varan tanelerle masse hazırlanırken (heterojen bünye), ince seramiklerde massenin en azından 100 μm nin (0,1 mm) altına öğütülmesi gerekmektedir (homojen bünye). Sulu olarak öğütülmüş massedeki su miktarı, plastik veya dökümle şekillendirme için kısmen veya kuru presleme için nerdeyse tamamen düşürülmektedir.

Kaba Seramik Masse

Kaba seramik mamulleri üretiminde kuru olarak kırılan ve öğütülen masseler elenerek tane gruplarına ayrılmakta ve silolarda stoklanmaktadır. Reçeteye göre dozajlanan tane grupları şekillendirme prosesine bağlı olarak hedeflenen kıvamı sağlayacak oranda su ve diğer katkılarla homojenleştirilerek şekillendirilmeye hazır hale getirilmektedir. Yarı nemli (sert) kıvamdaki masse çoğunlukla hidrolik preslerle preslenerek şekillendirilir. Boru şeklindeki mamuller vakum strang presle, karmaşık yapılardakiler ise vibrasyon (titreşim) etkisinde şekillendirilir.

Stoklama ve Kırma

Sentetik veya zenginleştirilmiş hammaddeler kullanılarak elde edilen örneğin İTS üretiminde tüketilen hammaddeler genelde toz halinde ambalajlanmış olarak işletmeye ulaşmakta ve kapalı alanlarda stoklanmaktadır. Üretim dozajlama ve öğütme ile başlamaktadır.

Buna karşın büyük miktarlarda hammadde tüketimi söz konusu olan yer ve duvar karoları gibi ürünlerin yapımında kullanılan doğal hammaddeler kısmen tüvenan olarak alınmakta ve kamyonlarla fabrikanın açık stok sahasına nakledilerek stoklanmaktadır. Çoğu kez bilhassa kontinü öğütme yapan işletmelerde bir ön kırma (Ø<2-3mm) işleminden sonra kapalı alanlarda yeteri oranda stoklama yapılmaktadır, sistemde yapışma olmaması için kuru besleme

Stok miktarları, ocaklara girilemeyecek süreler ve dışarıdan ithal edilen hammaddeler için işlem ve nakliye sürelerinin göz önünde tutulmasına bağlı olarak (~6 ay), (maliyetten ötürü gerekmedikçe stok yapılmamalı)

Teorik açıdan kırma Prosesi

Kırma işleminin verimli olabilmesi için hammaddenin yapısına bağlı olarak etki ettirilecek kuvvet türünün uygun seçilmesi önem arz etmektedir. Örneğin Cam ve Seramik gibi kırılgan bünyeler çarpmanın etkisinde iyi kırılırlar buna karşın kil gibi yumuşak bir bünye çarpmadan pek etkilenmez sadece deforme olur, ancak sıkıştırıldığında parçalanır.

Kırma ve öğütme makinaları belirli bir mekanik etki ile veya farklı mekanik etkileri kombine ederek çalışmaktadır. Etki ettirilen kuvvetin türü ve büyüklüğü yanı sıra kırılacak malzemenin sertlik durumu da proses verimliliğini etkilemektedir.

Spröd (kırılgan) hammaddeler deformasyonsuz kırılma Sert hammaddeler (mohs 5- 10), çelikten daha sert. Orta sertlikteki hammaddeler (mohs 2- 5), çelikten yumuşak Yumuşak hammaddeler (mohs yaklaşık 1), bıçakla kesilebilir Plastik özellikte hammaddeler deformasyonlu kırılma

Öğütmede Kullanılan Enerji Miktarları

Kırma, Öğütme proseslerindeki nihai hedef malzemeyi hedeflenen bir maksimal veya ortalama tane boyutunun altına düşürmek sureti ile spezifik yüzey büyüklüğünü artırarak aktifleşmesini sağlamaktır. Bilhassa sinterlenmesi zor olan Al2O3 gibi hammaddelerin buna rağmen iyi sinterlenebilmeleri için ince öğütülmeleri ön koşul olmaktadır. Ancak bu Proses bir kısmı ısıya dönüşerek kaybolan, yüksek oranda Enerji sarfiyatına neden olmaktadır:

