Eskişehir Alpu Bölgesi altere manyezit (magnezyumlu kil) kaynağından magnezyum türevlerinin elde edilmesi

Abstract

Magnezyum, en bol bulunan altıncı elementtir ve yer kabuğunun toplam kütlesinin %2'sini oluşturur. Sadece kimyasal bileşiklerde bulunan ve genellikle karbonat ve oksit formlarında bulunan bir metaldir. En önemli mineral formları manyezit (MgCO3), dolomit (MgCO3.CaCO3) ve karnalittir (KCl.MgCl2∙6H2O). Farklı kaynaklardan çeşitli yöntemlerle elde edilen magnezyum metali endüstride önemli bir yere sahiptir. Türkiye'de yaklaşık 16 milyar ton dolomit ve 110 milyon ton manyezit rezervi bulunmaktadır. Bu çalışmanın amacı, Eskişehir'de atıl olarak bulunan magnezyum kil hammaddesinin çeşitli magnezyum bileşikleri üretimi için kullanımını araştırmak ve böylece sanayiye ilgili hammadde için kimyasal bir proses önermektir. Magnezyum, alüminyum ve demirden sonra yaygın olarak kullanılan üçüncü yapısal metaldir. Günümüz teknolojisinde hem metal hem de bileşik olarak önemli bir yere sahiptir. Magnezyum metali, bolluğu, hafifliği ve alaşımlanması kolay olması nedeniyle otomotiv, havacılık ve askeri endüstrilerdeki bileşenler için büyük bir potansiyele sahiptir. Magnezyumun önemli mekanik özelliklerinden dolayı daha popüler olması beklenirken, elde edilmesindeki zorluklar nedeniyle geri planda kaldığı görülmektedir. Magnezyum üretimi için altı hammadde kaynağı vardır: manyezit, dolomit, bischofit, karnalit, serpantin ve deniz suyu. Bu kaynaklar magnezyum içeriği, üretim yöntemleri ve kökenleri bakımından farklılık gösterir. Bunlar arasında en yaygın olarak kullanılan Mg metal cevherleri dolomit ve manyezittir. Manyezit, dolomitten daha fazla Mg içeriğine sahiptir, ancak büyük manyezit yatakları coğrafi olarak sınırlıdır. Manyezit minerali teorik olarak %52.3 CO2 ve %47.7 MgO içerir ve magnezyum ve bileşiklerinin üretimi için birincil kaynaktır. Öte yandan, bu mineral, herhangi bir önemli tortuda doğrudan kullanılabilecek kadar saf halde neredeyse hiçbir zaman oluşmaz. Cevherleri, çoğunlukla diğer karbonatlar, silikatlar ve oksitler olmak üzere çeşitli gang mineralleri içerir. Dünya manyezit kaynaklarının 12 milyar tonun üzerinde olduğu tahmin edilmektedir ve esas olarak Çin, Rusya, Kuzey Kore, Avustralya, Slovakya, Brezilya, Türkiye, Hindistan ve Kanada'da bulunmaktadır. Önemli miktarda dolomit ve manyezit rezervi olmasına rağmen, Türkiye'de 2016 yılından önce magnezyum metali üretilmiyordu. Manyezit genellikle doğal hali yerine kalsine edilerek MgO'ya dönüştürülerek kullanılmaktadır. Manyezitin kalsinasyonu ve elde edilen ürünün reaktivite derecesi teknolojik açıdan önemlidir. Metalik magnezyum üretiminde kullanılacak manyezitin de kalsine edilerek saflaştırılması gerekir. Böylece malzeme magnezyum açısından zenginleştirilmiş olur. Manyezit, kalsinasyon işlemi sırasında CO2 ve H2O kaybettiği için gözenekli bir yapıya sahiptir ve kalsine manyezitin özgül ağırlığı 1,3 ile 1,9 g/cm3 arasındadır. Dünyadaki manyezit ve manyezit ürünleri kimyasal içerik, CaO/SiO2 oranı, kütle yoğunluğu, kristal yapısı açısından değerlendirilmekte ve fiyatlandırılmaktadır. Kalsine bazda %93,5'ten fazla MgO içeren cevherler değerli hammaddeler olarak kabul edilir. Bu tez çalışmasında, Esan Eczacıbaşı Endüstriyel Hammaddeler San. Tic. A.Ş. Firması'nın Eskişehir ili Alpu ilçesi Ağapınar Köyü'nde atıl vaziyette bulunan magnezyumlu kil hammaddesinin magnezyum bileşikleri üretiminde kullanılmasının araştırılarak, ilgili hammaddenin sanayiye kazandırılması amaçlanmıştır. Temel amaç, bu bölgeden elde edilen magnezyumlu kil hammaddesinin, başta kalsinasyon olmak üzere farklı kimyasal yöntemler kullanılarak magnezyum kaynağı olarak kullanılıp kullanılamayacağının araştırılmasıdır.