close

Enter

Log in using OpenID

ankara üniversitesi bilimsel araştırma projesi kesin raporu istanbul

embedDownload
ANKARA ÜNİVERSİTESİ
BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ
KESİN RAPORU
İSTANBUL – ŞİLE CİVARINDAKİ KUVARS KUMLARININ
İNCELENMESİ ve EKONOMİK ÖNEMİNİN
DEĞERLENDİRİLMESİ
Proje Yürütücüsünün İsmi
Prof. Dr. Şükrü KOÇ
Yardımcı Araştırmacıların İsmi
Adil Yasin BAŞTUĞ
Halil ÇELİK
Proje Numarası
12Ö4343009
Başlama Tarihi
17.04.2012
Bitiş Tarihi
17.10.2013
Rapor Tarihi
13.01.2014
Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri
Ankara - 2013
i
İçindekiler
I.
PROJENİN TÜRKÇE VE İNGİLİZCE ADI VE ÖZETLERİ.................................................... 1
II.
AMAÇ VE KAPSAM ..................................................................................................... 4
1.
GİRİŞ ........................................................................................................................... 4
1.1.
Çalışmanın Amacı ............................................................................................... 4
1.2.
Çalışma Alanının Tanıtılması ............................................................................... 4
1.3.
Kuvars Kumlarının Kullanım Alanları .................................................................. 5
1.4.
İşletme Yöntemleri ............................................................................................. 6
III.
MATERYAL VE YÖNTEM ......................................................................................... 7
2.
BÖLGESEL JEOLOJİ ..................................................................................................... 7
3.
ARAZİ ÇALIŞMALARI ................................................................................................... 9
4.
BÖLGEDEKİ SİLİS KUMU İŞLETMELERİNİN TANITIMI VE İŞLEYİŞİ ............................. 14
IV.
ANALİZ VE BULGULAR .......................................................................................... 18
5.
MİNERALOJİK VE PETROGRAFİK ÇALIŞMALAR......................................................... 18
6.
JEOKİMYA ................................................................................................................. 21
V.
SONUÇLAR VE ÖNERİLER ......................................................................................... 28
VI.
KAYNAKLAR .......................................................................................................... 30
VII.
EKLER .................................................................................................................... 31
i
Şekiller Dizini
Şekil 1. Çalışma alanı yer bulduru haritası ....................................................................... 5
Şekil 2. Bölgenin jeoloji haritası ve kuzey-güney doğrultulu enine kesit ....................... 8
Şekil 3. Ba değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık ............................... 23
Şekil 4 Rb değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık. ............................... 23
Şekil 5. Zr değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık ................................ 24
Şekil 6. Ni değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık ............................... 24
Şekil 7. Sr değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık ................................ 25
Tablo Dizini
Tablo 1. Şile bölgesindeki kum örneklerinin ana oksit kimyasal sonuçları.................... 21
Tablo 2. Şile bölgesindeki Kumların eser element ve bazı nadir toprak element sonuçları
......................................................................................................................................... 22
Tablo 3. Bölgeden alınan kum örneklerinin XRF analiz sonuçları. ............................... 26
Tablo 4. Cam Sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar. .................. 26
Tablo 5. Refrakter sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar. ........... 27
Tablo 6. Döküm sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar................ 27
Fotoğraf Dizini
Foto 1. Riva formasyonuna ait altere andezit volkanitleri ................................................ 9
Foto 2. Kısmen altere olmuş sert volkanitler. ................................................................. 10
Foto 3. Altere andezitler.................................................................................................. 10
Foto 4. Altere andezitler.................................................................................................. 11
Foto 5. Kırmızı renkli kumtaşlarının uzaktan görünüşü. ................................................ 11
Foto 6. Kumtaşı birimleri içerisindeki kum topları......................................................... 12
Foto 7. İshaklı formasyonuna ait mostralar. ................................................................... 12
Foto 8. Kömürlü seyiveler ve radyolarit. ........................................................................ 13
Foto 9. Beyaz renkli kuvars kumları. .............................................................................. 13
Foto 10. Beyaz renkli kuvars kumları ............................................................................. 14
Foto 11. Kil ocağı............................................................................................................ 14
ii
Foto 12. Kuvars kumu üretiminde kullanılan elek sistemi. ............................................ 15
Foto 13. İşletmeden genel görünüm. ............................................................................... 15
Foto 14. Kum topları. ...................................................................................................... 16
Foto 15. İçerisinde organik maddenin bulunduğu bölge................................................. 16
Foto 16. Kuvars kumlarının nakliyesi ............................................................................. 16
Foto 17. Cam sanayi için hazırlanmış kuvars kumu örneği ............................................ 17
Foto 18. Kumtaşı el örneği ve ince kesit görüntüleri. ..................................................... 18
Foto 19. Kumtaşı el örneği ve ince kesitleri. .................................................................. 19
Foto 20.ŞL-11 numaralı kumtaşı el örneği ve ince kesitleri. .......................................... 20
iii
I.