Kaba kırma 0,5-2 KWh/t Orta kırma 1-4 KWh/t Öğütme 10-100 KWh/t Sert hammadde öğütme 500 KWh/t

Kırma Makinaları

Kaba ve orta kırma işlemlerinde kullanılan kırıcıları şu şekilde sıralayabiliriz:

Çeneli kırıcılar (tek ve çift mavsallı), sert hammaddeler Konik kırıcılar (dik ve yatay), sert hammaddeler Prall kırıcılar, sert hammaddeler Çekiçli kırıcılar, sert ve yumuşak hammaddeler Walz (merdaneli) Kırıcılar, sert ve yumuşak ha. Kil kesme, sıyırma ve ezme sistemleri, yumuşak hammaddeler Seramik masselerde kırılmış malzeme maksimal tane büyüklüğüne

bağlı olarak öğütme şu şekilde değerlendirilmektedir: İri kırma: 5mm den büyük, ön kırma Orta kırma: 0,5.. 5 mm kaba seramikler İnce öğütme: 0,001..0,5 mm (10- 500 μm), klasik seramikler Çok ince öğütme: 0,001 mm den küçük (10μm), teknik seramikler /Technologie der keramik 1/

Çeneli Kırıcılar

Walz Kırıcılar

Birbirine zıt dönen Walz çiftinin malzemeyi aralarına çekebilmeleri için, malzeme çapının Walz çapına oranı:

düz yüzeyli Walzlarda 1: 20- 25 civarında rölyefli yüzeyli Walzlarda 1: 10- 12 ve yüzeyleri dişli Walzlarda 1: 4- 8 civarında olması

gerekmektedir. Walz kırıcılar kaba ve ince kırma yapabilmekte, kırma

oranları 1: 5 ile 1: 7 arasında değişmektedir.

ÖĞÜTMEYİ ETKİLEYEN PARAMETRELER

1- Değirmen devir sayısı kritik devir sayısı: nk = 42,4/√D [dev/dak], D iç çap (m olarak), çapı= 400 cm olan bir değirmenin nk=42,4/ √4 2- Bilye türü, miktarı ve boyut dağılımı Hammaddelerin kısmen hammadde üreticileri tarafından

kısmen de işletmede ön kırma sistemlerinden geçirildiği düşünülürse, yani sertlerin 0,5 cm nin altına, yumuşakların birkaç cm nin altına düşürüldüğünü varsayarak % 20 iri (örneğin 8- 10 cm), % 30 orta (örneğin 6- 8 cm) ve % 50 ince (örneğin 4- 6 cm) olmak üzere bilye karışımı oluşturulabilir.

ρporselen = 2,4 g/cm3 (düşük yoğunluk) ρporselen = 2,7 g/cm3 (yüksek yoğunluk) ρsilis = 2,65- 2,7 g/cm3 (düşük yoğunluk) ρAlubit = 3,4 g/cm3 (yüksek yoğunluk) aynı hacimdeki alubit bilyeler, silis bilyelerinin ağırlıkça 1,28

katıdır

Değirmene doldurulacak bilye miktarının hesaplanması: Bilye yoğunluğuna ve değirmenin iç hacmine bağlı olarak

hesaplama yapılmaktadır. Piyasada değirmen büyüklükleri, dış metal mantonun iç hacmi litre cinsinden ifade edilerek belirtilmektedir. (örneğin 36.000 lt lik). Net kullanım hacmi, değirmen iç kaplama kalınlığının tesbitiyle hesaplanmaktadır. Sileks kaplı değirmenlerde kaplama kalınlığı 10- 12 cm, lastik kaplı değirmenlerde ise 5- 6 cm civarındadır. Neticede büyük değirmenlerde sileks kaplı olma durumunda iç hacim (kullanılabilir hacım), brüt hacmin %80 i, alubit kaplı olma durumunda ise % 90 ı civarındadır.

