Doğal fosfatın (Apatit) sıcaklığa bağlı kristalizasyon ve cao serbestleşmesi

Apatit kristallerinin sentezlenmesi son zamanlarda önemli araştırma konusudur. Apatit yapısında birçok anyon ve katyon atom yer alabilmektedir. Bu özelliğiyle birçok alanda kullanım potansiyeli bulunmaktadır. Bu çalışmada Mazıdağı (Mardin) bölgesinde doğal oluşmuş apatitin termal analizlerle belirlenen kritik sıcaklıklarda tek kademe ve iki kademeli sinterlenmesiyle gelişen fazlar incelenmiştir. Gelişen fazların dönüşümü incelenerek serbest CaO (kireç) ile apatitin serbestleşme sıcaklığının belirlenmesi, apatitle bulunan safsızlıkların yıkamayla uzaklaştırılması amaçlanmıştır. Apatitin mineralojik, termal, optik, mikroyapısal, moleküler özellikleri belirlenmiştir. Belirlenen sıcaklıklarda sinterlenerek kristalleşme derecesi, kristal boyutu, kafes parametreleri hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, doğal apatit plaka şekilli, aglomera olmuş yuvarlak tanecikler halindedir. Apatit seramik malzemelerde %28 P2O5 içeriğiyle iyi bir fosfat kaynağıdır. Apatit A-tip ve B-tip karbonatlı yapıyla beraber klor, flor ve hidroksil apatit yapıları da içermektedir. Apatitin yanında kalsit, kuvars gang mineral olarak bulunmaktadır. Doğal apatitin kristalleşme derecesi 0,78 ve a-ekseni 9,363Å, c-ekseni 6,878Å belirlenmiştir. Apatitin ayırt edici (211) ve (112) düzlemlerinin pikleri doğal apatitte üstüste iken 850°C sonrasında (112) düzleminin piki belirgin hale gelmektedir. Apatitin 1085°C üzerinde genleştiği, bu sıcaklık üzerinde apatitin sinterlenmesinde katı hal sinterlemesi yerine basınç altında sinterlemeyle yüksek relatif yoğunluğun sağlanabileceği belirlenmiştir. Apatit 1085°C'de 0,92 oranıyla en yüksek kristalleşme derecesinde gelişmiştir. Apatitin 1150°C'de sinterlenmesiyle çubuksu 20µm kristaller gelişmiştir. Kristallerin en/boy oranı 7-10:1 ölçülmüştür. Sinterlenen apatitin latis parametreleri azalmış, kristalleşme derecesi %10 artmıştır. Serbest kirecin 1150°C'de en fazla oranda serbestleşebildiği tespit edilmiştir. Yıkamada batan kısımdaki apatitin c-ekseni 6,85-6,91Å ve a-ekseni 9,31-9,39Å belirlenmiştir. Yüzen kısımdaki kalsitin a-ekseni 5Å, c-ekseni 17Å tespit edilmiştir. Apatitle beraber bulunan kalsitin sinterlenerek CaO (kireç) yapısında yıkanması ile apatitten ayrılabildiği tespit edilmiştir.