PROJENİN TÜRKÇE VE İNGİLİZCE ADI VE ÖZETLERİ
İstanbul – Şile Civarındaki Kuvars Kumlarının İncelenmesi ve Ekonomik
Öneminin Değerlendirilmesi
ÖZET
İstanbul – Şile ve çevresinde (Yeşilvadi, Sofular, Avcıkoru, Kızılca, Karakiraz
Bölgeleri) bulunan kuvars kumlarının özellikleri araştırılarak bunların ekonomik
değerleri ve kullanılabilecek sektörler hakkında bir çalışma yapılmıştır. Arazi
çalışmalarında alınan örnekler bir dizi mineralojik – petrografik ve jeokimyasal
analizleri yapılmıştır. Kuvars kumları her sektör için belirli bir bileşime sahip olmak
zorundadır. Yapılan çalışma sonuçlarına göre kuvars kumunun endüstriyel hammadde
olarak kullanımını belirleyen parametreler olan SiO2, Fe203, AI2O3, MgO, CaO, Cr2O3
Na2O,K2O, TiO2 oranları değerlendirilmiştir. Ayrıca, arazi çalışmalarında kuvars
kumuna kaynak olabilecek kayaçlar incelenmiştir. Şile bölgesindeki yapılan çalışmalar
sonucu kuvars kumlarının kaynağı kuvarsça zengin kumtaşlarıdır. Kumtaşı örnekleri,
eser element jeokimyasından yararlanılarak iki farklı gruba ayrılmıştır. Birinci grupta
Rb, Sr, Ba ve Ni yüksek, Zr düşük değerler gösterirken; ikinci grupta Rb,Sr, Ba ve Ni
düşük, Zr ise yüksek değerler göstermektedir. Bu belirgin farklılık iki ayrı kaynağı işaret
etmektedir. Ni yüksek olması, birinci grubun utlrabazik-bazik karakterli kayaçlardan
türeyebileceğini; ikinci grubun Zr değerinin yüksek olması granitik kökenli kayaçların
kaynak kaya olabileceğini göstermektedir. Çalışma alanındaki kuvars kumlarının cam
sanayi için uygun olmadığı ancak döküm, refrakter ve silis kumu kullanılan diğer
sanayiler için uygun değerlere sahip olduğu sonucuna varılmıştır.
1
INVESTIGATION OF QUARTZ SAND AND ASSESSMENT OF ECONOMIC
IMPORTANCE AROUND ISTANBUL-SILE
ABSTRACT
The geologic properties of quartz sands, located in around İstanbul-Şile (Yeşilvadi,
Sofular, Avcıkoru, Kızılca, Karakiraz Regions), have been investigated in terms of
economical
potential
for
industrial
usage.
Mineralogical-petrographical
and
geochemical analyses have been carried out for the samples from that regions. In
generally quartz sands have to be certain composition for economic importance.
In addition to field observations of resorce rocks for quartz sands, the SiO2, Fe203,
AI2O3, MgO, CaO, Cr2O3 Na2O,K2O, TiO2 parameters of the sands have been
evaluated for industrial rawness. Field observations and geochemical studies reveal that
the resource of quartz sands is sandstones which are rich in quartz minerals. Using the
trace element geochemistry sandstones are divided into 2 groups. While Rb, Sr, Ba Ni
results are relatively high in the first group, Zr is low; in contrast to that Rb, Sr, Ba Ni
results are lower, Zr is higher in the second group. This significant difference indicates
that 2 types of resource rock. The higher Ni values come from a basic or ultrabasic rock
type in the First group, the higher Zr content in the second group indicates that granitic
rock type resource. According to both field observations and geochemical results Quartz
sands in the study area are not suitable for glass industry, but they may be suitable for
casting and refractory industry.
2
KATKI BELİRTME VE TEŞEKKÜR
Proje kapsamında yapılan bu çalışmada desteğini esirgemeyen proje yürütücüsü ve
Mühendislikte Projelendirme dersi danışmanı Prof. Dr. Şükrü KOÇ hocama; Bu
çalışmada bana yardımcı olan başta Dr. Koray SÖZERİ ve Araş. Gör. Nihal ÇEVİK
hocalarıma ve Gemoloji Araştırma Grubu arkadaşlarımdan Halil ÇELİK, Ezgi
GÜLLÜ, Türkan AKÇALAR ve Özgür YEDEK’e katkılarından dolayı teşekkür
ederim.
3
II.
AMAÇ VE KAPSAM
1. GİRİŞ
1.1. Çalışmanın Amacı
Mühendislikte projelendirme dersi kapsamında yapılan bu çalışma Ankara Üniversitesi
Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) tarafından desteklenen 12Ö4343009 nolu adlı
öğrenci odaklı projedir. İstanbul – Şile ve çevresinde (Yeşilvadi, Sofular, Avcıkoru,
Kızılca, Karakiraz Bölgeleri) bulunan kuvars kumlarının mineralojik-petrografik ve
jeokimyasal özellikleri araştırılarak bunların ekonomik değerleri ve kullanılabilecek
sektörler hakkında bir çalışma yapılması amaçlanmıştır (Şekil 1). Yapılan arazi
çalışmalarında kuvars kumuna kaynak olabilecek kayaçlar incelenmiştir.
1.2.Çalışma Alanının Tanıtılması
Şile, İstanbul iline bağlı bir ilçedir. Marmara Bölgesi'nin kuzey doğusunda, Karadeniz
kıyısındadır. Doğuda Kandıra, güneydoğuda Derince ve Körfez, güneyde Pendik ve
Gebze, güneybatıda Çekmeköy ve batıda Beykoz ilçeleriyle çevrilidir (Şekil 1).
Kocaeli Yarımadasının Karadeniz kıyısında yer alan ilçenin, Doğusunda Kandıra,
Güneyinde Gebze, Batısında Beykoz ve Çekmeköy, Kuzeyinde ise Karadeniz
bulunmaktadır.
Rakımı 126 metre olan Şile'nin yüzölçümü 755 km²'dir. İlçenin yüzölçümünün %79'u
orman, %10'u tarım alanı, %11'i diğer alanlardan oluşmaktadır. Hafif kıvrımlı küçük
köy ve doğal plajların yer aldığı 60 km'lik sahil şeridine sahiptir. Göksu, Şile Kabakoz
ve Yeşil Çay önemli akarsulardır.