Masse öğütülmesi için değirmene doldurulacak bilye miktarları: Sileks: mbilye =( 0,3- 0,33) Viç. ρbilye, Burada Viç=0,8.VBrüt

ve ρbilye = 2,65 veya 2,7 g/cm3 =0,3.36000l.0,8.2,65g/cm3 =22896 kg

Alubit: mbilye =( 0,2- 0,23) Viç. ρbilye, Burada Viç=0,9.VBrüt ve ρAlubit = 3,4 g/cm3

İç hacim litre cinsinden yazılacak, çıkan sonuç kg cinsinden bilye miktarıdır. (1l =1 dm3, 1cm3 = 10-3 dm3, 1g = 10-3kg)

Sileks bilyelerle verimli bir öğütme için değirmen iç hacminin % 30- 33 ü net bilye hacmi olarak öngörülmektedir. Bilyeler arasındaki boşluklar dahil edildiğinde ise görünür iç hacmin % 50- 55 i bilye ile doldurulmaktadır. Bu durumda görünür bilye hacminin % 60 ı net bilye, %40 (bilyeler arasındaki boşluk) ise masseyle dolacak olan boşluklardır.

Neticede sileks astarlı ve sileks bilye ile öğütmede, değirmen net hacminin % 50 si masseyle (katı + su ), % 30 u bilye ile doldurulmakta ve % 20 si boşluk olarak bırakılmaktadır.

Alubit kaplı alubit bilye ile öğütmede ise değirmen net hacminin % (60-65) ı masseyle (katı + su ), % 20 si bilye ile doldurulmakta ve % 20 si boşluk olarak bırakılmaktadır.

3- Masse miktarı, akışkanlığı, besleme ve öğütme sonrası tane boyutu.

sileks bilye ile öğütme yapılırsa Mmasse= (0,5 – 0,55) Viç.d förmülü kulanılır d: Süspansiyonun litre ağırlığı (kg/l), net hacmin % 50 ve 55 i

arasında değişen oranı masse ile dolduruluyor, Viç=Vbrüt.0,8 dir. Örnek: 36000 l silek kaplı değirmene litre ağırlığı 1600g olan

masseden (katı + su) doldurulacak miktarı hesaplayalım m=0,5.36000l.0,8.1600g/l = 23040 kg, katı madde oranı % 67

kabul edilirse doldurulacak kuru miktar = 23040kg.0,67=15436,8 kg

alubit bilye ile öğütme yapılırsa Mmasse= (0,6 – 0,65) Viç.d Klasik seramik masselerinde litre ağırlığına bağlı olarak katı madde

su oranları yaklaşık olarak şu şekilde kabul edilmektedir. 1600 g/l de katı madde: Su= 61: 39 1650 g/l de katı madde: Su= 64: 36 1700 g/l de katı madde: Su= 67: 33 4- sileks bilye kullanımında değirmendeki masse, bilye ve boşluk

net ~% hacımsal oranları: (50,30,20), Alubitte oranlar (60,20,20)

Bir konik kontinü değirmen hakkında örnek veriler

Konik kontinue değirmen büyüklükleri hakkında bir fikir vermesi bakımından:

100 m3 hacmindeki bir değirmenin uzunluğu 15 m, geniş tarafındaki çapı 3,7 m, dar tarafındaki çapı 2,6 m civarında ve lastik kaplı olup saatteki öğütme kapasitesi 14- 15 ton dolaylarındadır. beslenen sert malzeme tane boyutunun 3 mm nin altında olması önkoşuldur. Öğütme sonrası 63 μm elek bakiye % 4.

