Manyezit Nedir? Kullanım Alanları Nelerdir

Manyezit cevheri, magnezyum ve bileşiklerinin üretiminde kullanılan önemli bir cevherdir. Formülü MgCO3 olup trigonal ve hegzagonal kristal yapılarına sahiptir. Manyezit cevherinin kimyasal bileşiminde teorik olarak %52.3 CO2, %47.7 MgO ve çok düşük bir miktarda Fe2O3 bulunmaktadır.

Doğada magnezyum elementi içeren 60’tan fazla mineral bulunmasına rağmen bunlardan sadece birkaç tanesinin ticari önemi bulunmaktadır. Bu fazlardan en önemlisi ve magnezyum kaynağı olarak kullanılan faz manyezit (MgCO3) olup, yaklaşık olarak %28,8 Mg, %14,3 C ve %56,9 O veya %47,8’lik MgO %52,2 CO2 ‘den oluşur ve önemli bir endüstriyel mineraldir. Kalsine edilerek magnesia (MgO) dönüştürülen manyezit bu ürünün kaynağını teşkil eder. Önemli karbonat minerallerinden biri olan manyezit fazının yukarıda verilen ana bileşenlerin yanında kristal yapısında önemli miktarlarda Si, Al, Fe vs. türü elementler de bulunabilir. Magnezyum elementi kendi minerallerinin yanında deniz, tuzlu ve acı göl sularında da önemli miktarlarda bulunmakta olup özellikle metalik magnezyum elde edilmesi için önemli bir diğer kaynağı oluştururlar.

Manyezit mineralinin önemli fiziksel özelikleri şunlardır:

•Renk: kimyasal içerik ve renklendirici elementlerin varlığına bağlı olarak beyaz (saf), gri, sarı veya kahverenginde,
•Parlaklık: camsı (vitröz),
•Kristal şekli: trigonal,
•Dilinim: üç yönde mükemmel,
•Kırılma: konkoidal,
•Sertlik: 3,5–4,5,
•Yoğunluk: 3,0 g/cm3,
•Çizgi rengi: beyaz,
•Beraber bulunan mineraller: kalsit, dolomit, aragonit, stronsiyanit ve serpantin,
•Diğer karakteristik özellikleri: sadece sıcak seyreltik hidroklorik asitle tepkime verir,
•Arazideki ayırt edici özeliği: konkoidal kırılma, karnabahara benzer görünümü ve asitle reaksiyonu.

Manyezitin endüstrideki kullanımı içerdiği Fe, Ca, Al ve Si gibi bileşenlerin miktarına bağlıdır. Doğada özellikle Mn, Fe ile Mg elementlerinin iyon yarıçapları (0,83 ve 0,75 Å) birbirine yakın büyüklükte olmasından kaynaklanan bir beraberlik söz konusudur. Manyezit yataklarında MgCO3 oluşumu esnasında sıkça değişik miktarlarda demir içeren ferroan manyezit mineralleri olarak isimlendirilen Breunnerit (Mg, Fe)CO3, Mesitinspat (Mg, Fe)CO3, Pistomeisit (Mg, Fe)CO3 fazlar ile sadece demir içeren Siderit (FeCO3) bulunmaktadır. Ayrıca bazı ince (kripto) kristalin veya kaba taneli cevherleşmelerde Hematit (Fe2O3) mineraline ince kırmızı pigmentler şeklinde rastlanılır ki, bu durum cevherleşme esnasında ve cevherleşmeyi sağlayan çözeltilerin oksitleyici karakterde olan bir ortamda meydana geldiğine işaret eder. Manyezitin kristal yapısına Ca elementinin girmesi iyon yarıçapı farkı nedeniyle imkânsızdır ancak bazen hammaddenin analizlerinde Ca, Si ve Al elementlerine rastlanılır. Bu bileşenler ve miktarları büyük bir olasılıkla manyezitle beraber oluşan veya bulunan Dolomit, Kuvars, Kalsedon, Talk ile Kil minerallerinden kaynaklanmaktadır.

Manyezit Kullanım Alanları

Manyezit minerali ve bundan oluşan jeolojik malzemenin ham olarak kullanımı yok denecek kadar azdır. Manyezit genellikle magnezyum oksitte (magnesia: MgO) dönüştürülerek kullanılır ve bu dönüşüm hammaddenin değişik ısılara maruz bırakılmasıyla yapılır. Bunlardan birincisi kostik kalsine manyezit (CCM, caustic calcined magnesia) olarak adlandırılan türüdür.