4
Kızılc
Şekil 1. Çalışma alanı yer bulduru haritası
1.3.Kuvars Kumlarının Kullanım Alanları
Kuvars kumları birçok alanda kullanılan önemli bir endüstriyel hammaddedir. Kuvars
kumu; perlit, pomza, ve diyatomit gibi minerallerle birlikte, yalıtımlı hafif yapı
malzemeleri adı altında gruplandırılmaktadır. Özellikle cam sanayi, döküm endüstrisi,
yapı endüstrisi (inşaat sanayi), boru imalatı, yüzey temizleme malzemesi (Rasplama),
tekstil, kumlama, patinaj kumu, kimya sektörü çeşitli spor alanlarında, ayrıca suya
herhangi bir kimyasal salınım yapmaması nedeniyle, arıtma tesisleri (Filtreleme)’nde
kullanılmaktadır.
5
Kullanım alanlarını belirleyen parametreler ise SiO2, Fe203, AI2O3, MgO, CaO, Co,
Cr, As, P2O5 miktarları ve endüstrilerin gereksinimlerine uygun fiziksel özelliklerdir.
Ülkemizde yardımcı malzeme olarak kullanılan kuvars kumu yıllık tüketimi 1.000.000
ton civarındadır (Kurşun ve İpekoğlu 1995).
Hammaddeden
beklenen
özellikler
teknolojideki
değişmeler
paralelinde
de
değişmektedir. Özellikle fırınlarda, birim alanda çekilen cam miktarının arttırılması,
kum gibi zor eriyen hammaddelerde ince tane miktarı arttırılmaksızın iri tanelerin
önemli miktarlarda azaltılmasını gerektirmiştir. Bunun yanı sıra, şekillendirme
yöntemlerindeki
hız
artışı,
daha
homojen
camı
gerektirmekte,
dolayısıyla
hammaddelerin kimyasal kompozisyonlarındaki pozitif farklılaşma limitleri giderek
daralmaktadır.
1.4.İşletme Yöntemleri
Şile bölgesinde bulunan kuvars kumu işletmelerinin tamamı açık işletme olarak
çalıştırılmaktadır. İşletmeler kuvars kumlarının çıkarılması ve eleme işlemlerini yaparak
arzu edilen boyutlara göre sektöre sunmaktadırlar.
6
III.
MATERYAL VE YÖNTEM
2. BÖLGESEL JEOLOJİ
İnceleme alanını da kapsayan Kocaeli Yarımadası’nda Paleozoyik, Permo-Triyas, Geç
Kretase-Orta Eosen, Geç Oligosen-Erken Miyosen, Pliyosen ve Kuvarterner yaşlı çökel
kayalar ile permiyen, Permo-Triyas ve Geç Kretase yaşlı magmatik - volkanik kayalar
yüzeyler. Paleozoyik zamanda Alt-Orta Devoniyen yaşlı siyah-mavi renkli biyomikritik
biosparitik kireçtaşları ve bunlarla üste doğru tedrici geçişli olan grovak şistlerle temsil
edilmektedir. Mesozoyik zamanda ise bölgede Verfenien’in (Alt Triyas)taban
konglomerası ve grovak türü kumtaşları ile Türoniyen’in (Üst Kretase) biyomikritik
kireçtaşı-marnları, Senoniyen’in (Üst Kretase) çörtlü mikrit ve biomikritlerden ibarettir.
Senozoyik zamanda ise Alt Eosen (İpresiyen) yaşlı, marn, kumtaşı ve şeyller ile
Lütesiyen (Orta Eosen) yaşlı kırıntılı, killi kireçtaşı ve marnlardan oluşmuştur. Ayrıca
yine Senozoyik’de Neojen yaşlı kil, kum, çakıllar ve Kuvarterner alüvyonları ve
kumulları bulunmaktadır. Üst Kretase yaşlı kireçtaşları Eosen (İpresiyen) içerisine
çekim kayması (gravite etkisi) ile sürüklenerek Şile Sedimenter Karışığını
(Olistostromu) oluşturmuşlardır. Kuvaternerdeki taraçaların incelenmesinden Şile
Bölgesinin dördüncü zamanda 25 m yükseldiği ve bu yükselmenin dört olası safhada
olduğu anlaşılmaktadır (Şekil 2).
7
Şekil 2. Bölgenin jeoloji haritası ve kuzey-güney doğrultulu enine kesit
8
3. ARAZİ ÇALIŞMALARI
Endüstriyel hammadde olarak kullanılan kuvars kumları,hem
granitik kayaçların
alterasyonu sonucu serbest kalan kuvars taneciklerinden hem de kuvarsça zengin
kumtaşlarından
elde edilebilmektedir. Arazi çalışmaları sırasında bölgede kumtaşı
birimlerine rastlanmıştır. Kuvars kumlarının kaynak kayası hakkında bilgi edinebilmek
için genellikle kuvars kumunu oluşturan kumtaşı mostralarını incelemeye ağırlık
verilmiştir. Bu mostralara Şekil 2’de görülen Riva ve İshaklı formasyonlarında
rastlanmıştır.
Riva formasyonu
Riva formasyonu açık kahve renkli,
kolay dağılabilen altere andezitlerden
olışmaktadır. Bu formasyona ait birim Üst Santoniyen – Kampaniyen yaşlıdır
(Foto 1).
Foto 1. Riva formasyonuna ait altere andezit volkanitleri
Riva Formasyonuna ait silisli volkanik kayaçlar, çok sert yapıda olup fay çizikleri
gözlenmiştir. Akışkanlardan dolayı bir yüzeyi fazla altere olmuş volkanitler yer
almaktadır(Foto 2). Kayaçların diğer yüzleri silisden dolayı sert yapıdadır. Kayaçlarda
muhtemel alterasyon ürünü olabilecek yeşil mor renkler görülmüştür.
9
Foto 2. Kısmen altere olmuş sert volkanitler.