Kuru Öğütme

İnce Kuru Öğütme Sistemleri: a-kollergang tipi kuru öğütücü, b-tablalı walz öğütücü, d- bilyeli walz öğütücü

Kuru Çalışan Konik Öğütücü

Atritör ve kovalı-rotorlu bilyeli öğütücülerde öğütmeyi etkileyen parametreler

Karıştırıcı veya rotorun dönüş hızları Bilye miktarı ve türü Bilye ve massenin yer aldığı öğütme hacmi büyüklüğü Süspansiyondaki katı madde miktarı (litre ağırlığı) Zaman birimi içerisinde öğütücüye beslenen

süspansiyon miktarı

Sulu öğütücülerin öğütme verimlerinin karşılaştırılması

Filtre Pres

FİLTRELEMEYİ ETKİLEYEN PARAMETRELER

Zamana bağlı olarak filtreden geçen su hacmi şu teorik formülle ifade edilmektedir.

V= Af.u.t =(Af/150).[(∆P.dA2 – ε3 )/η.H .(1-ε)2]

Af: filtreleme alanı, t: filtreleme süresi dA : equvalent çap = 6Vp/ Op Vp: Tane Hacmi Op: Tane Yüzeyi u : Suyun masse tabakasındaki geçiş hızı ε : Masse tabakası porozitesi H : Masse tabakası kalınlığı ∆P: Basınç farkı η : Süspansiyondaki sıvının (suyun) viskozitesi Parametreler: basınç farkı ~, tane çapı ~, masse tabakası

porozitesi ~, sıvının viskozitesi, masse tabakası kaınlığı

Filter pastası direncinin kalınlığına bağlı olarak değişimi

Membranlı Pompa

Vakum Strang Pres

Kamaralı Vakumlu Döner Filter Pres

Püskürtmeli Kurutucu (Spray Drayr)

PÜSKÜRTMELİ KURUTUCU KAPASİTESİ(10- 8000 l) Schulle

Püskürtmeli kurutucu kapasiteleri bir saat içinde buharlaştırdıkları su miktarı belirtilerek, ifade edilmektedir, örneğin 4000 litre (= püskürtmeli kurutucu 1 saatte 4000 kg su buharlaştırma kapasitesine sahip),. söz konusu kurutucuyla işletmenin öngördüğü koşullar altında (örneğin katı madde : su oranı 60 : 40 olan süspansiyonun % 5 nem ihtiva eden bir granül haline getirilmesi gibi) kurutulabilecek masse kapasitesi yaklaşık olarak şu şekilde hesaplanmaktadır. Elde edilecek granül tamamen kuru istenirse:

Qk = W. C1 / C2 =W.(susp katı/susp su) [kg/h] ve Qn = W. [(C1+C1.n)/(C2 – C1.n )] =W.[(susp katı+granül nemi/(susp su-granül

nemi) %5 nem ihtiva eden granül ( 95 kuruya 5 nem demek, 60kuruya 60.5/95 nem

olur) 40-(60.5/95) buhar = 36,85 kg su (60katı+ 60.5/95 nem)= 63,15 kg nemli

granül W Qn orantısından Qnemli = 4000 .63,15/36,85 = 6855 [kg/h] (granül %5 nemli olursa Qkuru=

4000.60/40 = 6000 [kg/h] ( granül tamamen kuru olursa) W: Kurutucunun su buharlaştırma kapasitesi [kg/h] (örnekte 4000),C1: Süspansiyonun % katı madde miktarı (örnekt 60)

C2: Süspansiyonun % su miktarı (örnekte 40) n: Kurutma sonrası granüldeki su : katı madde oranı (örnekte 5:95)

HIZLI BUHARLAŞTIRMA /Schulle/

1 Litre hacmindeki suyun küre şeklinde yüzey alanı 0,0484 m2 dir. Aynı miktardaki suyun çapı ~ 0,2 mm olan damlalar haline

dönüştürülmesi ile toplam 115.106 damla oluşur ve toplam alanda 14,51 m2 olur (300 kat daha fazla).