Bu malzemenin üretimi için belirli tane boyutuna getirilmiş ham manyezit 700 ile 1050 °C arasındaki ısılara maruz bırakılarak elde edilir. Bol gözenekli ve reaktif olan bu ürün atık suların ve baca gazlarının (kükürt giderme işlemi) temizlenmesinde kullanılır. 1000-1500°C deki ısıl işlemlere tabi tutularak elde edilen kostik kalsine manyezit biraz daha az gözenekli, daha yoğun ve daha az reaktiftir. Ham manyezitin 1600 ile >2000°C ısıtılması ile sinter manyezit (Sinter magnesia veya DBM dead burned magnesia) elde edilir. Ham veya daha önce sinter manyezite dönüştürülen malzemenin elektrik ark fırınlarında 2800°C’den daha yüksek ısılarda eritilmesiyle elde edilen ürün ise eritilmiş manyezit (FM, fused magnesia) olarak isimlendirilir.

Magnesia ürünün en önemli özellikleri sırasıyla:

• Yüksek ergime sıcaklığına sahip olma (2800°C),
• Bazik cüruflardan etkilenmeme veya kimyasal reaksiyona girmeme,
• Yüksek termal iletkenliğe sahip olma,
• Yüksek termal genleşme katsayısı (13,5*10-6 / °C) sahip olma
• Düşük termal şok direnci göstermedir.

Değişik ısıl işlemlerden geçirilerek elde edilen manyezitin %80’den fazlası demir çelik, çimento ve cam sanayide kullanılan fırınların astarlanmasında (refrakter malzeme ısıya dayanıklı tuğla ve çimento) tüketilir. Bunun dışında Mg-metali Al, Ti elementleriyle beraber hafif metal alaşımların elde edilmesinde tüketilir. Bu iki önemli alan dışında çimento (sorel çimentosu), kâğıt, lastik, plastik, gıda, gübre, kozmetik ve farklı kimyasalların elde edilmesinde de ısıl işleme tabi tutulmuş manyezit kullanılmaktadır. Ayrıca son yıllarda havaya salınan SOx gazlarının desülfürüzasyon ve endüstrileşme sonucu ortaya çıkan baca gazlarının neden olduğu asidik toprakların pH’nın bazikleştirilmesinde de yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Bu tür uygulamaların dışında işlem görmüş olan manyezit son yıllarda endüstrinin ürettiği atık suların temizlenmesinde de kullanılmaktadır. Ülkemizde hem kriptokristalin(jel) hem de iri kristalli (spatmagnesite-sedimanter) cevherleşmeleri bulunmaktadır. Sedimanter tip yataklar Denizli ili sınırları içerisinde bulunurken, cevherleşmelerin büyük bir kısmını oluşturan jel tipi yataklar Konya, Kütahya, Eskişehir, Balıkesir, Bursa, Bilecik, Ankara, Mersin ve Erzincan’da yer almaktadırlar. Konya, Kütahya ve Eskişehir üçgenindeki yataklar hem rezerv açısından hem de kalite açısından (düşük Fe, Si, Ca ve Al içerikli) özellikle sinter manyezit, örneğin bazik fırın tuğlası ve harç üretimi (refrakter malzeme) için uygun özelliktedirler. Doğada değişik şekillerde cevherleşmeler oluşturan manyezit maden yatağında delme ve patlatma yöntemiyle belirli bir boyuta getirildikten sonra, ilk aşamada elle ayıklama (tavuklama ve triyaj) şeklinde zenginleştirilir. Küçük tane boyutuna sahip olan ham manyezitin yan kayacı oluşturan demir içerikli (serpantin vs.) minerallerden ayırma işlemi ise genellikle kuru veya yaş manyetik seperatör yardımı ile gerçekleştirilir.

Doğada Manyezit minerali dışında önemli miktarda Mg elementi içeren mineraller bulunmaktadır. Bunlardan en önemlileri sırasıyla Dolomit CaMg(CO3) agrega, kimya endüstrisinde; Brusit Mg(OH)2 kostik ve sinter manyezit üretiminde; Olivin (Mg, Fe)2SiO4 ısı depolayıcı ürün ile refrakter sanayinde; Talk Mg3Si4O10(OH)2 kozmetik, kâğıt ve plastik sanayinde kullanılan diğer minerallerdir. Manyezit mineralinin veya hammaddesinin önemli kullanım alanları topluca aşağıdaki şekilde verilmiştir.