Riva Formasyonuna ait bu lokasyonda kolay kırılmayan açık kahve renkli, altere olmuş
andezitler yer almaktadır. (Foto 3).
Foto 3. Altere andezitler.
Bu formasyon ayrıca Artvinliler Mahallesi bölgesinde de ortaya çıkar. Burada açık
kahvemsi-kırmızımsı renkte alterasyona uğramış kolay dağılabilen özelliğe sahiptir
(Foto 4).
10
Foto 4. Altere andezitler.
İshaklı formasyonu
İshaklı formasyonu, kırmızı renkli konsolide olmamış, gevşek, diyajenezini
tamamlamamış kuvarsça zengin kumtaşları ile karakterize olur. (Formasyon içinde yer
yer kolay dağılabilen beyaz renkli kum topları da bulunmaktadır. (Foto 5, 6))
Foto 5. Kırmızı renkli kumtaşlarının uzaktan görünüşü.
11
Foto 6. Kumtaşı birimleri içerisindeki kum topları.
Bu kumtaşları ve orta taneli, kahve renkli, kolay dağılabilen tabakalar halindedir.
Tabakalarda tektonizma sonucu oluşmuş kıvrımlanmalar yer almaktadır. Tabaka
kalınlıkları 2 cm ile 60 cm arasında değişmektedir(Foto 7).
Foto 7. İshaklı formasyonuna ait mostralar.
İshaklı formasyonuna ait kumtaşları içinde radyolaritler ve organik maddelerce zengin
birçok kömür merceği yer almaktadır.(Foto 8).
12
Foto 8. Kömürlü seyiveler ve radyolarit.
İshaklı formasyonunun bazı bölümleri beyaz renkli kumtaşları ile temsil olunur. Bunlar
iri kuvars çakılları içerir. (Foto 9).
Foto 9. Beyaz renkli kuvars kumları.
13
4. BÖLGEDEKİ SİLİS KUMU İŞLETMELERİNİN TANITIMI VE
İŞLEYİŞİ
Şile de kuvars kumu işletmesi olarak çalışan birçok işletme yer almaktadır. Alacalı
mevkiinde bulunan kuvars kumu ocaklarında işletme sahibinin izni ile gözlem ve
örnekleme yapılmıştır. Hâlihazırda üretim yapılan bu işletme, birçok sektöre kuvars
kumu tedarik etmektedir. İşletme alanında kuvars kumunun yanı sıra killi birimler ve
kömür mercekleri de bulunmaktadır. Tesis olarak sadece kuvars kumu çalışan bu firma
diğer hammaddeleri çıkarmadan başka firmalara satmaktadır. İşletmede;
a) Kumtaşı arasında gevşek beyaz kumlu seviyeler (Foto 10).
Foto 10. Beyaz renkli kuvars kumları
b) Kil Seviyesi (Foto 11).
Kumtaşlarının altında bulunan killi birimler diğer
işletmeler tarafından çıkarılmaktadır.
Foto 11. Kil ocağı.
14
İşletmede kuvars kumlarının elde edilme işlemleri incelenmiştir. Araziden alınan
hammadde eleklere dökülerek eleme yapılmaktadır. Bu işlemden sonra 2mm’nin altında
olan taneler elekten geçerek pompa ile fabrikaya gönderilmektedir. Çeşitli boyutlarda
eleme ve yıkama işlemi fabrikada yapılmaktadır(Foto 12).
Foto 12. Kuvars kumu üretiminde kullanılan elek sistemi.
SİLKUM işletmesi 0.3 – 0.5 mm büyüklüğünde üretilen kuvars kumlarını boru üretimi
için
Azerbaycan’a
göndermektedir.
Burada
su
borularının
dış
cephesinde
kullanılmaktadır. 0.5 – 1.5 mm boyutunda olanlar genel olarak inşaat sektöründe
kullanılmaktadır. Ocakta günlük ortalama
300 - 500 ton arası hammadde
çıkarılmaktadır. Yıkanan hammadde kalın ise saatte 60 – 70 ton, temiz ise saatte 80 –
100 ton arasında çıkarılabilmektedir (Foto 13).
Foto 13. İşletmeden genel görünüm.
15
Kuvars kumlarının içinde sert kum topları bulunmaktadır. Ocakta en çok açık sarı
beyaz arası renkte olan kuvars kumları tercih edilmektedir. İri boyuttaki kuvars kumları
arıtma sanayisinde kullanılmaktadır. Halı sahalar için 0.500 – 1.500 mm boyutundaki
kuvars kumu kullanılmaktadır. (Foto 14.)
Foto 14. Kum topları.
Avcıkoru’daki SİLKUM işletmesinden
alınan kum örneklerinde organik
Foto 15. İçerisinde organik maddenin bulunduğu
bölge.
malzeme bulunmaması döküm sanayinde
kullanılması için oldukça elverişlidir. Canlı kavkıları olan kuvars kumları döküm
sanayinde kullanıldığı zaman aşırı sıcağın etkisiyle patlama veya çatlamaya sebep
olmaktadır.(Foto 15.)
Ocak bünyesinde sadece; kuru nem ve yaş elek analizleri yapılmakta kil oranı
ölçülmektedir. Kumlar yıkandıktan sonra 80-90˚C’lik fırınlarda kurutulmaktadır.
Türkiye genelinde döküm sanayisinde kullanılmak üzere kuvars kumu Şile
Bölgesi’nden temin edilmektedir.(Foto 16.)
Foto 16. Kuvars kumlarının nakliyesi
16
Cam sanayi için gerekli saflıktaki kuvars kumu sadece santirfüj yöntemi kullanılarak
elde edilmektedir. Cam sanayinde kullanılan kuvars kumu çok ince tanelidir ve ocakta
bekleme süresi uzun olması nedeniyle rüzgârla birlikte uçmaktadır. Bu, göz ardı
edilemeyecek kadar büyük bir kayıp olduğundan maliyeti oldukça yüksektir (Foto 17).