Sıcak hava (T2) ile süspansiyon sıcaklığı (T1) arasındaki yüksek sıcaklık farkı

Q= k.A.(T2-T1).t Q: Süspansiyona verilen ısı miktarı A: Isıtılan yüzey büyüklüğü k: Isı aktarma katsayısı t: Süspansiyonun, ısının etkisine maruz kaldığı süre (kalış süresi) spesifik ısı tüketimi şu şekilde hesaplanmaktadır: qt =[ (T2-Tf)/ (T2-Te)]. (CD .Te+qo) kJ/kg Q= mc∆T CD : Su buharının spesifik ısı kapasitesi 1.926 kJ/ kgK qo: Suyun buharlaşma ısısı Tf: Taze hava sıcaklığı Te: Atık gaz sıcaklığı Normal koşullarda 1 kg suyu buharlaştırmak için net ~ 2300 kJ Enerji

gerekmektedir. Kayıplar dahil edildiğinde bu miktar 3500 kJ olmaktadır.

Granül Elde Etme Yöntemleri

1-Kuru topak halindeki massenin kollergang benzeri sistemlerde ezilerek granül haline getirilmesi

2-Süspansiyon halindeki massenin püskürtmeli kurutucuda granül haline getirilmesi

3-Toz halindeki massenin sıkıştırılarak (preslenerek) granül haline getirilmesi (briketleme)

4-Toz halindeki massenin yuvarlatılıp yapıştırılarak granül haline getirilmesi (peletleme)

5-Toz halindeki massenin hava akımının etkisiyle hareket ettirilip yapışmasının sağlanarak granül haline getirilmesi

6-Toz halindeki massenin karıştırılarak granül haline getirilmesi

Biriket Elde Etme

Seramik Masse Kapsamında Ayırma İşlemleri

Hammaddelerin tane gruplarına ayrıştırılması Öğütülmüş bir süspansiyonda bulunan az miktardaki

iri tanelerin elimine edilmesi Kuru öğütme proseslerinde hedeflenen tane boyutuna

ulaşan malzemenin öğütme sisteminde çıkarılması Havanın tozdan arındırılması Atık suyun katı tanelerden ve zararlı kimyasal

bileşenlerden arındırılması Massenin metal kirliliklerden arındırılması

Genel Olarak Ayırma Teknikleri

Eleyerek-Elek sistemleri Havalı veya sulu ortamda akımın etkisiyle ayırma-

Sichter, Zyklon ve Hydrozyklon Tozu havadan ayırma sistemleri ile- Zyklon, torbalı toz

emme, elektro filtre, sulu toz ayrıştırıcılar Katı maddeyi sudan ayırma sistemleriyle-çöktürme,

arıtma Metal kirliliklerden arındırma- Manyet seperatörler

Eleme

Sichter, Zyklon ve Hydrozyklon Sistemleri

Elemede tanelerin geometrik boyutları, akımın etkisinde ise ulaşabilecekleri hız ayırmada belirleyici olmaktadır.

Tane çapı 100 – 500 μm, düşme hızı 30 – 700 cm/sn Tane çapı 30 μm olan tanelerin düşme hızı sadece 5,5

cm/sn 1 mm den büyük taneler eleme ile verimli ayrıştırılmakta 0,1 – 1 mm arası hem eleme hem akımın etkisinde ayrışt. 0.1 mm altı taneler akımın etkisinde verimli ayrıştırılmaktaAkımın etkisinde ayırmada taşıyıcı ortam su ise hydrozyklon,

taşıyıcı ortam hava ise Zyklon (basıncın etkisinde hızlandırma) veya Sichter (mekanik hızlandırma- yerçekimi etkisi) sistemleri uygulanır. Ayırma sadece belli bir boyutun altı ve üstü veya tamamen ayırma (arındırma) şeklindedir.

Kurutma- Öğütme- Ayırma

Havanın Tozdan Arındırılması

0,1 – 200 μm toz, 0,1 – 0,001 μm duman Toz oluşturan prosesler:Kuru kırma, öğütme, eleme karıştırma, torbalama, taşıma,

kuru presleme ve rötüşlemeÇalışma ortamı sağlık koşulları, çevreyi koruma ve

malzeme kaybını önleme nedeni ile toz tutma bir zorunluluk ve bir ihtiyaçtır.

