Mermer sanayi atıklarından yapay kalsiyum silikat üretiminde aşırı öğütmenin etkilerinin seramik malzemeler üzerinde araştırılması

Bu tezde, mermer işleme sanayi atık çamurlarından sağlanan kalsiyum karbonat (CaCO3) ve kuvars kumundan sağlanan kuvars (SiO2) kullanılarak, kalsiyum silikat minerallerinden birisi olan vollastonitin (CaSiO3) ısıl işlemle yapay olarak üretilmesi üzerinde durulmuştur. Atık mermer tozunun vollastonit oluşturmak üzere kuvars kumu ile birlikte kavrulması işleminden önce her iki hammaddenin bir arada aşırı sürelerde öğütülmesinin vollastonitin oluştuğu sıcaklık üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Mermer işleme sanayi atık depolama alanlarından sağlanan beyaz renkli mermer tozları, farklı stokiyometrik oranlarda kuvars kumuyla karıştırılmış ve karışımlar bilyalı jet değirmen kullanılarak çeşitli sürelerde öğütülmüşlerdir. Elde edilen öğütülmüş karışımlar, tane boyu dağılımı analizi (PSD), X-ışınları kırınım difraktometrisi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM ve EDX), termal gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel termal analiz (DTA) gibi çeşitli fiziksel ve fizikokimyasal analiz yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiş ve bulunan sonuçlar öğütülmemiş karışımların özellikleriyle karşılaştırılmışlardır. Öğütülmemiş ve öğütülmüş karışımlar 900°-1200°C aralığında çeşitli sıcaklıklarda kavrularak çok sayıdaki karışım örneği için mermer tozundaki CaCO3'dan CaO oluşturma sıcaklıkları ve CaO'un kuvars kumundaki SiO2 ile sinterleşerek CaSiO3 oluşturma sıcaklıkları, aşırı miktarda XRD analizleri uygulanarak belirlenmiştir. Elde edilen kavurma ürünleri özellikle XRD ve SEM kullanılarak karakterize edilerek vollastonit içerikleri ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca, üretilen yapay vollastonitin geleneksel yer karosu seramiklerindeki davranışı, doğal vollastonitle karşılaştırmalı olarak ortaya çıkarılmıştır. Ağırlıkça %5-20 aralığında çeşitli miktarlarda yapay vollastonit eklenen geleneksel yer karosu seramik çamurları 1000°-1200°C aralığında çeşitli sıcaklıklarda pişirilmiş; elde edilen seramiklere, su emme analizi, pişme küçülmesi analizi, renk değeri ölçümü, ısıl genleşme davranışı, mineralojik faz analizi, mikroyapı karakterizasyonu, otoklav testi ve asit ve baza dayanım testi gibi çok çeşitli testler uygulanmıştır. Üretilen yer karosu seramik tabletleri ayrıca sırlanarak yeniden pişirilmiş ve sır tutma özellikleri saptanmıştır. Böylece, üretilen vollastonit ve diğer kalsiyum silikat katkılarının yer karolarının teknik özellikleri üzerindeki etkileri karşılaştırmalı olarak ortaya çıkarılmıştır. Bu tezde gerçekleştirilen çalışmaların sonucunda, kavurma işlemi öncesinde gerçekleştirilen aşırı öğütme işleminin mermer atık tozu ve kuvars kumu kullanılarak vollastonit üretiminde mermer tozundaki CaCO3'tan CaO oluşum sıcaklığında ve CaO ile SiO2 nin sinterleşme sıcaklığında düşüşe yol açacak kadar bir mekanik aktivasyona neden olduğu belirlenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Mermer atıkları, aşırı öğütme, mekanik aktivasyon, yapay vollastonit, seramik malzeme