Foto 17. Cam sanayi için hazırlanmış
kuvars kumu örneği
17
IV.
ANALİZ VE BULGULAR
5. MİNERALOJİK VE PETROGRAFİK ÇALIŞMALAR
Arazi çalışmaları sonucunda bölgeden 23 adet kayaç ve kum örneği alınmıştır.
(Bu örnekler ŞL-4, ŞL-9 ve ŞL-11 nolu örneklerdir.) Yapılan incelemeler sonucu
önemli olduğu düşünülen üç adet kumtaşı örneği mineralojik ve petrografik açıdan
incelenmiştir.
Örneklerin mineralojik ve petrografik özellikleri şu şekildedir:
ŞL-4, örneği silis oranı düşük, karbonat oranı nispeten yüksek kumtaşıdır. Karbonat,
bağlayıcı olarak bulunmaktadır. Bol klorit ve az miktarda feldispat içeren bu örnek
arkozik(Dott,1964) bileşimlidir. (Foto 18).
El Örneği
İnce Kesit(1.Nikol)
İnce Kesit(2.Nikol)
Foto 18. Kumtaşı el örneği ve ince kesit görüntüleri.
18
ŞL-9 örneği, kahve renkli, masif yapıda, karbonat miktarı az ve yer yer muskovit içeren
arkozik(Dott,1964) bileşimli kumtaşıdır (Foto 19).
El Örneği
İnce Kesit(1.Nikol)
İnce Kesit(2.Nikol)
Foto 19. Kumtaşı el örneği ve ince kesitleri.
19
ŞL-11 numaralı örnek ise kuvars ve feldispat oranları çok yüksek, karbonat oranı düşük
ve az miktarda klorit içeren tane destekli kuvars arenittir (Foto 20).
El Örneği
İnce Kesit(1.Nikol)
İnce Kesit(2.Nikol)
Foto 20.ŞL-11 numaralı kumtaşı el örneği ve ince kesitleri.
20
6. JEOKİMYA
Bölgeden alınan 23 adet kayaç ve kumtaşı örneğinden önemli olarak görülen
örneklerden 12 tanesi XRF (X-ray fluorescence) yöntemi ile analiz edilmiştir. Analizler
için Jeoloji Mühendisliği Bölümü YEBİM Laboratuvarlarındaki XRF cihazından
yararlanılmıştır. Örnekler, çalışma alanın ismi Şile (ŞL), Kuvars kum ocağından alınan
örnekler ŞL-Ocak, cam sanayi için işletilen örnek ŞL-Cam, SilKum işletmesinden
alınan örnek ŞL-SilKum olarak adlandırılması yapılmıştır.
Tablo 1. Şile bölgesindeki kum örneklerinin ana oksit kimyasal sonuçları.
Element
SiO2 Al2O3 Fe2O3 Na2O K2O CaO
Dimension
%
%
%
%
%
%
MgO TiO2 MnO P2O5 SO3 Cl
%
%
%
%
%
%
V2O5 Cr2O3 LOI
%
%
%
Toplam
%
ŞL-4
42,39
8,96
3,34
0,08 2,15 20,74 0,56 0,29 0,09
0,09 0,00 0,00
0,01
0,01 21,56 100,28
ŞL-9
59,65
12,14
3,97
1,64 2,88
0,30 0,87 0,43 0,05
0,09 0,00 0,01
0,02
0,03 17,77
ŞL-11
58,17
12,61
4,14
2,01 2,61
0,23 1,41 0,50 0,06
0,05 0,00 0,01
0,02
0,01 18,46 100,30
ŞL-3c
60,63
21,78
0,87
0,06 0,77
0,08 0,08 0,16 0,00
0,00 0,03 0,01
0,01
0,01 15,32
ŞL-3d
52,74
20,01
2,85
0,06 1,10
0,13 0,37 0,40 0,01
0,03 0,12 0,01
0,01
0,03 22,74 100,61
ŞL-7
57,50
19,74
0,83
0,06 1,40
0,06 0,23 0,44 0,00
0,00 0,01 0,01
0,01
0,04 19,57
99,90
ŞL-Ocak-B
71,57
2,94
0,75
0,07 0,28
0,04 0,15 0,52 0,01
0,00 0,00 0,00
0,01
0,14 23,47
99,96
ŞL-Ocak-C
66,76
8,06
2,00
0,06 0,47
0,12 0,28 0,49 0,01
0,00 0,01 0,00
0,01
0,13 21,12
99,52
ŞL-Ocak-D
64,69
5,27
0,95
0,07 0,48
0,05 0,07 0,54 0,01
0,00 0,00 0,02
0,01
0,14 27,76 100,05
ŞL-Ocaktn
60,86
9,34
1,82
0,07 0,41
0,05 0,18 0,74 0,01
0,00 0,01 0,01
0,02
0,16 26,87 100,55
ŞL-SilKum
69,80
2,46
0,35
0,07 0,40
0,05 0,14 0,24 0,00
0,00 0,00 0,01
0,00
0,04 26,96 100,52
ŞL-Cam
86,88
0,77
0,10
0,10 0,18
0,03 0,20 0,28 0,00
0,00 0,00 0,00
0,00
0,02 11,78 100,36
99,86
99,80
Yapılan analiz sonuçları kumtaşı örneklerinin jeokimyasal içeriklerine göre iki ayrı grup
oluşturduğunu göstermektedir
21
Birinci Grup
İkinci Grup
Tablo 2. Şile bölgesindeki Kumların eser element ve bazı nadir toprak element sonuçları