Batı standartlarında: Çalışma ortamında maksimum 150 mg/m3 toz ve 5 μm boyut altı miktarı ise 5 mg/m3 ile sınırlandırılmıştır.

Temizlenecek havadaki toz oranı, toz tane boyutu, havanın sıcaklığı ve tozdan arındırma hassasiyeti, sistemin kapladığı alan, yatırım ve işletme maliyeti sistem seçiminde belirleyici olmaktadır.

Havayı Tozdan Ayırma Teknikleri

Toz ayrıştırmayı merkezkaç kuvvetinin etkisiyle yapan sistemler - Zyklon

Torbalı toz tutma sistemleri- Filtreleme Elektro filtreler - Elektrik alanının etkisinde Sulu ortamda toz ayrıştırma sistemleri - suda

çöktürme

Elektrofiltre

Atık su denetiminde kriterler

Bir atık su denetlenirken askıda katı madde miktarı (AKM), kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), Kadmiyum, Çinko ve kurşun oranları tespit edilmektedir. Tespit edilen değerlerin standartlarda öngörülen koşullara uygun olması gerekmektedir. [Maksimum miktarlar: KOİ 80 mg/lt, AKM 100 mg/lt, Pb 1 mg/lt, Cd 0.1 mg/lt, Zn 3 mg/lt].

Duruma göre kimyasal arıtmaya ilave biyolojik arıtmanında yapılması gerekebilir.

Atık Su Arıtma Akım Şeması

İşletmelerde oluşan atık suların bakılan özellikleri

Bir atık su denetlenirken askıda katı madde miktarı (AKM), kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ), Kadmiyum, Çinko ve kurşun oranları tespit edilmektedir. Tespit edilen değerlerin standartlarda öngörülen koşullara uygun olması gerekmektedir. [Maksimum miktarlar: KOİ 80 mg/lt, AKM 100 mg/lt, Pb 1 mg/lt, Kd 0.1 mg/lt, Zn 3 mg/lt].

Duruma göre kimyasal arıtmaya ilave biyolojik arıtmanında yapılması gerekebilir.

proseslerde oluşan tüm atık sular dengeleme havuzu olarak adlandırılan bir toplama havuzunda toplanmakta ve çökelmeyi engellemek amacıyla sürekli karıştırılmaktadır. Dengeleme havuzu atık su stoku oluşturmanın yanı sıra bir sonraki prosese homojen besleme yapılması açısından da önem arz eder, bundan dolayı bilhassa büyük olması gerekmektedir. Dengeleme havuzundaki atık su dalgıç pompalar vasıtası ile hızlı karıştırma tankına beslenmektedir. Burada tanelerin floklaşması için belirlenmiş oranlarda kireç, alum ve polielektrolit otomatik olarak ilave edilmektedir. Dozajlama pH değerinin sistemce sürekli ölçülmesine bağlı olarak yapılmaktadır. Katkıların hızlı karıştırıcıda reaksiyona girmesi sağlanmakta ve karışım akabinde cazibe ile yavaş karıştırma tankına ulaşmaktadır. Yavaş karıştırma tankında floklar polielektrolit ilavesiyle daha da büyümektedir. Bu şekilde yumaklaşarak çökmeye hazır hale getirilmiş karışım yine cazibe ile çökeltme havuzuna ortada dökülecek şekilde ulaşmaktadır. Burada hidrolik durgunlukta floklar alt kısımda yoğunlaşmakta. Su haznenin üst tarafına monte edilmiş bir su toplama kanalında daşarj edilmekte

Dozajlama ve kısa Mesafeli Taşımaya örnekler

Silo Boşaltma ve Seviye Ölçüm Sistemlerine Örnekler

Silo Boşaltma

Taşıma Sistemleri - Elevatörler

Taşıma Sistemleri - Burgulu

Karıştırma - Homojenleştirme

Karıştırma Sistemlerine Örnekler

Değişik Karıştırıcılar

Eirich Karıştırıcılar /Technologie der Keramik II/

Bant üzerinde aktararak karıştırma

Gaz fırın

TAŞIMA SİSTEMLERİTaşıma işlemi; hem dozajlama esnasında hemde bir prosesten çıkmış ara ürünü bir başka prosese veya stoklamaya veya stoklamadan prosese ulaştırma esnasında uygulama bulmaktadır. Değirmenden çıkan çamurun havuzlara taşınması, çamurun havuzlardan filterpreslere v.b yerlere gitmesi, püskürtmeli kurutucudan çıkan massenin silolara taşınması vb gibi.

Taşıma olayını ağırlıklı olarak dozajlama kapsamında olduğu yerde gerçekleştiren taşıma sistemlerinin yanı sıra asıl uzun mesafelerde taşıma yapan bant ve elevatör sistemleri işletme içi taşımada önemli bir rol oynamaktadır. Konveyör bantlar düz yüzeyli veya yüzeyleri bariyerlerle işlenmiş şekilde olabilmektedir. Düz yüzeyli bantlarla taşıma sadece 24º’lik açıya kadar olan eğimli konumlarda gerçekleştirilebilirken bariyerli yüzeye sahip bantlarla 50º’lik eğimlere kadar çıkılabilmektedir. Bantlar yatay taşımalara çok uygun fakat zeminden yukarıya taşıma sınırlı olmakta ve bunun için uzun yer gerekmektedir. Yüksek silolara örneğin püskürtmeli kurutucuda elde edilen granüllerin taşınmasında elevatör sistemleri devreye sokulmaktadır. Elevatörün dik bir açıyla taşıyabilme özelliği, dar bir alan içinde taşımanın gerçekleşmesini sağlamakta ve bu bakımdan önemli bir avantajı olmaktadır. Elevatörle 70º’nin üzerindeki açıya sahip eğimlerdede taşıma yapılmaktadır. Elevatör sisteminde taşıma bir tahrik sistemiyle dönderilen kapalı bir hazne içerisinde ve dikey bir vaziyette hareket eden bantın üzerine vidalanmış metal taşıyıcılarla olmaktadır.

TAŞIMA SİSTEMLERİElevatör sistemlerinde püskürtmeli kurutucu granülü taşımasında olduğu gibi taşınacak malzemenin nem ihtiva etmesi durumunda buharlaşma ve taşıma esnasında oluşan tozdan dolay çeperlere yapışma ve tıkanmalar olmaktadır. Bir aksamaya fırsat verilmemesi için yapışmaların kontrol altında tutulması gerekmektedir. Bazı proseslerde toz halindeki malzemenin taşınmasında pnömatik, süspansiyon halindeki malzemenin taşınmasında ise hidrolik taşıma yöntemleri uygulama bulmaktadır. Yoğunlukları 3 gr/cm3 ten, tane boyutları 20 mm’den küçük kuru taneler kısa mesafeler boyunca 20 m/s hızdan daha yüksek hızlarla kapalı borular içinde hava akımı ile taşınabilmektedir. Katı madde yoğunluğunun taşıyıcı ortam yoğunluğuna oranı yaklaşık 2000:1 dolaylarındadır. Taşıma işlemi prensip olarak basınç veya vakum etkisinde olmaktadır. Bir yerdeki malzemenin taşınarak değişik noktalara ulaştırılması durumunda basınçlı havanın değişik noktalarda bir yere toplama, toz emme sistemlerinde olduğu gibi emiş etkisinde yapılmaktadır.  Çekme eğilimi düşük süspansiyonlar boru sistemleri içerisinde 2-4 m/s hızlarla uzun mesafelere dahil taşınabilmektedir. Burada katı madde yoğunluğunun taşıyıcı ortam yoğunluğuna oranı 2:1 ile 3:1 arasında değişmektedir. Sır hazırlamada sırlama bantlarına taşıma işlemleri bazı işletmelerde hidrolik yöntemlerle olmaktadır. Genelde tercih edilmemesinin en önemli nedenleri çökmeler ve temizleme ile oluşabilecek sır kayıplarıdır.