As Ta Ga Ge Se Br Mo Cd In
Sn Sb Te I
La
Ce
Hf W
Hg Tl
Bi
54,2 147,5 151,2 3,5
6,2 3,9 3,1 13,2 1,1 0,5 0,3 2,9 0,8 0,8 1,3 0,9 1,2 2,2 15,6 28,5 2,7 114,5 1,8 0,9 0,5
Cu Zn Pb
Y
ŞL-4
75,6 48,6 313,1 8,5 113,8 19,1 21,3 23 3,8 3,6 6,2
7,2 5,7 3,9 13,5 1,1 0,5 0,3 4,1 0,8 0,7 0,9 0,9 1,3 2,3 22,5
Ni Co Cs Th U
Nb Zr
Ba
ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm
Sr
Element
ppm ppm
Rb
Dimension ppm ppm ppm
ŞL-9
74,4 60,9 351,5 9,4 125,5 15,8 19,8 29,9 3,9 5,8 6,5 11,5 47,7
2 35,1
1476 7,5 3,7 11,7 3,9 6,6 7,1 0,6 4,1
9,5 2,6 2,2 2,7 1,2 0,3 0,3 8,2 0,7 1,2 0,9 0,9 1,3 2,2 54,4 91,7 17,8
1 0,7
1
37 49,4 12,1 11,1 0,9 0,8 0,6
7
2,4 0,8 0,7 0,6
1 0,7 0,6
1 1,2 1,3 7,6 37,6 77,4 13,5 116,7 1,6 0,8 0,7
9,7 2,1 2,1 3,5 0,8 0,3 0,3 6,1 0,7 0,8 0,7 0,9 1,7 2,3
1
9,3 0,9 0,4 0,6
38 7,5 23,2 1,1
75,8 4,1 15,2 8,3 8,6 2,3 6,4 2,8 5,7 10,1 1,7 2,2 6,4 0,8 0,4 0,9 2,7 0,7 0,8 0,9 0,9 1,3 4,1 31,6 30,2 3,2 46,2 1,2 0,9 0,6
48 3,5 97,5 1,8 1,1 0,6
1 0,5 0,4 3,1 0,9 0,8 0,4 0,9 1,4 2,2 24,5 34,1 3,6 52,5 1,7 1,3 0,9
ŞL-11
14,1
4 9,2
ŞL-3c
27,4 22,5 161,4 8,4 298,7 7,4 18,8 15 3,7 7,1 5,9 9,7 17,7 13,6 6,2 3,3 9,7 0,7 0,4 0,8 3,9 0,7 0,7 0,8 0,8 1,2 3,8 19,2
29,9 10,7
76,7 15,1 17,1 18,9 3,8 5,7 10,5 10,4 36,5 16,8 7,2
ŞL-3d
29,80 17,50 194,70 8,00 132,10 9,50 9,10 7,70 3,90 4,10 5,80 3,00 9,60 15,00 2,10 4,50 8,30 1,60 0,30 0,60 2,30 0,70 0,70 0,90 0,90 1,30 2,50 21,90 35,30 3,60 29,60 1,20 0,50 0,40
2,6 11,3
13 121,9 7,3
ŞL-7
ŞL-Ocak-B
4 5,1 6,8 1,1 5,2
286 2,4
14,4 11,6
8
1 0,5 1,7 6,5 0,8 0,4
2 0,9 0,3 0,3 5,1 0,7 0,7 0,9 0,9 1,3 2,1 15,2 32,6
1088 11,8 12,7 24,7 4,1 10,5 6,7 4,1 12,3 12,7 3,8 4,1 7,4
53,7 9,6 817,5 5,6 7,1
59,9 16,1
41 74,8 8,1
5 13,6
4,1 1,1 2,2 1,5 0,6 0,3 0,3 2,7 0,7 0,8 0,8 0,9 1,3 3,1 18,9 27,2 6,7 32,8
1 1,3 2,2
ŞL-Ocak-C
11,4 11,1
58,2 4,1 340,7 5,9 3,9 13,4 3,9 2,5 6,1 1,5 1,1
3 0,6 2,1
1
ŞL-Ocak-D
7,2
26,3 12,7 543,1 4,9 1,5 6,9 4,3 2,9 5,9 0,9 0,7
7 6,4 7,1 12,6 14,4 3,3 3,2 7,5 1,6 0,7 0,4 5,5 0,8 0,8
ŞL-Ocaktn
5,4
3,9
9 18 25,8 3,8
ŞL-SilKum
1,9
64 11 769,8
ŞL-Cam
22
Mostradan ve işletmeden alınan kumtaşlarının Ba, Rb, Zr, Ni, Sr değerlerinin ppm
cinsinden karşılaştırılmaları aşağıdaki grafiklerde verilmiştir. (Grafik 1,2,3,4,5)
Grafiklerde görüldüğü gibi Ba, Rb, Zr, Ni, Sr değerleri farklı trendler sergilemektedir.
Buda kumtaşlarının iki farklı kökende olabileceğini göstermektedir.
Ba
400
350
300
250
200
150
100
50
0
1
2
3
4
Ba Mostra
5
6
5
6
Ba Ocak
Şekil 3. Ba değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık
Rb
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
Rb Mostra
4
Rb Ocak
Şekil 4 Rb değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık.
23
Zr
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
1
2
3
4
Zr Mostra
5
6
5
6
Zr Ocak
Şekil 5. Zr değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık
Ni
25
20
15
10
5
0
1
2
3
Ni Mostra
4
Ni Ocak
Şekil 6. Ni değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık
24
Sr
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
Sr Mostra
4
5
6
Sr Ocak
Şekil 7. Sr değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık
Kumtaşı örneklerinin eser element jeokimyası incelendiği zaman iki gruba ayırmak
mümkündür. Birinci grupta Rb, Sr, Ba ve Ni yüksek, Zr düşük değerler göstermekdir.