TAŞIMA SİSTEMLERİ

Dozajlama maksatlı kullanılan taşıma ve besleme sistemleri şu şekilde sıralanabilir:

Tekneli besleyiciler-BeşigerSıyırıcılı döner tabla besleyicilerHücreli, walz besleyicilerVibrasyonlu besleyicilerŞinekeli (burgulu-şipiral) besleyiciler

Taşıyıcı Tipleri  A. Sonsuz Mekanik Taşıyıcılar

1. Bantlı Taşıyıcılar : Yatay bir taşıma yapılır. Düz yüzeyli 24 , bariyer yüzey 50 eğim. Düzenli taşıma, düşük spesifik enerji tüketimine sahiptirler. Hızları 3 m/sn civarındadır. Bant genişliği 10 cm dir. Bu tip bantlar kaba haldeki hammadde taşınmasında kullanılır. Örneğin beşigerde tartılan maddenin değirmene taşınması.  2. Elevatör Taşıyıcılar : Hafif yatay taşıma veya dik taşıma yapar. Prensip olarak bir lastik bant üzerine metal kovalar vidalanmıştır. Fazla bir yere ihtiyaç kalmadan taşıma işlemleri gerçekleşir.

Elevatör Taşıyıcılar

Taşıyıcı Tipleri

B. Taşıma İşleminin Olduğu Yerde Gerçekleştirilen Mekanik Taşıyıcılar 1. Burgulu (Spiral) Taşıyıcılar : Kuru madde taşınmasında kullanılır. Tekne şeklindeki bir haznenin içinde spiral vardır. Sistem tamamen kaplanarak tozlanma engellenebilir. Düzenli taşıma yapar. İnce ve orta taneler taşınır.  2. Titreşimli Taşıyıcılar : Kuru masse taşınır. Çok ince ve çok iri taneler hareket ettirilebilir. Makinalara besleme yaparken ve makinadan malzeme alırken kullanılır. İyi ayarlanabilme özelliğine sahiptir. İnceden iriye kadar tüm taneleri taşıyabilir. Düzenli taşıma miktarı sağlar.

Burgulu Taşıyıcılar

Taşıyıcı Tipleri

C. Kısa Mesafeli Taşıyıcılar 1. Walz ve Hücreli Tekerlek Besleyiciler2. Döner Tabla Dağıtıcı ve Besleyiciler3. İticili Besleyiciler Eğimli İtme Çubuklu Raylı Vagon

Taşıyıcı Tipleri

D. Hidrosiklon ve Pinomatik Taşıyıcı Sistemleri Hidrosiklon’da katı madde miktarı 2:1 ve 3:1 oranındadır. Uzun mesafeli taşımalarda kullanılır. Taşınabilir malzeme çökmesi az çamur ve süspansiyonlardır. Pinomatik taşıyıcılarda katı madde yoğunluğu 2000-1’dir, taşıma mesafesi sınırlıdır.

Taşıyıcı Tipleri

Bir plastik masse bir süre bekletilirse plastik özelliği iyileşir. Bu nedenle plastik masseler bir süre silolarda bekletilir.

Plastik massenin silodan boşaltılması: Silonun taban kısmı yavaş yavaş döner. Altta spiral taşıyıcı vardır. Bu taşıyıcı ile bantlara verilir. Boşaltma esnasında silonun başka prosese götürülmesi için silo ağzına burgulu taşıyıcı oluşturuluyor. Hem hammadde hareket ediyor hem de boşaltma yapılıyor. Burgulu taşıyıcı silonun zeminini oluşturuyor. Silonun boş veya dolu olduğunu her zaman üst taraftan bakarak görmek pratik değildir.

Izgara elektrik etkisine maruz bırakılarak silonun boşaltılması sağlanır. Spiral taşıyıcı sayesinde spiraller vasıtasıyla boşaltılır.

Yükseklik kontrolü için bir taraftan dalga gönderiliyor, bir taraftan alınıyor. Böylece silonun üstü ve doluluğu hakkında yorum yapılabiliyor.