İkinci grupta Rb,Sr, Ba ve Ni düşük, Zr ise yüksek değerler göstermektedir. Bu belirgin
farklılık iki ayrı kaynağı işaret etmektedir. Ni’in yüksek olması ultrabazik-bazik
karakterli kayaçların, Zr değerinin yüksek olması granitik kökenli kayaçların kaynak
kaya olduğunu göstermektedir (Tablo 2).
Kumtaşı örneklerinin ana oksit ve eser element jeokimyasal sonuçları incelendiğinde
ŞL-4 kumtaşı örneğinde (bakınız Foto 18) karbonat bağlayacı olduğundan daha önce
bahsedilmiştir. Jeokimyasal sonuçlara bakıldığında diğer kumtaşlarında CaO değeri
%0.03-0.3 arasında iken bu örnekte %20.5 olması petrografik incelemelerle uygunluk
göstermiştir. Aynı örnekte Sr değerinin 148 ppm çıkması Ca ile Sr’un iyon
yarıçaplarının birbirlerine benzemesi nedeniyle karbonatın kristal yapısına Sr’un
kolaylıkla girdiğini göstermektedir.
25
Bölgede, kuvars kumu işleten bir firmanın ocağından alınan örneklerin ana element
içerikleri tablo 3’de verilmiştir.
Tablo 3. Bölgeden alınan kum örneklerinin XRF analiz sonuçları. .
Element
SiO2
Fe2O3
Al2O3
TiO2
Cr2O3
Na2O
K2O
CaO
MgO
MnO
TOPLAM
ŞL-Cam
86,88
0,1
0,77
0,28
0,02
0,1
0,18
0,03
0,2
0,002
88,562
ŞL-Ocak-B
71,56
0,75
2,94
0,52
0,13
0,07
0,28
0,04
0,15
0,01
76,45
ŞL-Ocak-C
66,75
2
8,06
0,49
0,13
0,06
0,47
0,12
0,28
0,01
78,37
ŞL-Ocak-D
64,68
0,95
5,27
0,54
0,14
0,07
0,48
0,05
0,07
0,01
72,26
ŞL-Ocaktn
60,85
1,82
9,34
0,74
0,16
0,06
0,41
0,05
0,18
0,01
73,62
Kuvars kumunun endüstriyel hammadde olarak kullanımını belirleyen parametreler
SiO2, Fe203, AI2O3, MgO, CaO, Cr2O3 Na2O,K2O, TiO2 değerleridir, Bu sonuçlara
göre kuvars kumunun hangi sektörde kullanılabileceği belirlenir. Foto 12, 13, 14 ve 15
de cam, refrakter ve döküm sanayileri için uygun analiz değerleri ile birlikte bölgeden
alınan kuvars kumu örneklerinin analiz sonuçları tablolara aktarılmıştır. Buna göre
bölgedeki kuvars kumlarının hangi sektör için daha uygun olduğu belirlenmeye
çalışılmıştır.
Cam sanayi için kullanılan kuvars kumları için en önemli husus SiO2 içeriğinin %95-99
arasında olması, demir içeriğinin de % 0.01 den az olması gerekmektedir. İncelenen
örnekler Fe2O3 içeriği ve SiO2 içeriği açısından uygun değildir(Tablo 4). Ancak bazı
fabrikalar uygun SiO2 değerine ulaşmak için düşük SiO2 içerikli örnekleri
zenginleştirme yaparak gerekli seviyelere çıkarabilmektedir.
Tablo 4. Cam Sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar.
Element
Cam üretimi için ideal İşletmenin elde ettiği oran
oran (%)
SiO2
95-99
86.88
Fe2O3
<0.01
0,1
26
Refrakter sanayi için istenilen en önemli husus demir (Fe2O3) , silis (SiO2),
alüminyum(Al2O3), kalsiyum (CaO), sodyum + potasyum Na2O +K2O içeriğidir. XRF
analizi sonuçlarına göre bölgeden alınan örnekler refrakter sanayinde kullanılması için
uygun değildir. Ancak cam sanayinde olduğu gibi bu tip üretim yapan fabrikalar daha
düşük değerlere sahip örnekleri alarak, zenginleştirme yapıp istenen değerleri elde
etmeye çalışmaktadırlar(Tablo 5).
Tablo 5. Refrakter sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar.
Element
Refrakter sanayi için
Ocaktan alınan kum
Ocaktan
alınan
Ocaktan alınan
ideal oran (%)
örnekleri ŞL-Ocak-B
kum örnekleri ŞL-
kum
SilKum
ŞL-Cam
örnekleri
SiO2
95-99
71,57
69,80
86,88
Fe2O3
0.3-1.3
0,75
0,34
0,1
Al2O3
0,1-2,8
2,9
2,45
0,76
CaO
0,2-2,4
0,04
0,04
0,03
Na2O-K2O
0,2-1,5
0,35
0,47
0,28
Döküm sanayi için kullanılan kuvars kumlarında ise, kullanılan değerler silis (SiO2),
titan (TiO2), krom (Cr2O3), ve demir (Fe2O3) içeriğidir. Bölgeden alınan örneklerin bu
sektörde çalışan fabrikalar için kabul edilebilir değerlere sahiptir. İhtiyaç duyulması
halinde ürünü kullanan fabrikalar kendileri zenginleştirerek istedikleri değerleri elde
edebilmektedir.
Tablo 6. Döküm sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar.
Element
Döküm sanayi için ideal oran (%)
Ocaktan alınan kum
İşletmedeki kumtaşı
örneklerinin jeokimyasal
ortalaması (%)
SiO2
>99,15
71,57
Fe2O3
<0,147
0,75
Al2O3
<0,3
2,9
CaO
<0,02
0,04
K2O
<0,03
0,35
MgO
<0,02
0,17
TiO2
<0,101
0,47
Ortalama nem
Yaş kum <5; Kuru kum <0,1
-
Kızdırma Kaybı
<0,2
-
1500 Minimum
-
Sinterleşme
Sıcaklığı (°C)
27
V.
SONUÇLAR VE ÖNERİLER
Şile bölgesindeki yapılan çalışmalar sonucu kuvars kumlarının kaynağı kuvarsça zengin
kumtaşlarıdır. Kumtaşı örnekleri, eser element jeokimyasından yararlanılarak iki farklı
gruba ayrılmıştır. Birinci grupta Rb, Sr, Ba ve Ni yüksek, Zr düşük değerler gösterirken;
ikinci grupta Rb,Sr, Ba ve Ni düşük, Zr ise yüksek değerler göstermektedir. Bu belirgin
farklılık iki ayrı kaynağı işaret etmektedir. Ni yüksek olması, birinci grubun utlrabazikbazik karakterli kayaçlardan türeyebileceğini; ikinci grubun Zr değerinin yüksek olması
granitik kökenli kayaçların kaynak kaya olabileceğini göstermektedir. Yüksek Sr’un
karbonat çimentoda Ca’un yerini Sr’un aldığını gösterir.
Yapılan jeokimyasal analiz sonuçlarına göre SiO2 oranları
%60-86 arasında
bulunmuştur. Bölgedeki kuvars kumu üreten işletmeler yıkama ve eleme işlemleri
yaparak SiO2 oranını %80-90’lara kadar çıkarmaktadır.
Cam sanayinde kullanılan kuvars kumlarında ayrıca demir içeriği de çok önemlidir.
Bölgede bulunan kuvars kumu işletmesine ait ocaktan aldığımız bazı örneklerde demir
oranı %0.1, SiO2 oranı ise % 86,88 ler civarındadır. Bu kumların cam sanayisinde
kullanılabilecek nitelikte olmadığı anlaşılmaktadır. Fakat yine de bazı fabrikalar bu
örnekleri zenginleştirerek kullanma yoluna gitmektedirler.
Refrakter sanayinde kullanılan kuvars kumlarında silis demir, alüminyum, kalsiyum ve
sodyum + potasyum içeriği çok önemlidir. Bu değerler hammadde olarak alınan kuvars
kumunun
yıkanmasıyla,
ulaştırılabilmektedir.
ağır
Bölgeden
mineralleri
aldığımız
ayrıştırılarak
bazı
örneklerin
istenilen
değerlere
refrakter
sanayinde
kullanılması uygundur (Tablo 5)
Döküm sanayinde kullanılan kuvars kumlarında silis, titan, krom ve demir içeriği esas
alınmaktadır. Bölgeden alınan örneklerin değişim aralıkları yüksek olduğu için, kuvars
kumlarının döküm sanayinde kullanılması uygun değildir. Ancak canlı kavkıları
olan kuvars kumları döküm sanayinde kullanıldığı
zaman aşırı sıcağın etkisiyle
patlama veya çatlamaya sebep olmaktadır. Kum örneklerinde diğer parametreler arzu
edilen değerlere satın alan firmalar tarafından çekilebilmektedir ve organik malzemenin
olmaması nedeniyle de döküm sanayinde kullanılması için oldukça elverişlidir.
28
Bölgede ocaktan çıkarılan kumlar herhangi kimyasal işleme maruz bırakılmadan sadece
eleme ve yıkama işlemine tabi tutulmaktadır. Elde edilen ürün sektörde çalışan
fabrikalar için kabul edilebilir değerlere sahiptir. İhtiyaç duyulması halinde ürünü
kullanan
fabrikalar
aldıkları
kuvars
kumlarını
istedikleri
ölçüde
zenginleştirebilmektedirler.
Bölgedeki işletme 0.3 – 0.5 mm büyüklüğünde üretilen kuvars kumlarını boru üretimi
için ihraç etmektedir. Bu malzeme su borularının dış cephesinde kullanılması için
uygundur. İri boyuttaki kuvars kumları arıtma sanayisinde kullanılırken halı sahalar için
0.500 – 1.500 mm boyutundaki kuvars kumu kullanılmaktadır.
29
VI.
KAYNAKLAR
Kurşun, İ., İpekoğlu, B., 1995. Türkiye Kuvars Kumu Potansiyeline Genel Bir
Bakış, Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, Bildiri Özleri s.169-177, İzmir.
Gedik, İ., Duru, M., Pehlivan, Ş. ve Timur, E., 2005. Türkiye Jeoloji Haritası
İstanbul F 22c Paftası, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Jeoloji Etüd Dairesi,
s.48, Ankara.
30
VII.
EKLER
a. Mali Bilanço ve Açıklamaları
Proje Bütçesinde
Proje No
Bütçe Kodu
Örnek Adı
Gelir
Gider
Kalan
Miktarı
Miktarı
Miktar
Toplam
Tüketime
Yönelik
12Ö433009
6-03-2
ve
Mal
Malzeme
991,90
991,90
Alımları
12Ö433009
Yukarıdaki
6-03-5
bütçedeki
Hizmet
17.224,10
Alımları
kullanılmayan
kalemler
6.077,00 11.147,10
geç
kalındığından
dolayı
kullanılamamıştır. Buna karşın bazı gerekli ihtiyaçlar Gemoloji Araştırma Grubu
desteği ile karşılanmıştır.
b. Proje kapsamında satın alınan/kiralanan herhangi makine ve teçhizat yoktur.
c. Teknik ve bilimsel ayrıntılar proje metni içerisinde detaylı olarak anlatılmıştır.
31
d. Proje sonuçlarının
bir
bölümü
Jeoloji
Mühendisliği
Mühendislikte Projelendirme dersi kapsamında sunulmuştur.
32
programında
okutulan
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
1
File Size
3 493 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content